SegmentierungSegmentierung
in der medizinischen in der medizinischen BildverarbeitungBildverarbeitung
DefinitionDefinition
Teilgebiet der digitalen BildverarbeitungTeilgebiet der digitalen Bildverarbeitung
Inhaltlich zusammenhängende BereicheInhaltlich zusammenhängende Bereiche PixelPixel KantenKanten RegionenRegionen TexturenTexturen ModelleModelle
Anwendung in der MedizinAnwendung in der Medizin
CT (Computer Tomographie)CT (Computer Tomographie)
RöntgenRöntgen
„„Sono Abdomen“Sono Abdomen“
EchokardiographieEchokardiographie
EndoskopieEndoskopie
VerfahrenVerfahren
Generell:Generell: automatischeautomatische semiautomatischesemiautomatische
PixelorientiertPixelorientiert
KantenorientiertKantenorientiert
RegionsorientiertRegionsorientiert
ModellbasiertModellbasiert
TexturbasiertTexturbasiert
Pixelorientierte VerfahrenPixelorientierte Verfahren
für jeden Pixel das Segment entschiedenfür jeden Pixel das Segment entschieden
beliebig viele Segmentebeliebig viele Segmente
kann von Umgebung abhängenkann von Umgebung abhängen
keine geschlossenen Segmentekeine geschlossenen Segmente
Otsu Nobuyuki 1979Otsu Nobuyuki 1979
SchwellwertverfahrenSchwellwertverfahren
wird am häufigsten angewandtwird am häufigsten angewandt
eines der ältesten Verfahreneines der ältesten Verfahren
eindimensionaler Wert…eindimensionaler Wert… GrauwertGrauwert
……wird mit Schwellwert verglichenwird mit Schwellwert verglichen
Segmente Segmente ≤ Schwellwerte + 1≤ Schwellwerte + 1
Binäres BildBinäres Bild
Bei einem SchwellwertBei einem Schwellwert
Zwei SegmenteZwei Segmente
Mehr als 2 SegmenteMehr als 2 Segmente
Durch Angabe von mehreren Durch Angabe von mehreren SchwellwertenSchwellwerten
SchwellwertdefinitionSchwellwertdefinition
GlobalGlobal Schwellwerte für das ganze BildSchwellwerte für das ganze Bild
LokalLokal Schwellwerte für Bereiche des BildesSchwellwerte für Bereiche des Bildes
DynamischDynamisch Schwellwert je nach UmgebungSchwellwert je nach Umgebung
Kantenorientierte VerfahrenKantenorientierte Verfahren
Übergänge zwischen Segmenten (Kanten) Übergänge zwischen Segmenten (Kanten) erkennenerkennen
Algorithmus liefert meist keine Algorithmus liefert meist keine geschlossenen Kantenzügegeschlossenen Kantenzüge
Nachbesserung erforderlichNachbesserung erforderlich
Bekannte Verfahren: Live - Wire, Bekannte Verfahren: Live - Wire, Wasserscheidentransformation (Medizin, Wasserscheidentransformation (Medizin, CT) CT)
Kantenorientierte VerfahrenKantenorientierte Verfahren
Ablauf kantenorientierter SegmentierungAblauf kantenorientierter Segmentierung glätten des Bildes (original Bild meist glätten des Bildes (original Bild meist
verrauscht) verrauscht) z.B. Medianfilterz.B. Medianfilter
Detektion von Kanten Detektion von Kanten SobeloperatorSobeloperator
Nachbesserung, Nachbesserung, falsche Kanten entfernen, falsche Kanten entfernen,
nicht erkannte Kanten hinzufügennicht erkannte Kanten hinzufügen
MedianfilterMedianfilter
Glättung des BildesGlättung des Bildes Nichtlinearer FilterNichtlinearer Filter Isolierte Störungen Isolierte Störungen
werden ohne werden ohne Nebeneffekte eliminiertNebeneffekte eliminiert
Kanten und Kanten und Grauwertverläufe Grauwertverläufe bleiben unverändertbleiben unverändert
Sobel OperatorSobel Operator
Linearer Filter zur KantendetektionLinearer Filter zur Kantendetektion Anwendung des Operators durch FaltungAnwendung des Operators durch Faltung Filterkern mittig über jeden Pixel legenFilterkern mittig über jeden Pixel legen Summe über alle 9 Pixel berechnenSumme über alle 9 Pixel berechnen Schwarz-Weiß-Übergängen liefert Minima bzw. MaximaSchwarz-Weiß-Übergängen liefert Minima bzw. Maxima Robust gegen leichtes rauschenRobust gegen leichtes rauschen
Kantenorientierte VerfahrenKantenorientierte VerfahrenWasserscheidentransformationWasserscheidentransformation
Grauwertunterschiede Grauwertunterschiede als Relief dargestelltals Relief dargestellt
Werte in Berge und Werte in Berge und Täler umgesetztTäler umgesetzt
Gebirgslandschaft mit Gebirgslandschaft mit Wasser geflutetWasser geflutet
Dämme werden Dämme werden simuliert simuliert (Objektgrenzen)(Objektgrenzen)
WasserscheidentransformationWasserscheidentransformation
ProblematikProblematik Ergebnisse meinst stark übersegmentiertErgebnisse meinst stark übersegmentiert Ergebnis unkorrekt (Bildrauschen)Ergebnis unkorrekt (Bildrauschen)
Filterverfahren Filterverfahren Ergebnis abhängig vom Ausgangsbild Ergebnis abhängig vom Ausgangsbild
(Körperteil)(Körperteil)
WasserscheidentransformationWasserscheidentransformation
Beispiel für eine brauchbare Anwendung ist das Beispiel für eine brauchbare Anwendung ist das Schädel-CT.Schädel-CT.
WasserscheidentransformationsvariantenWasserscheidentransformationsvarianten
Hierarchische WasserscheidentransformationHierarchische Wasserscheidentransformation Automatisches VerfahrenAutomatisches Verfahren Ergebnis als Graph dargestelltErgebnis als Graph dargestellt Rekursiv Rekursiv Problem: Wasserscheiden werden immer breiterProblem: Wasserscheiden werden immer breiter
Markerbasierte WasserscheidentransformationMarkerbasierte Wasserscheidentransformation Semiautomatisches VerfahrenSemiautomatisches Verfahren Nicht alle Bereiche geflutetNicht alle Bereiche geflutet Interaktiv oder morphologische OperationenInteraktiv oder morphologische Operationen
Interaktive WasserscheidentransformationInteraktive Wasserscheidentransformation Semiautomatisches VerfahrenSemiautomatisches Verfahren Anteil an Interaktion größerAnteil an Interaktion größer Include- und Exclude-Punkte Include- und Exclude-Punkte Besten Ergebnisse Besten Ergebnisse
ZusammenfassungZusammenfassung
Manuelle Segmentierung zuverlässig, aber Manuelle Segmentierung zuverlässig, aber hoher Zeitaufwandhoher Zeitaufwand
Vollständig automatische Segmentierung Vollständig automatische Segmentierung möglichmöglich Funktioniert nicht überall, Anwendungsbereich Funktioniert nicht überall, Anwendungsbereich
eingeschränkt eingeschränkt
Semiautomatische Segmentierung gutSemiautomatische Segmentierung gut Viele Interaktionen mit BenutzerViele Interaktionen mit Benutzer
Die Zeit ist umDie Zeit ist um
Vielen Dank für die AufmerksamkeitVielen Dank für die Aufmerksamkeit
