دانلود پایان نامه : بهبود مدل سطوح فعال با استفاده از بهینه سازی توابع انرژی برای جزء بندی تصاویر سه بعدی

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی پزشکی

گرایش : بیوالکتریک

عنوان : بهبود مدل سطوح فعال با استفاده از بهینه سازی توابع انرژی برای جزء بندی تصاویر سه بعدی

دانشگاه شیراز

رشته ی مهندسی پزشکی

گرایش بیوالکتریک

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر

بهبود مدل سطوح فعال با استفاده از بهینه سازی توابع انرژی برای جزء بندی تصاویر سه بعدی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)چکیدهتشخیص مرز و سطح دقیق اجسام در تصاویر دو و یا سه بعدی یکی از مهمترین و پیچیده ترین موضوعات در مسائل حوزه پردازش تصویر به شمار می آید که کاربردهای بسیاری در زمینه های بینایی ماشین از جمله ردیابی اجسام, بازسازی سطوح و به ویژه پردازش تصاویر پزشکی دارد. در این بین, با توجه به پیشرفت روزافزون علم پزشکی و نیاز آن به تشخیص خودکارو غیر تهاجمی انواع بیماری ها و نارسایی های پزشکی, پردازش تصاویر پزشکی دو یا سه بعدی, به ویژه تصاویر سه بعدی به دلیل اطلاعات جامع و مفیدی که در اختیار پزشک قرار می دهند, از اهمیت ویژه ای برخوردار است. به همین دلیل روش های مختلفی از قطعه بندی تصاویر سه بعدی ارائه گردیده است که به طور کلی می توان آنها را به سه دسته روش های ساختاری, آماری و ترکیبی تقسیم بندی نمود. در بین این روش ها, مدل های قابل تغییر شکل پارامتری که از جمله روش های ساختاری محسوب می شوند از اهمیت و کاربرد بالایی برخوردار هستند. مبنای این مدل ها براساس تغییر شکل یک سطح اولیه بر اثر اعمال انرژی داخلی, که مسئول یکپارچگی و انعطاف پذیری سطح می باشد, و انرژی خارجی, که مسئول حرکت سطح اولیه به سمت سطح مورد نظر است, می باشد. با توجه به عملکرد مناسب این مدل ها, پیشرفت های روز افزونی در این زمینه در حال انجام می باشد.در این پایان نامه, روش سطوح فعال منفصل که یکی از روش های  مدل های قابل تغییر شکل پارامتری می باشد که اخیرا ارئه شده و نتایج بسیار مطلوبی در مقایسه با روش های معمول قطعه بندی سه بعدی از خود نشان داده است به عنوان الگوریتم پایه در نظر گرفته شده است. در روش پیشنهادی, سعی شده است تا با بهبود مراحل مختلف این الگوریتم و همچنین افزودن مراحلی جهت تکمیل و بهبود نتایج الگوریتم, به یک روش نوین و بهینه جهت  قطعه بندی تصاویر سه بعدی دست یافت. بدین منظور اولین بهبود ایجاد شده در مورد تعیین سطح اولیه مناسب می باشد که در اینجا از یک تخمین بدست آمده از طریق مدل کانتور فعال منفصل, از جسم سه بعدی به عنوان سطح اولیه استفاده شده است. در قسمت بعد در جهت بهبود انرژی های داخلی و خارجی که تاثیر مهمی بر نتیجه نهایی و عملکرد الگوریتم دارند, از انتگرال انحنا به عنوان انرژی داخلی و از دو تابع وابستگی محلی فاز و گرادیان تصویر حاصل از استخراج مرز توسط ویولت به عنوان انرژی خارجی استفاده شده است. سپس جهت اصلاح اشکلات رخ داده در نتیجه الگوریتم به موجب وجود نواحی همجوار و مشابه, از روش جستجوی خطی استفاده شده است.در آخر از نمونه برداری و بروز رسانی شبکه مثلثی براساس همسایگی جهت تضمین همگرایی الگوریتم, استخراج نواحی با انحنای بالا و بهبود دقت سطح استخراج شده, استفاده شده است.برای بررسی عملکرد روش پشنهادی در این پایاین نامه, این روش به صورت دو الگوریتم بر روی چهار دسته از تصاویر, تصویر ستاره سه بعدی ساختگی و تصاویر سی تی اسکن مغز, ریه و کبد, اعمال شده است و در قالب چندین دسته تصویر در مرحله همگرایی و همچنین در مرحله متوقف شده در تکرار الگوریتم با سرعت همگرایی بیشتر و جدولی که نشان دهنده بار محاسباتی و سرعت الگوریتم های پیشنهادی در مقایسه با مدل سطوح فعال منفصل می باشد, ارائه گردیده است. ارزیابی نتایج نشان دهنده این موضوع است که روش پیشنهادی هم از نظر دقت در استخراج سطح نهایی و نواحی با انحنای بالا, هم از نظر بار محاسباتی و هم از نظر سرعت همگرایی عملکرد بسیار مطلوبی در مقایسه با مدل سطح فعال منفصل دارد.  عنوان                                                                                                         صفحهفصل اول:مقدمه                                                                                                       11-1-مقدمه                                                                                                           21-2-خلاصه مسئله                                                                                                   41-3-سرفصل ها                                                                                                       4فصل دوم:پیشینه تحقیق                                                                                                        62-1-مقدمه                                                                                                             72-2-مروری بر روش های قطعه بندی                                                                             72-2-1-روش های ساختاری                                                                              82-2-2-روش های آماری                                                                                122-2-3-روش های ترکیبی                                                                              15فصل سوم:مدل های قابل تغییر شکل                                                                                       183-1-مقدمه                                                                                                           193-2-مدل های قابل تغییر شکل پارامتری                                                                      203-2-1-بیان ریاضی مدل                                                                                203-2-2-انرژی داخلی مدل                                                                              213-2-3-انرژی خارجی مدل                                                                             223-2-4-تکامل مدل قابل تغییر شکل پارامتری                                                      233-2-5-روش حل عددی                                                                                243-3-محدودیت های مدل های قابل تغییر شکل پارامتری                                                   243-3-1-حساسیت به شرایط اولیه                                                                      253-3-2-حساسیت به حداقل های محلی                                                              253-3-3-حساسیت به انحنای زیاد                                                                      263-3-4-نیاز به تنظیم پارامترها                                                                         273-3-5-بار محاسباتی                                                                                    27فصل چهارم:سطح فعال منفصل برای قطعه بندی تصاویر سه بعدی                                                   284-1-مقدمه                                                                                                           294-2-تعریف راس و سطح در مدل سطوح فعال منفصل                                                       304-3-مرحله اول:تعیین سطح اندازه گیری شده                                                                 314-4-مرحله دوم:تولید دانش پیشین غیرایستا در فضای سه بعدی                                          344-4-1-انحنا در فضای سه بعدی                                                                      344-4-2-نمونه برداری مجدد سطح بر مبنای انحنا                                                   354-5-مرحله سوم:تخمین آماری                                                                                   39فصل پنجم:روش پیشنهادی                                                                                                  405-1-مقدمه                                                                                                           415-2-الگوریتم پیشنهادی                                                                                           415-2-1-تخمین کانتور فعال برای سطح اولیه                                                        425-2-2-روش جستجوی خطی                                                                         435-2-3-انتگرال انحنا به عنوان انرژی داخلی                                                         445-2-4-تبدیل ویولت برای تصاویر                                                                     455-2-5-وابستگی محلی فاز به عنوان انرژی خارجی                                                475-2-6-گرادیان تصویر حاصل از استخراج مرز توسط ویولت به عنوان انرژی خارجی         495-2-7-نمونه برداری براساس همسایگی                                                             515-2-8-بروز رسانی شبکه مثلثی براساس نزدیکترین همسایگی ها                              525-2-9-تشریح روند کلی روش پیشنهادی                                                           53فصل ششم:نتایج الگوریتم پیشنهادی و بررسی آنها                                                                       576-1-مقدمه                                                                                                           586-2-مغز                                                                                                              586-3-ریه                                                                                                              596-4-کبد                                                                                                             606-5-پرتونگاری کامپیوتری                                                                                        616-5-1-تاریخچه سی تی اسکن                                                                        626-5-2-اجزای اصلی تشکیل دهنده دستگاه سی تی اسکن                                       626-5-2-الف-لامپ اشعه ایکس                                                               636-5-2-ب-دتکتورهای اشعه ایکس                                                         646-5-2-پ-واحد جمع آوری اطلاعات                                                      646-5-2-ت-واحد تولید ولتاژ بالا                                                             646-5-2-ث-تخت بیمار                                                                        646-5-2-ج-واحد بازسازی و تولید تصویر                                                   646-5-2-چ-کنسول نمایش و واسط کاربر                                                   656-5-ح-کامپیوتر کنترل کننده مرکزی                                                     656-5-3-نسل های مختلف دستگاه                                                                     656-5-3-الف-نسل اول                                                                         656-5-3-ب-نسل دوم                                                                          656-5-3-پ-نسل سوم                                                                         656-5-3-ت-نسل چهارم                                                                       666-5-3-ث-نسل پنجم                                                                        666-5-3-ج-نسل ششم                                                                         666-5-3-چ-نسل هفتم                                                                         676-6-مشخصات نتایج                                                                                               676-7-نتایج و تحلیل آنها                                                                                            676-7-1-مقایسه نتایج مدل سطح فعال منفصل با چند روش معمول                             676-7-2-مقایسه نتایج روش پیشنهادی و الگوریتم سطح فعال منفصل                          696-7-2-الف-ستاره سه بعدی ساختگی                                                     696-7-2-ب-تصاویر سی تی اسکن مغز                                                      706-7-2-پ-تصاویر سی تی اسکن ریه                                                       766-7-2-ت-تصاویر سی تی اسکن کبد                                                      816-7-2-ث-مقایسه سرعت همگرایی و بار محاسباتی                                     88فصل هفتم:نتیجه گیری و کارهای آینده                                                                                   907-1-نتیجه گیری                                                                                                   917-2-کارهای آینده                                                                                                  92فهرست منابع                                                                                                                    93 عنوان                                                                                                         صفحهشکل 2-1-قطعه بندی با استفاده از روش تشخیص لبه با استفاده از فیلتر سبل                                                 9     شکل 2-2-قطعه بندی تصویر MR با استفاده از روش های ریخت شناسی                                                        10  شکل 2-3-قطعه بندی ریه راست با مدل قابل تغییر شکل                                                                        11شکل 2-4- قطعه بندی با استفاده از روش آستانه گذاری                                                                         13شکل 6-8-قطعه بندی تصویر سی تی اسکن مغز با الگوریتم DAS در مرحله همگرایی                                     71شکل 6-9- قطعه بندی تصویر سی تی اسکن مغز با الگوریتم1 در مرحله همگرایی                                          72  شکل 6-10- قطعه بندی تصویر سی تی اسکن مغز با الگوریتم2 در مرحله همگرایی                                        73شکل 6-11-قطعه بندی تصویر سی تی اسکن مغز با الگوریتم DAS در حالت توقف                                        74شکل 6-12- قطعه بندی تصویر سی تی اسکن مغز با الگوریتم1 در حالت توقف                                             75شکل 6-13- قطعه بندی تصویر سی تی اسکن مغز با الگوریتم2 در حالت توقف                                             76شکل 6-14- قطعه بندی تصویر سی تی اسکن ریه با الگوریتم DAS در مرحله همگرایی                                  77شکل 6-15- قطعه بندی تصویر سی تی اسکن ریه با الگوریتم1 در مرحله همگرایی                                        78شکل 6-16- قطعه بندی تصویر سی تی اسکن ریه با الگوریتم2 در مرحله همگرایی                                        79شکل 6-17- قطعه بندی تصویر سی تی اسکن ریه با الگوریتم DAS در حالت توقف                                        80شکل 6-18- قطعه بندی تصویر سی تی اسکن ریه با الگوریتم1 در حالت توقف                                             81شکل 6-19- قطعه بندی تصویر سی تی اسکن ریه با الگوریتم2 در حالت توقف                                             82شکل 6-20- قطعه بندی تصویر سی تی اسکن کبد با الگوریتم DAS در مرحله همگرایی                                  83شکل 6-21- قطعه بندی تصویر سی تی اسکن کبد با الگوریتم1 در مرحله همگرایی                                       84شکل 6-22- قطعه بندی تصویر سی تی اسکن کبد با الگوریتم2 در مرحله همگرایی                                       85شکل 6-23- قطعه بندی تصویر سی تی اسکن کبد با الگوریتم DAS در حالت توقف                                       86شکل 6-24- قطعه بندی تصویر سی تی اسکن کبد با الگوریتم1 در حالت توقف                                             87شکل 6-25- قطعه بندی تصویر سی تی اسکن کبد با الگوریتم2 در حالت توقف                                             88 عنوان                                                                                                         صفحهجدول 1-مقایسه عملکرد الگوریتم DAS با الگوریتم 1و 2                                                                        89-مقدمه پردازش و آنالیز تصاویر را می‌توان به عنوان یک ساختار کاربردی و تکنیکی جهت بررسی, تحلیل و استخراج اطلاعات از تصاویر تعریف کرد. قطعه بندی تصاویر یکی از مهمترین و کاربردی ترین مراحل پردازش تصویر می باشد که در کاربردهای بسیاری از قبیل مسایل بینایی ماشین1, استخراج ویژگی2, ردیابی اجسام3, بازسازی سطوح4, تشخیص به کمک کامپیوتر5, پردازش تصاویر پزشکی6 و کاربردهای بسیار دیگر مورد استفاده قرار می گیرد. در این میان, پردازش تصاویر پزشکی با توجه به اینکه یکی از مهمترین ابزار تشخیص, بررسی و درمان بیماری ها برای پزشکان به حساب می آید و کاربرد گسترده ای در زمینه ایجاد تصاویر دو بعدی, سه بعدی و 4 بعدی از بدن و مطالعات آناتومیک و فیزیولوژیک دارند و عمدتا تصویر برداری به صورت غیر تهاجمی7 و بدون ایجاد مشکل برای بیمار انجام می پذیرد, از اهمیت فوق العاده ای برخوردار می باشد.معمول ترین و مهمترین روش هایی که امروزه برای تصویربرداری پزشکی غیر تهاجمی مورد استفاده قرار میگیرد شامل روش های زیر می باشند: 1 Machine Vision -تصویر برداری با امواج فراصوت1-تصویر برداری انتشار پوزیترون2-تصویر برداری رایانه ای تک فوتونی3-تصویر برداری تشدید مغناطیسی4-تصویر برداری با اشعه ایکس5-پرتونگاری کامپیوتری6یکی از مهمترین گام ها در تحلیل و پردازش تصویر پزشکی قطعه بندی این تصاویر, به معنای مشخص کردن مرز یک یا چند ساختارو یا اعضای آناتومیک بدن, می باشد چرا که این کار باعث ساده سازی در پردازش و استخراج اطلاعات تصویر شده و هم چنین موجب معنی دار شدن بسیاری از قسمت های تصویر می شود. در تصاویر واقعی پزشکی به دلیل عوامل ساختاری مختلفی از قبیل پیچیدگی ساختاری آناتومیک بدن, مجاورت و روی هم افتادگی بعضی از اندام ها و همچنین عوامل خارجی از قبیل وجود نویز, کم بودن وضوح تصاویر, مات شدن تصویر به دلیل حرکت بیمار و یا اعوجاج های ناشی از وسیله تصویر برداری, تصاویر گرفته شده دارای پیچیدگی بسیاری برای قطعه بندی می باشند. از این رو ممکن است بسیاری از الگوریتم ها در تشخیص دقیق و کامل مرز ها و سطوح در تصاویر پزشکی دچار مشکل شوند و این مسئله به یکی از چالش های اساسی در قطعه بندی تصاویر پزشکی تبدیل شده است.در این میان, با توجه به اینکه تصاویر سه بعدی حاوی اطلاعات ارزشمندی از ساختارهای آناتومیک و بافت های بدن از قبیل حجم, شکل, اندازه, محل,وجود ناهنجاری و تغییر شکل اعضا بدست می دهند, قطعه بندی تصاویر سه بعدی کاربرد روز افزونی در تحلیل تصاویر پزشکی دارا می باشد. به همین جهت ارائه روش ها و مدل هایی جهت افزایش دقت و صحت نتایج قطعه بندی سه بعدی بسیار حائز اهمیت می باشد.  با توجه به کاربرد روز افزون تصاویر سه بعدی به ویژه در علم پزشکی به ویژه به دلیل دارا بودن اطلاعات بیشتر نسبت به تصاویر دو بعدی و امکان پردازش و تحلیل ساده تر برای کاربر, نیاز به ارائه روش های دقیق تر در این زمینه غیر قابل انکار می باشد. از طرفی قطعه بندی تصاویر سه بعدی یکی از گام های اساسی در زمینه پردازش این گونه تصاویر می باشد. تا کنون روش های متعدد و گوناگونی در قالب سه دسته روش های ساختاری1, روش های آماری2 و روش های ترکیبی3 جهت قطعه بندی اینگونه تصاویر ارائه گردیده است.در روش های ساختاری, مبنای الگوریتم بر اساس اطلاعات ساختاری تصویر می باشد.در حالیکه در روش های آماری اساس کار تحلیل آماری و ریاضی داده ها می باشد. هم چنین روشهای ترکیبی سعی در استفاده از خواص دو روش قبلی دارند.اگرچه گام های مهمی در طرح کلی قطعه بندی تصاویر سه بعدی برداشته شده است, همچنان چالشهای دشوار بسیاری برای این مسئله خصوصا برای تصاویر پزشکی وجود دارد.به عنوان مثال, در اغلب موارد, تصویر حاصل دارای نویز و همراه با کنتراست کم می باشد. از طرفی اثر حرکت بیمار و حجم نسبی در فرآیند تصویر برداری می تواند با تار کردن لبه های بافت به راحتی باعث تخریب کیفیت تصویر می شود. از این رو در این پایان نامه هدف دستیابی به روشی برای قطعه بندی تصاویر سه بعدی با دقت بالا و حساسیت کم نسبت به عوامل مخرب تصویر می باشد. بدین منظور پس از بررسی روش های موجود در قطعه بندی تصاویر سه بعدی و تحلیل یکی از جدیدترین و دقیق ترین الگوریتم ها, الگوریتم بهبود یافته سطوح فعال برای قطعه بندی تصاویر سه بعدی ارائه می شود.تعداد صفحه : 109قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09309714541 (فقط پیامک)        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید