Τμήμα Πληροφορικής Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Στέλιος Κρηνίδης, Χριστόφορος Νίκου και Ιωάννης Πήτας 3D Volume Reconstruction by Serially Acquired 2D Slices using a Distance Transform-based Global Cost Function Τμήμα Πληροφορικής Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Ελλάδα SETN 2002 Θεσσαλονίκη Ελλάδα Απριλίου 2002

Τμήμα Πληροφορικής Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Εισαγωγή 3-D εικόνες, στις περισσότερες περιπτώσεις, αναπαριστώνται σαν μια σειρά από 2-D παράλληλες εικόνες.  Οι 3-D εικόνες, στις περισσότερες περιπτώσεις, αναπαριστώνται σαν μια σειρά από 2-D παράλληλες εικόνες.  Το αυτοματοποιημένο alignment προορίζεται για την ευθυγράμμιση των misaligned εικόνων με σκοπό τη καλύτερη 3-D απεικόνιση και μορφολογική τους ανάλυση.  Η προτεινόμενη μέθοδος ευθυγραμμίζει τις εικόνες χρησιμοποιώντας πληροφορία του περιγράμματος τους.

Τμήμα Πληροφορικής Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Μέθοδος Ευθυγράμμισης Κύρια Χαρακτηριστικά:  βασίζεται στο σχήμα των εικόνων (περίγραμμα)  συνάρτηση ολικής ενέργειας (ομοιότητα μεταξύ γειτονικών εικόνων)  καμιά κατεύθυνση δεν είναι προνομιούχος  δεν χρειάζεται αρχικοποίηση  δεν υπάρχουν διαδόσεις σφάλματος

Τμήμα Πληροφορικής Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης  Η Συνάρτηση Ολικής Ενέργειας συσχετίζεται με ένα μέτρο ομοιότητας των pixels (εκφράζοντας την ομοιότητα ανάμεσα στις γειτονικές εικόνες).  Το αντικείμενο υπό ερεύνα σκιαγραφείται αυτόματα.  Οι παράμετροι που λαμβάνονται υπόψη είναι η περιστροφή και η μετατόπηση. Μέθοδος Ευθυγράμμισης (2)

Τμήμα Πληροφορικής Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης  Το μέτρο ομοιότητας των pixels συσχετίζεται με τον Μετασχηματισμό Απόστασης (τεχνική Chamfer matching).  Ο Μετασχηματισμός Απόστασης μετασχηματίζει μια δυαδική/ασπρόμαυρη εικόνα σε μια άλλη, όπου κάθε pixel της έχει τιμή προσεγγιστική της αποστάσεως του από το κοντινότερο σημείο περιγράμματος. Μέθοδος Ευθυγράμμισης (3)

Τμήμα Πληροφορικής Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Μετασχηματισμό Απόστασης: κάθε pixel έχει τιμή ίση με την απόσταση του από το κοντινότερο μη μηδενικό (μη μαύρο) pixel. Μέθοδος Ευθυγράμμισης (4)

Τμήμα Πληροφορικής Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης N: συνολικός αριθμός των εικόνων του σχήματος N x,N y : οριζόντια και κάθετη διάσταση της εικόνας f() : μέτρο ομοιότητας των pixels I k : εικόνα k ( ): μετασχηματισμός με παραμέτρους Μέθοδος Ευθυγράμμισης (5)

Τμήμα Πληροφορικής Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης R: μήκος γειτονιάς Μέθοδος Ευθυγράμμισης (6)

Τμήμα Πληροφορικής Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης D i :Μετασχηματισμός Απόστασης της εικόνας i Μέθοδος Ευθυγράμμισης (7) μόνο τα σημεία περιγράμματος της εικόνας συμπεριλαμβάνονται

Τμήμα Πληροφορικής Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης  Η βελτιστοποίηση επιτυγχάνεται χρησιμοποιώντας Iterative Conditional Modes (ICM).  Επιπλέον βελτιστοποίηση λαμβάνεται με τη Gradient Decent Τεχνική. Μέθοδος Ευθυγράμμισης (8)

Τμήμα Πληροφορικής Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης  Οι παράμετροι Περιστροφής και Μετατόπισης συσχετίζονται με την ακρίβεια της μεθόδου παρεμβολής που χρησιμοποιείται  Μία διγραμμική μέθοδος παρεμβολής χρησιμοποιείται στα ενδιάμεσα βήματα του αλγορίθμου  Στο τέλος χρησιμοποιείται μια sinus cardial παρεμβολή, η οποία διατηρεί την ποιότητα της εικόνας που υπόκειται ευθυγράμμιση  Ο συνδυασμός τους έχει αποδειχθεί γρήγορος και αποτελεσματικός Μέθοδος Ευθυγράμμισης (9)

Τμήμα Πληροφορικής Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Πειραματικά Αποτελέσματα

Τμήμα Πληροφορικής Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Πειραματικά Αποτελέσματα (2) Στατιστικά Λάθη Ευθυγράμμισης (Τμήμα Μηχαμής) Median Max Mean s.dev

Τμήμα Πληροφορικής Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Πειραματικά Αποτελέσματα (3)

Τμήμα Πληροφορικής Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Στατιστικά Λάθη Ευθυγράμμισης (Ανθρώπινο κρανίο) Πειραματικά Αποτελέσματα (4) Median Max Mean s.dev

Τμήμα Πληροφορικής Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Πειραματικά Αποτελέσματα (5)

Τμήμα Πληροφορικής Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Συμπεράσματα  Ολική θεώρηση του προβλήματος της αυθυγράμμισης  Καμιά κατεύθυνση δεν ευνοείται  Δεν υπάρχει μετάδοση λάθους  Συσχετισμός με περισσότερο σοφιστικά μέτρα σύγκρισης (κοινή πληροφορία, μέτρα βασισμένα σε εύρωστους εκτιμητές)