عنوان پایان‌نامه
پردازش تصاویر NIR اندام های جانبی به منظور استخراج و نمایش عروق اندامها
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق- مهندسی پزشکی - بیوالکتریک
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2448;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 63276
- تاریخ دفاع
- ۱۸ شهریور ۱۳۹۲
- دانشجو
- مارال فکور
- استاد راهنما
- سیدکمال الدین ستاره دان
- چکیده
- مکان‌یابی صحیح رگ‌ها با روش‌های غیرتهاجمی برای کاربردهای پزشکی تشخیصی و درمانی به ویژه در شرایط اضطراری از قبیل تزریق مورد استفاده قرار می‌گیرد. به¬خاطر¬این¬که بیمارانی که نیاز به تزریق مداوم دارند و در کودکان که رگ‌ها نازک‌ترند و مشکلاتی از قبیل پارگی رگ، زخم شدن بافت، کبودی پیش می‌آید، مکان‌یابی دقیق ضروری به نظر می‌رسد. همچنین در کاربردی دیگر در زمینه تصدیق هویت از الگوی رگ‌ها به عنوان یک ویژگی بیومتری دقیق می‌توان استفاده کرد. الگوی رگ از جهت این که زیر سطح پوست قرار دارد و قابل جعل و آسیب‌دیدگی نیست، نسبت به ویژگی‌های دیگر متمایز و برجسته است. در این پژوهش از 75 نفر تصویر مادون‌قرمز نزدیک گرفته شد که شامل 3تصویر از دست راست و 3 تصویر از دست چپ برای هر فرد است. تصاویر با دوربین عکاسی مادون‌قرمز دیجیتال و یک منبع نور مادون‌قرمز با طول موج nm 850 از پشت دست گرفته شد. از آن جایی که جذب اشعه مادون‌قرمز نزدیک در هموگلوبین نسبت به بافت‌های اطراف بیشتر است، وقتی دست در معرض نور مادون‌قرمز قرار می‌گیرد، هموگلوبین دی اکسیدشده در رگ‌ها نوری که در ناحیه مادون‌قرمز نزدیک است را جذب می‌کند. وقتی تصویر با اشعه مادون‌قرمز گرفته شد، الگوی رگ‌هایی که حاوی هموگلوبین دی اکسیدشده هستند، به صورت خط‌های تیره دیده می‌شود. در تصاویر حاصل از تصویربرداری مادون‌قرمز مشکلاتی از جمله اثرگذاری شرایط بر روی کیفیت آن مثل نور محیط یا وجود مو و زخم بر روی دست و یا تیرگی رنگ پوست وجود دارد که لزوم استفاده از عملیات پردازش تصویر را نشان می‌دهد. مراحل پردازش تصویر این تحقیق شامل پیش‌پردازش، بخش‌بندی، پس پردازش و در نهایت ثبت و انطباق است. الگوریتم‌های بخش‌بندی شامل بیشترین انحنا، کانتور فعال بدون لبه تک فازی و دو فازی، رشد ناحیه و ردیابی خط به روش تکرارشونده هستند. با توجه به معیارهای استفاده‌شده برای کاربرد تزریق که شامل درجه حساسیت، درجه تشخیص، صحت، دقت و تعداد رگ‌های مورد استفاده در تزریق بودند، نتیجه 100% در حصول رگ‌های اصلی توسط روش پیشنهادی به دست آمد. پس از آن روش‌های رشد ناحیه، ردیابی خط به روش تکرارشونده، کانتور فعال بدون لبه تک فازی و دو فازی قرار گرفتند. برای شناسایی هویت، درصد تصدیق صحیح افراد قیاس شده است. جایگاه قرارگیری دست برای تصویربرداری ثابت است ولی الگوریتم پیشنهادی مطرح‌شده با فرض تغییر طرز قرارگیری دست نیز مورد بررسی قرار گرفت. در صورتی که الگوریتم ثبت اعمال نشده باشد، روش پیشنهادی حداکثر تا میزان دوران 12 درجه پاسخ درست می‌دهد و با وجود این الگوریتم جمعا دوران قابل قبول به راست و چپ حداکثر60 درجه است. همچنین زمان و حجم محاسبات نیز بررسی شد که روش پیشنهادی کمترین زمان را به خود اختصاص داده است. با توجه به نتایج به دست آمده روش مورد نظر بهترین نتیجه را در مقایسه با سایر روش‌ها در تصاویر موجود داشت.
- Abstract
- infants in which during this process, there may be complications such as rupture of blood vessels, tissue scarring, bruising, and inflammation of blood vessels or damage to the nerve precise positioning is obviously necessary. In another area in the field of biometric identification, hand vein patterns can be used as other external identifiers. But as the model for the network of blood vessels is under the skin surface which helps it not to be damaged or forged makes it prominent and distinct from other biometric features. In this study, near-infrared images were taken from 75 patients, including 3 images of right and 3 images of left hand for each of the individuals. Images were captured with an infrared digital CCD camera and an infrared light source with 850 nm wavelength used to take a back hand image. As the near-infrared absorption in hemoglobin is more than the surrounding tissues, when hand is exposed to infrared light, the near-infrared light is captured by dioxi-hemoglobin in arterial, so in the image blood vessels which contain hemoglobin dioxide seen as dark lines. In these images conditions such as ambient light, hair or wounds on skin of hands makes use of image processing necessary. Image processing algorithms consist of preprocessing, segmentation, post processing, registration and template matching. At first back ground is removed. By using histogram and mask, quality of the image is improved. Segmentation consists of maximum curvature method, active contours without edges or level set, region growing and repeated line tracking. In the following post processing such as dilation, skeletonization and removed unconnected small objects was implemented. These processes were in common for injection and identification. And to study the accuracy of the latter application, registration and template matching is used. Sensitivity, specificity, accuracy, precision and number of veins were considered for evaluating injection, in which the result was 100% in the number of diagnosed vessels for the proposed method. In identification accuracy is 98% and for region growing, repeated line tracking and one and two phase active contours without edges this number was 95, 68, 63 and 52%. To simulate the unpredictable hand position displacement, the images are artificially rotated and robustness of the identification procedure to the rotation is 12? in the worst case. By using registration, this number increases to 60?. According to the above results the proposed method has the best performance among others.
