La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

2002 / 2003 Département Traitement du Signal et Télécommunications Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés Amélie.

Présentations similaires


Présentation au sujet: "2002 / 2003 Département Traitement du Signal et Télécommunications Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés Amélie."— Transcription de la présentation:

1 2002 / 2003 Département Traitement du Signal et Télécommunications Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés Amélie ELKIK Hervé GARANTO Julien PORQUET

2 Plan  Introduction  I - Contexte médical et contraintes techniques  II - Méthode de détection des contours  III - Tests Pratiques  IV - Mise en œuvre des algorithmes  V - Présentation de l’interface  Conclusion 2002/2003

3 Contexte médical et contraintes techniques  Importance des allergies  Un français sur quatre souffre d’allergies  Situation caractéristique des pays industrialisés  Batterie standard européenne: 23 allergènes les plus fréquents  Les allergies se manifestent de façons très variées mais: technique de dépistage universelle, applicable à la plupart des allergies, avec une réaction caractéristique. 2002/2003

4  Principe du Prick-Test (test cutané)  Ponction épidermo-dermique au travers d'une goutte de l'allergène.  Mesure millimétrique a l’aide d’une règle graduée  Comparaison par rapport à des témoins positifs et négatifs Contexte médical et contraintes techniques 2002/2003

5  Caractérisation d’une réaction allergique = réaction cutanée avec :  Une papule  Centre de la réaction  En relief  Teinte claire  Un érythème  Entoure la papule  Couleur rouge Contexte médical et contraintes techniques 2002/2003

6  Objectifs du projet soumis par le docteur Autegarden et le service d’allergologie de l’hôpital Tenon  Précision des mesures (mesure surfacique)  Automatisation = Rapidité + Reproductibilité  Fiabilité du résultat  Base de données uniforme et informatisée pour le suivi des patients Contexte médical et contraintes techniques 2002/2003

7  Etat d’avancement du projet au 1 er octobre 2002  Système d’acquisition des images: boîtier + caméra CCD  Utilisation d’une méthode de traitement d’image qui s’est avérée mal adaptée  Peu de clichés patients  Difficultés préalables d’exploitation des clichés :  Couleur de peau  Pilosité  Grains de beauté, cicatrices, hématomes…  Éclairage non uniforme de la prise de vue 2002/2003

8 Unité centrale Contexte médical et contraintes techniques  Description du dispositif de traitement Carte D’acquisition Traitement de l’image Sauvegarde des résultats Caméra + Boîtier d’acquisition Moniteur Affichage des résultats

9  Cahier des charges et contraintes à respecter  Traitement d’images sous MATLAB  Algorithme de « contours actifs » (ou « snakes »)  Constitution d’une base d’images pour l’automatisation des tests  Réglages optimisés de la caméra = clichés de bonne qualité  Précision des résultats: mm² Contexte médical et contraintes techniques 2002/2003

10  Théorie des contours actifs  Principe = courbe évoluant sous contrainte (forces internes et externes de l’image), résolution d’une équation de mouvement  Introduite en 1988 par Kass et développée par la suite par Xu et Prince (1997)  Avantages d’une telle méthode  Automatisation du traitement: adaptation de l’algorithme à l’image.  Simple à implanter dans une interface homme-machine. Méthode de détection des contours 2002/2003

11  Théorie des contours actifs: modèle classique  Courbe paramétrique définie par: Point courant abscisses curvilignes des extrémités v(a,t) et v(b,t) (fixes, mobiles, confondues ou non ) du contour abscisse curviligne le long du contour temps

12 Méthode de détection des contours  Théorie des contours actifs  Energie fonctionnelle Convergence du snake = minimisation de l’énergie fonctionnelle 2002/2003

13 Méthode de détection des contours  Théorie des contours actifs  Energie fonctionnelle  Energie interne Régularise la solution pour assurer au contour une certaine continuité Limite l’influence du bruit et des oscillations.  Energie externe Permet d’introduire des forces d’élasticité ou de répulsion en certains points de l’image.  Energie image Calcul du gradient de l’image Met en valeur certaines caractéristiques de l’image ( ex : zone de fort contraste ). 2002/2003

14 Méthode de détection des contours  Energie interne α et β sont des coefficients de pondération qui correspondent respectivement à la tension et à la rigidité du snake.  Energie image

15 Méthode de détection des contours  Inconvénient du snake classique  Ne converge pas vers les concavités  Sensibilité à l’initialisation  Choix du GVF (Gradient Vector Flow)  Meilleure convergence vers les concavités  Moins sensible à l’initialisation  Plus adapté à de vraies images bruitées 2002/2003

16 Méthode de détection des contours  Choix du GVF  Principe  Carte des contours f(x,y) dérivée de l’image I(x,y): Le champ de vecteur varie peu autour des régions homogènes et pointe vers les contours 2002/2003

17 Méthode de détection des contours  Choix du GVF  Le GVF est défini comme étant le champ de vecteurs v(x,y) = ( u(x,y), v(x,y) ) minimisant l’énergie fonctionnelle: μ: paramètre régularisant. Contours: grand Régions homogènes: faible

18 Méthode de détection des contours  Paramètres du Snake  élasticité  rigidité  viscosité  paramètre pondérant la force extérieure  composantes du champ extérieur fx et fy  nombre d’itérations caractéristique 2002/2003

19 Méthode de détection des contours SNAKE GVF 2002/2003

20 Tests pratiques  Traitements préliminaires de l’image  Etude des paramètres caractéristiques du GVF et du snake Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés2002/2003

21 Tests pratiques  Traitements préliminaires de l’image  Extraction du bras de l’image du fond  Augmente le temps de calcul inutilement  Fausse les statistiques de l’image 2002/2003 Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés

22 Tests pratiques  Traitements préliminaires de l’image  Filtrage Gaussien  Convolution de l’image avec masque  Rehaussement de contraste  Soustraction à l’image de deux fois son Laplacien 2002/2003 Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés

23 Tests pratiques  Traitements préliminaires de l’image  Conversion de pixels en mm² (1)  Coefficient de conversion  Référence : carré blanc de 30 mm de côté 2002/2003 Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés

24 Tests pratiques  Traitements préliminaires de l’image  Conversion de pixels en mm² (2) Colonne 375 Zone caractéristique de la référence Seuillage à 95% du maximum 2002/2003 Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés

25 Tests pratiques  Traitements préliminaires de l’image  Conversion de pixels en mm² (3)  Tests : 0.088< Coefficient <  Coefficient de conversion choisi : 0.09 mm²/pixel 2002/2003 Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés

26 Tests pratiques  Etude des paramètres caractéristiques du GVF et du snake  Etude du GVF  Influence du paramètre μ sur la forme du GVF(1) 2002/2003 Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés

27 2002/2003

28 Tests pratiques  Influence du paramètre μ sur la forme du GVF(2) Zone caractéristique du GVF pour μ = /2003 Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés

29 Tests pratiques  Influence du paramètre μ sur la forme du GVF(3) Pour μ < 0.2 Réduction trop importante de l’influence du GVF Pour μ > 0.2 GVF complètement désordonné Choix jugé optimal : μ = /2003 Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés

30 Tests pratiques  Etude des paramètres caractéristiques du GVF et du snake  Etude du GVF  Combinaison de canaux pour mise en valeur de la papule 2002/2003 Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés

31 Image d’étude 2002/2003 Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés

32 2002/2003

33 2002/2003

34 Résultat final Résultat obtenu à l’itération 10 Courbe rouge : état du snake à l’itération 10. Cercle bleu : initialisation du snake. 2002/2003 Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés

35 Tests pratiques  Etude des paramètres caractéristiques du GVF et du snake  Etude du GVF  Combinaison de canaux pour mise en valeur de l’érythème 2002/2003 Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés

36 Image d’étude Choix des composantes A de l ’espace de couleur LAB et Cr de l’espace de couleur YCbCr 2002/2003 Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés

37 Preuve de l’hétérogénéité du GVF au sein de l’érythème 2002/2003 Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés

38 Tests pratiques  Combinaison de canaux pour mise en valeur de l’érythème Impossibilité d’obtenir un GVF susceptible d’assurer la convergence du snake Choix d’une nouvelle méthode de segmentation pour l’érythème 2002/2003 Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés

39 Tests pratiques  Etude des paramètres caractéristiques du GVF et du snake  Paramètres caractéristiques du snake Coefficients caractéristiques de l’énergie interne α : Coefficient pondérant l’élasticité du snake. β: Coefficient pondérant la rigidité du snake. γ: Pondère la viscosité Coefficient correspondant à la force extérieure Κ : Coefficient pondérant les composantes du GVF Nombre d’itérations caractéristiques du snake fixé à /2003 Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés

40 Zone d’étude pour l’influence des paramètres du snake 2002/2003 Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés

41 Etude du paramètre α pondérant l’élasticité α = 5 Courbe rouge :état du snake à l’itération 100. Cercle bleu :initialisation du snake. Naissance de boucles 2002/2003

42 Etude du paramètre β pondérant la rigidité 2002/2003

43 Etude du paramètre γ pondérant la viscosité Apparition d’un phénomène de boucles pour γ trop faible BOUCLES LIEES A UNE VISCOSITE TROP FAIBLE Cas où le snake n’a pas le temps de converger γ trop grand Compromis 2002/2003

44 Etude du paramètre κ pondérant le GVF Le snake n’a pas le temps de converger totalement dans ces deux cas Cas où le snake converge effectivement Le temps de convergence est d’autant plus grand que κ est faible 2002/2003

45 Comme dans le cas où γ trop faible, si κ trop grand alors apparition de boucles Etude du paramètre κ pondérant le GVF Preuve sur un zoom du GVF 2002/2003

46 Compromis Etude du paramètre κ pondérant le GVF 2002/2003

47 Tests pratiques  Choix retenu pour le paramétrage 2002/2003 Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés

48 Zone de divergence importante 2002/2003

49 Coefficients caractéristiques de l’énergie interne α = 0.05 : Coefficient pondérant l’élasticité du snake. β = 0 : Coefficient pondérant la rigidité du snake. γ = 1 : Pondère la viscosité Coefficients correspondant à la force extérieure Κ = 0.6 : Coefficient pondérant les composantes du GVF Courbe rouge : état du snake à l’itération considérée. Cercle bleu : initialisation du snake. 2002/2003

50 Démonstration de la divergence importante Courbe rouge : état du snake à l’itération considérée. Cercle bleu : initialisation du snake. Nécessité de jouer sur : la rigidité paramètre β la viscosité paramètre γ l’influence du GVF paramètre Κ 2002/2003

51 Coefficients caractéristiques de l’énergie interne α = 0.05 : Coefficient pondérant l’élasticité du snake. β = 1 : Coefficient pondérant la rigidité du snake. γ = 2 : Pondère la viscosité Coefficients correspondant à la force extérieure Κ = 0.2 : Coefficient pondérant les composantes du GVF Courbe rouge : état du snake à l’itération considérée. Cercle bleu : initialisation du snake. 2002/2003

52 Amélioration liée au fait d’augmenter la rigidité et la viscosité, et de diminuer l’influence du coefficient pondérant le GVF 2002/2003

53 Résultat obtenu avec Κ = 0.1 et les autres paramètres inchangés Coefficients caractéristiques de l’énergie interne α = 0.05 : Coefficient pondérant l’élasticité du snake. β = 1 : Coefficient pondérant la rigidité du snake. γ = 2 : Pondère la viscosité Coefficients correspondant à la force extérieure Κ = 0.1 : Coefficient pondérant les composantes du GVF 2002/2003 Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés

54  Traitement de l’érythème  Espace de couleur : composante A de l’espace LAB Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés2002/2003 Mise en œuvre des algorithmes

55  Traitement de l’érythème  Seuillage de l’érythème  Image > Moyenne(Image) + EcartType(Image) / FacteurSeuillage Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés2002/2003 Mise en œuvre des algorithmes

56  Traitement de l’érythème  Mise en valeur des contours de l’image seuillée Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés2002/2003 Mise en œuvre des algorithmes

57  Traitement de l’érythème  Etiquetage des régions Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés2002/2003 Mise en œuvre des algorithmes

58  Traitement de l’érythème  Élimination des régions n’appartenant pas à l’érythème Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés Mise en œuvre des algorithmes

59 Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés  Élimination des régions n’appartenant pas à l’érythème

60  Traitement de l’érythème  Détection finale de l’érythème Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés2002/2003 Mise en œuvre des algorithmes

61  Traitement de l’érythème  Image binaire de l’érythème Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés2002/2003 Mise en œuvre des algorithmes

62  Traitement de l’érythème  Résultat final Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés2002/2003 Mise en œuvre des algorithmes

63  Traitement de la papule  Espace de couleur : composante R de l’espace RVB et composante X de l’espace XYZ Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés2002/2003 Mise en œuvre des algorithmes

64  Traitement de la papule  Calcul du GVF Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés2002/2003 Mise en œuvre des algorithmes

65  Traitement de la papule  Seuillage du GVF Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés2002/2003 Mise en œuvre des algorithmes

66  Traitement de la papule  Seuillage du GVF Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés2002/2003 Mise en œuvre des algorithmes

67  Traitement de la papule  Élimination des régions erronées Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés2002/2003 Mise en œuvre des algorithmes

68  Traitement de la papule  Élimination des régions de convergence Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés2002/2003 Mise en œuvre des algorithmes

69  Traitement de la papule  Élimination des régions de convergence Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés2002/2003 Mise en œuvre des algorithmes

70  Traitement de la papule  Élimination des régions n’appartenant pas à l’érythème Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés2002/2003 Mise en œuvre des algorithmes

71  Traitement de la papule  Recherche de la région correspondant au centre de la papule et lancement du snake Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés2002/2003 Mise en œuvre des algorithmes

72  Résultat du traitement Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés2002/2003 Mise en œuvre des algorithmes

73  Menu Principal Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés2002/2003 Présentation de l’interface

74  Ouvrir une image Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés Présentation de l’interface

75 Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés2002/2003 Présentation de l’interface

76  Résultat final Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés2002/2003 Présentation de l’interface

77  Réglage des paramètres Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés2002/2003 Présentation de l’interface

78 Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés2002/2003 Conclusion

79 Remerciements L’hôpital Tenon, son personnel, et en particulier le Docteur AUTEGARDEN Notre professeur de traitement d’images Madame ROULLOT Notre chef de département Monsieur DEVRIENDT 2002/2003


Télécharger ppt "2002 / 2003 Département Traitement du Signal et Télécommunications Segmentation par contours actifs des réactions allergiques aux tests cutanés Amélie."

Présentations similaires


Annonces Google