Ποιοτική Και Ποσοτική Ανάλυση Ψηφιακών Εικόνων Δοντιών Και Τηλεματική/κινητή Αξιοποίηση Των Αποτελεσμάτων Της Επεξεργασίας

Abstract

Το αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η ποιοτική και ποσοτική ανάλυση των Ψηφιακών Εικόνων των Δοντιών και ειδικότερα ακτινογραφιών και η Τηλεματική/Κινητή Αξιοποίηση των Αποτελεσμάτων της Επεξεργασίας τους. Παρουσιάζονται οι απεικονιστικές τεχνικές που χρησιμοποιούνται στην οδοντιατρική και οι τεχνικές λήψης οδοντιατρικών - ακτονογραφικών δεδομένων, αλλά και άλλες τεχνικές. Στο πλαίσιο της διατριβής παρουσιάζονται τεχνικές για τη βελτίωση της ποιότητας και της αντίθεσης οδοντιατρικών εικόνων - αφού οι εικόνες προς επεξεργασία είναι χαμηλής ανάλυσης, τεχνικές ευθυγράμμισης εικόνων και μέθοδοι τηλεματικής / κινητής χρήσης των εικόνων δοντιών μετά από τη σχετική επεξεργασία.Αρχικά, προτείνεται ένας νέος αλγόριθμος βελτίωσης της αντίθεσης που συνδυάζει την τεχνική ανάπτυξης περιοχών (Region Growing) και τον αλγόριθμο των Συστημάτων Επαναληπτικών Συναρτήσεων με Διαμέριση (Partitioned Iterated Function Systems -PIFS). Η εικόνα αρχικά τμηματοποιείται μέσω της μεθόδου ανάπτυξης περιοχών σε περιοχές domain και περιοχές range και στη συνέχεια ο αλγόριθμος PIFS βελτιστοποίησης εικόνας εφαρμόζεται ξεχωριστά σε κάθε περιοχή. Τα PIFS που ορίζονται για κάθε περιοχή μοντελοποιούνται από έναν συστολικό μετασχηματισμό (contractive transformation) που αποτελείται από έναν αφινικό χωρικό μετασχηματισμό (affine spatial transform), καθώς και τον γραμμικό μετασχηματισμό των επιπέδων του γκρι των pixels της περιοχής της εικόνας. Ο μετασχηματισμός των επιπέδων του γκρι καθορίζεται από δύο παραμέτρους που προσαρμόζουν τη φωτεινότητα και την αντίθεση της μετασχηματισμένης περιοχής της εικόνας. Αφού ο αλγόριθμος PIFS εφαρμοστεί σε κάθε περιοχή της εικόνας, δημιουργείται μια βαθυπερατή έκδοση της αρχικής εικόνας. Η εικόνα βελτιωμένης αντίθεσης λαμβάνεται συνδυάζοντας κατάλληλα την αρχική εικόνα με την βαθυπερατή έκδοσή της.Στη συνέχεια, αναπτύσσεται μεθοδολογία ταύτισης που χρησιμοποιείται για αυτόματη ευθυγράμμιση τρισδιάστατων συνόλων δεδομένων και βασίζεται σε ζεύγη αντίστοιχων σημείων. Το πρόβλημα ανάγεται από την ευθυγράμμιση όλου του συνόλου των δεδομένων στην ευθυγράμμιση συγκεκριμένων χαρακτηριστικών σημείων. Η μείωση αυτή της πολυπλοκότητας του προβλήματος επιτρέπει τον υπολογισμό της βέλτιστης ευθυγράμμισης με ευθύ τρόπο χωρίς την ανάγκη χρήσης μεθόδων βελτιστοποίησης. Τα χαρακτηριστικά σημεία προσδιορίζονται με αυτόματο τρόπο μόνο στην εικόνα αναφοράς και στη συνέχεια αντιστοιχίζονται με τα ομόλογά τους στην προς ευθυγράμμιση εικόνα. Οι παράμετροι του μετασχηματισμού υπολογίζονται απευθείας από τα ζεύγη σημείων με προσέγγιση ελαχίστων τετραγώνων. Στη συνέχεια εφαρμόζεται ο μετασχηματισμός στην εικόνα προς ευθυγράμμιση και υπολογίζεται ένας δείκτης ταύτισης (measure of match) των δύο εικόνων. Η διαδικασία μπορεί να επαναληφθεί ώστε να πετύχουμε τον επιθυμητό δείκτη ταύτισης. Η διαδικασία αυτή εφαρμόζεται σε εικόνες δοντιών.Τέλος, προτείνεται ολοκληρωμένο κινητό σύστημα με χρήση smartphones για την χρήση των αποτελεσμάτων επεξεργασίας των εικόνων. Οι εικόνες λαμβάνονται από τον ίδιο τον χρήστη, ο οποίος έχει τη δυνατότητα να επεξεργαστεί τις εικόνες αυτές, να βελτιώσει την αντίθεσή τους και να ζητήσει ταύτιση. Οι εικόνες, αλλά και τα αποτελέσματα της επεξεργασίας μπορούν να αποσταλούν σε κεντρικό εξυπηρετητή και βέβαια να μεταφερθούν στον ειδικευμένο οδοντίατρο ο οποίος μπορεί να έχει και εικόνα της πορείας της εξέλιξης ασθενειών των δοντιών.