ОБНАРУЖЕНИЕ ТРЕЩИН «СЕРЕБРА» НА ИЗОБРАЖЕНИЯХ

ОБНАРУЖЕНИЕ ТРЕЩИН «СЕРЕБРА» НА ИЗОБРАЖЕНИЯХ ФАЦИЙ СЫВОРОТКИ
КРОВИ
Копылова А.С.
ГОУ ВПО Ульяновский государственный технический университет, г.Ульяновск, Россия
За последнее десятилетие некоторые из ранее неизлечимых болезней перешли в
категорию частично управляемых. В этих условиях точная диагностика становится
необходимым инструментом, определяющим последующее лечение. Проблема диагностики
остается весьма актуальной. Большое значение приобретают методы ранней диагностики и
поддерживающего лечения. Одним из методов ранней диагностики является метод,
предложенный академиком РАМН, директором Российского НИИ геронтологии Минздрава
России В.Н.Шабалиным и профессором С. Н. Шатохиной [1]. Метод основан на
исследовании биологических жидкостей человека (сыворотки крови, мочи, лимфы и т.д.).
Авторами метода доказано, что даже самые незначительные расстройства организма
отражаются на этих жидкостях, что позволяет определить многие заболевания в стадии
предболезни.
Исследование биологических жидкостей осуществляется следующим образом:
маленькая капля наносится на предметное стекло и медленно высушивается, остается тонкая
сухая плёнка (фация). Особенности состояния организма сказываются на процессе
кристаллизации жидкости, поэтому на изображении фации возникают характерные
структуры (маркёры),
которых замечено
несколько десятков видов. Проведенные
наблюдения показали, что по имеющимся на изображении фации маркёрам и их
расположению можно с большой уверенностью судить о состоянии организма. Например, на
рис. 1 показано изображение фации сыворотки крови, на котором имеются структуры типа
трещины «серебра», представляющие собой ряд мелких параллельных линейных темных
трещин, расположенных у периферии конкреции (округлого фокуса с ровными и четкими
границами). Данные структуры свидетельствуют о нарушении эластичности сосудов.
Трещины «серебра» встречаются в фациях сыворотки крови у больных с артериальной
гипертонией, вегето-сосудистой дистонией, дисциркуляторной энцефалопатией [1].
Рис.1 Трещины серебра.
Задача обнаружения трещин «серебра» относится к области распознавания образов.
По данной тематике имеется обширная научная литература [2, 3]. Основная идея этих
алгоритмов состоит в выделении системы признаков, различные комбинации значений (или
наличия) которых соответствуют своему образу. Проведенный анализ показал, что данные
структуры имеют ряд следующих особенностей:
1) трещины «серебра» имеют значительно меньшую яркость по сравнению с
окружающим фоном;
2) трещины серебра представляют собой некоторое количество темных линий,
расположенных параллельно друг другу.
В первую очередь используем первый признак. Обработаем изображение скользящим
окном шириной 75 пикселей. Для определения областей с яркостью намного ниже
окружающего фона в каждом положении окна строится гистограмма распределения
значений яркостей в области G, определяется порог, равный 25%-процентной квантили
распределения. Отмечаются все точки, яркости которых ниже этого порога.
На рис.2
представлен результат применения описанной операции к исходному изображению на рис.1.
Отмеченные пиксели показаны белым цветом.
Рис.2 Области с яркостью намного ниже окружающего фона
Визуально заметно, что помимо интересующих нас трещин определяется много ложных
областей. На границе трещин серебра имеется большой перепад яркости. Обнаружим
области с большим перепадом яркости следующим способом. Обработаем изображение
скользящим кругом радиусом 5 пикселей, в каждом его положении вычислим дисперсию
значений яркости, отметим те области, где найденная дисперсия превышает некоторый
порог. Т.к.на границе трещин «серебра» имеется резкий перепад значения яркости, порог
должен иметь большое значение, например, 40. На рис.3 представлен результат применения
описанной операции к исходному изображению на рис.1. Отмеченные пиксели показаны
белым цветом.
Рис.3 Области с большой дисперсией
Отметим те области, в которых большая дисперсия и яркость ниже фона. Определим
граничные линии найденных областей. Обработаем изображение скользящей рамкой, в
каждом положении которой определим количество граничных линий. В том случае, если
количество превышает заданный порог (например 5) принимается решение о наличие
трещин серебра.
Описанный алгоритм реализован в виде программы. На вход программы поступает
изображение фации, программа обрабатывает данное изображение и выдает сообщение о
наличии или отсутствии маркёров, в случае обнаружения трещин «серебра» отмечает
обнаруженные маркёры условными знаками (крестиками). На рис.4 представлена
окончательная обработка исходного изображения (рис. 1). Обнаруженные трещины
«серебра» отмечены белыми крестиками.
Рис.4 Результат выполнения программы
Проведённые испытания описанного алгоритма на большом количестве изображений
фаций сыворотки крови
показали, что пропусков трещин «серебра» не наблюдалось.
Ложные обнаружения были на 11% изображений. Все изображения с подозрением на
наличие трещин «серебра» должны быть внимательно просмотрены подготовленным
медицинским персоналом.
Литература
1.
Шабалин В.Н., Шатохина С.Н. Морфология биологических жидкостей
человека. –М.: Хризостом, 2001. – 304 с.
2.
Дуда Р., Харт П. Распознавание образов и анализ сцен/ Пер. с англ. – М.: Мир,
1976. – 512 с.
3.
1972. – 206 с.
Загоруйко Н.Г. Методы распознавания и их применение. – М.: Сов. Радио,