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Zur Analyse von Lippenbewegungsabläufen wird ein aktives Konturmodell eingesetzt. Probleme bereitet die hohe Sprechgeschwindigkeit, die in star ken Objektverschiebungen result iert und bislang nicht durch eine alleinige Konturanpassung kompensiert werden kann. In diesem Beitrag werden die klassischen aktiven Konturmodelle um eine Vorjustierung der Grobkonturen erweitert, die eine energiebasierte Konturanpassung erst möglich macht. Die Schätzung der Verschiebung zur Vorjustierung basiert auf dem Gradientenbild und einem prädikatenlogisch formulierten Regelwerk, das Annahmen und Nebenbedingungen als Wissensbasis enthält. Mit Hilfe dieser Erweiterungen ist eine automatisierte Konturverfolgung der Lippen möglich.
Statistische Eigenschaften natürlicher Grauwerttexturen werden mit Co-Occurrence Matrizen, basierend auf der Grauwertstatistik zweiter Ordnung, modelliert. Die Matrix gibt dann die apriori Wahrscheinlichkeiten aller Grauwertpaare an. Da in der medizinischen Bildverarbeitung verstärkt Multispektralbilder ausgewertet werden, wird das bekannte Konzept hier auf beliebige Vektorbilder erweitert. Dadurch kann bei der Texturklassifikation die zur Verfügung stehende Information vollständig genutzt werden. Insbesondere zur Detektion von Farbtexturen ist dieser Ansatz geeignet, da Wertepaare unterschiedlicher Spektralebenen ausgewertet werden können. Ebenso kann die Methode auch bei der Multiskalendekomposition von Intensitätsbildern zur Verbesserung der Texturerkennung beitragen. Die in den Matrizen entstehenden Muster lassen dann über die Extraktion geeigneter Texturdeskriptoren Rückschlüsse auf die Texturen des Bildes zu.
Quantitative Farbmessungen sollen die Diagnostik laryngealer Erkrankungen unterstützen. Dabei wird der Farbeindruck nicht nur durch die Reflexionseigenschaften des Gewebes sondern auch durch die Farbe der verwendeten Lichtquelle beeinflußt. Der hier vorgestellte Farbkonstanz-Algorithmus basiert auf dem dichromatischen Reflexionsmodell und liefert eine pixelweise Trennung des Farbbildes in seine beiden Faxbanteile. Die Körperfarbe entspricht dabei der gewebespezifischen Reflexion, die Oberfächenfarbe der Strahlung der Lichtquelle.
Objective:
Complex hue/saturation images as a new approach for color texture classification using Gabor filters are introduced and compared with common techniques.
Method:
The interpretation of hue and saturationas polar coordinates allows direct use of the HSV-colorspace for Fourier transform. This technique is applied for Gabor feature extraction of color textures. In contrast to other color features based on the RGB-colorspace [1] the combination of color bands is done previous to the filtering.
Results:
The performance of the new HS-featuresis compared with that of RGB based as well as grayscale Gabor features by evaluating the classifi-cation of 30 natural textures. The new HS-featuresshow same results like the best RGB features but allow a more compact representation. On the averagethe color features improve the results of grayscale features.
Conclusion:
The consideration of the color information enhances the classification of color texture. The choice of colorspace cannot be adjudged finally, but the introduced features suggest the use of the HSV-colorspace with less features than RGB.
Whilst considerable progress has been made in enhancing the quality of indirect laryngoscopy and image processing, the evaluation of clinical findings is still based on the clinician's judgement. The aim of this paper was to examine the feasibility of an objective computer-based method for evaluating laryngeal disease. Digitally recorded images obtained by 90 degree- and 70 degree-angled indirect rod laryngoscopy using standardized white balance values were made of 16 patients and 19 healthy subjects. The digital images were evaluated manually by the clinician based on a standardized questionnaire, and suspect lesions were marked and classified on the image. Following colour separation, normal vocal cord areas as well as suspect lesions were analyzed automatically using co-occurrence matrices, which compare colour differences between neighbouring pixels over a predefined distance. Whilst colour histograms did not provide sufficient information for distinguishing between healthy and diseased tissues, consideration of the blue content of neighbouring pixels enabled a correct classification in 81.4% of cases. If all colour channels (red, green and blue) were regarded simultaneously, the best classification correctness obtained was 77.1%. Although only a very basic classification differentiating between healthy and diseased tissue was attempted, the results showed progress compared to grey-scale histograms, which have been evaluated before. The results document a first step towards an objective, machine-based classification of laryngeal images, which could provide the basis for further development of an expert system for use in indirect laryngoscopy.
Laryngoscopic images of the vocal tract are used for diagnostic purposes. Quantitative mea-surements like changes of the glottis size or the surface of the vocal cords during an image sequence can be helpful to describe the healing process or to compare the findings of diffe-rent patients. Typically the endoscopic images are circulary symmetric distorted (barrel di-stortion). Therefore measurements of geometric dimensions depend on the object´s position in the image. In this paper an algorithm is presented which allows the computation of the translational invariant "real" object size by correcting the image distortion without using additional calibration of the optical environment.
Nutzung eines Farbkonstanz-Algorithmus zur Entfernung von Glanzlichtern in laryngoskopischen Bildern
(1998)
1 Einführung
Funktionelle und organische Störungen im Larynx beeinträchtigen die Ausdrucksfähigkeit des Menschen. Zur Diagnostik und Verlaufkontrolle werden die Stimmlippen im Larynx mit Hilfe der Video-Laryngoskopie aufgenommen. Zur optimalen Farbmessung wird dazu an das Lupenendoskop eine 3-Chip-CCD-Kamera angeschlossen, die eine unabhängige Aufnahme der drei Farbkanäle erlaubt. Die bisherige subjektive Befundung ist von der Erfahrung des Untersuchers abhängig und läßt nur eine grobe Klassifikation der Krankheitsbilder zu. Zur Objektivierung werden daher quantitative Parameter für Farbe, Textur und Schwingung entwickelt. Neben dem Einfluß der wechselnden Lichtquellenfarbe auf den Farbeindruck ist die Sekretauflage auf den Stimmlippen ein Problem bei der Farb-und Texturanalyse. Sie kann zu ausgedehnten Glanzlichtern führen und so weite Bereiche der Stimmlippen für die Farb-und Texturanalyse unbrauchbar machen. Dieser Beitrag stellt einen Farbkonstanz-Algorithmus vor, der unabhängig von der Lichtquelle quantitative Farbwerte des Gewebes liefert und die Glanzlichtdetektion und -elimination ermöglicht.
2 Methodik
Ziel des Farbkonstanz-Algorithmus ist die Trennung von Lichtquellen-und Gewebefarbe. Unter Verwendung des dichromatischen Reflexionsmodells [1] kann die Oberflächenreflexion mit der Farbe der Lichtquelle und die Körperreflexion mit der Gewebefarbe identifiziert werden. Der Farbeindruck entsteht aus der Linearkombination beider Farbkomponenten. Ihre Gewichtung ist von der Aufnahmegeometrie abhängig, insbesondere vom Winkel zwischen Oberflächennormalen und dem Positionsvektor der Lichtquelle. In einem zweistufigen Verfahren wird zunächst die Lichtquellenfarbe geschätzt, dann die Gewebefarbe ermittelt. Hieraus können beide Farbanteile durch die Berechnung der Gewichtsfaktoren pixelweise getrennt werden.
Video Documentation of endoscopic findings simplifies diagnostic counseling of the patient and aids pre-operative discussion among the medical team. Judgment of such images is still subjective and can not give a quantitative evaluation of the disease process regarding diagnosis or response to treatment. Modern treatment of early laryngeal cancer with laserablation requires intensive follow up and frequent direct laryngoscopy under general anesthesia with blind biopsies to detect any tumor residual or recurrence. Inflammatory conditions of the larynx are frequently confused with other causes of dysphonia. Mapping anddigital analysis of the documented image will suggest the tumor site and avoids undue blind biopsies under anesthesia. However, varying illumination results in different colors reflected from the same object. To achieve quantitative analysis, color constancy has to be assured. Inthis paper, the environment is presented which allow the objective judgment of larngoscopies.
Zur diagnostischen Unterstützung bei der Befundung laryngealer Erkrankungen soll eine Farb- und Formanalyse der Stimmlippen durchgeführt werden. In diesem Beitrag wird ein Verfahren zur Trennung der spiegelnden und diffusen Reflexionsanteile in Farbbildern des Larynx vorgestellt. Die Farbe der diffusen Komponente entspricht dabei der beleuchtungsunabhängigen Objektfarbe, während deren Wichtungsfaktoren als Eingabe für Shape-from-Shading-Verfahren zur Oberflächenrekonstruktion dienen.
A method for automated segmentation of vocal cords in stroboscopic video sequences is presented.
In contrast to earlier approaches, the inner and outer contours of the vocal cords are independently delineated. Automatic segmentation of the low contrasted images is carried out by connecting the shape constraint of a point distribution model to a multi-channel regionbased balloon model. This enables us to robustly compute a vibration profile that is used as a new diagnostic tool to visualize several vibration parameters in only one graphic. The vibration profiles are studied in two cases: one physiological vibration and one functional pathology.
Bestimmung der Lichtquellenfarbe bei der Endoskopie mikrotexturierter Oberflächen des Kehlkopfes
(1999)
Zur Unterstützung der Diagnose von Stimmlippenerkrankungen werden innerhalb des Forschungsprojektes Quantitative Digitale Laryngoskopie objektive Parameter zur Beschreibung der Bewegung, der Farbe sowie der Form der Stimmlippen entwickelt und klinisch evaluiert. Während die Bewegungsanalyse Aufschluß über funktionelle Stimmstörungen gibt, beschreiben Parameter der Farb- und Formanalyse morphologische Veränderungen des Stimmlippengewebes. In diesem Beitrag werden die Methoden und bisherigen Ergebnisse zur Bewegungs- und Farbanalyse vorgestellt.
Die Bewegungsanalyse wurde mit einem erweiterten Konturmodell (Snakes) durchgeführt. Aufgrund des modifizierten Konturmodells konnten die Konturen der Stimmlippen automatisch über die gesmate Bildsequenz zuverlässig detektiert werden. Die Vermssung der Konturen liefert neue quantitative Parameter zur Befundung von laryngoskopischen Stimmlippenaufnahmen.
Um die Farbeigenschaften der Stimmlippen zu bestimmen, wurde ausgehend vom RGB-Bild die Objektfarbe unabhängig von der Farbe der Lichtquelle durch Verwendung von Clusterverfahren und der Viertelkreisanalyse berechnet. Mit dieser Farbanalyse konnte die Farbe der Lichtquelle ermittelt und das beleuchtungsunabhängige Farbbild berechnet werden. Die Quanitifizierung der Rötung der Stimmlippen ist z.B. ein entscheidendes Kriterium zur Diagnostik der akuten Laryngitis.
Zur Lösung komplexer Segmentierungsprobleme wird eine hierarchische und farbbasierte Wasserscheidentransformation vorgestellt. Geringe Modifikationen bezüglich Startpunktwahl und Flutungsprozess resultieren in signifikanten Verbesserungen der Segmentierung. Das Verfahren wurde zur Lippendetektion in Farbbildsequenzen eingesetzt, die zur quantitativen Beschreibung von Sprechbewegungsabläufen automatisch ausgewertet werden. Die Experimente mit 245 Bildern aus 6 Sequenzen zeigten eine Fehlerrate von 13%.
Color Texture Analysis of Moving Vocal Cords Using Approaches from Statistics and Signal Theory
(2000)
Textural features are applied for detection of morphological pathologies of vocal cords. Cooccurrence matrices as statistical features are presented as well as filter bank analysis by Gabor filters. Both methods are extended to handle color images. Their robustness against camera movement and vibration of vocal cords is evaluated. Classification results due to three in vivo sequences are in between 94.4 % and 98.9%. The classification errors decrease if color features are used instead of grayscale features for both statistical and Fourier features