Naslov (srp)

Razvoj akvizicionih sistema i algoritama za registraciju pri modeliranju pomeranja i deformacija kontura na digitalnoj slici

Autor

Mijailović, Nikola V., 1986-

Doprinosi

Peulić, Aleksandar, 1969-
Filipović, Nenad, 1970-
Radulović, Jasna, 1960-
Ranković, Vesna, 1967-
Jovičić, Gordana, 1967-
Jorgovanović, Nikola, 1966-

Opis (eng)

The main aim of this thesis is the application of image acquisition system for the purpose of assessing and modeling the deformation and displacement of the objects acquired in digital images. The technique used in the study is method of image registration. The procedure of the registration includes a set of algorithms and methods which performs the assessment of transformation that maps the space of one image to another one. If there are images of the same object in different positions or configurations it is possible to determine the displacement and deformation of the desired point of understanding this transformation. The thesis describes the existing algorithms, along with their most important properties. The novel algorithms for image registration is developed based of solving the Laplace equation for electrostatic field. This approach is possible due to the fact that the transformation which corresponds to the deformation gradient field lines of the electrostatic field, which is obtained by solving the Laplace equation satisfies all essential features that should have the registration transformation. These properties are related to the smoothness of the deformation field, the existence of an inverse function of the prohibition of crossing the line field. The procedure for solving the above equation and determining the required transformation was conducted using finite element method with use of a formulation of minimum energy of the system. The motivation for this thesis was consideration problem of evaluation mechanical properties of tissues affected aortic aneurysm. The paper describes the implementation and operation of the system that was used to characterize the mechanical properties of the aorta, which as output data provides information about a set of deformation points on the tissue surface as well as the values of applied fluid pressure. Strains at the certain moment of time were estimated using the image segmentation method and edges extraction, and finally image registration is applied. Using strain values in the mechanical model of tissue, and genetic algorithm as optimization technique, the Young's modulus is assessment. Gait analysis based on the images data is also one of the challenges in non-invasive diagnosis and monitoring of both diagnosed patients and healthy subjects.. This thesis presents a method for determining the mechanical stress of the cartilage using the camera image, and the values of the normal ground reaction force, which is generated during the walk, for assessment of cartilage deformation algorithms were used image registration of images obtained from the camera and the images obtained by computed tomography. Mechanical parameters of cartilage (Young's modulus and Poisson's ratio) are evaluated in the optimization process.

Opis (srp)

Centralna tema ovog rada je primena sistema za akviziciju slike u cilju procene i modelovanja deformacija i pomeranja objekata koji su snimljeni. Glavna metoda koja je pri tom korišćena je metoda registracije slika. Sam postupak registracije podrazumeva skup algoritama i metoda kojim se vrši pronalaženje transformacije koja preslikava prostor jedne slike u prostor druge. Ukoliko se radi o slikama istog objekta u različitim položajima ili konfiguracijama moguće je odrediti pomeranja i deformacije željene tačke poznavanjem ove transformacije. U radu su opisani već postojeći algoritmi, sa svojim najznačajnijim svojstvima. Na bazi ovih osobina razvijen je metod registracije baziran na rešavanju Laplasove jednačine za elektrostatičko polje. Ovakav pristup je moguć zahvaljujući činjenici da gradijent deformacija odgovara linijama elektrostatičkog polja, koje je dobijeno rešavanjem Laplasove jednačine i zadovoljava sva bitna svojstva koja treba da ima registraciona transformacija. Ove osobine se odnose na glatkost polja deformacije, postojanje inverzne funkcije i zabranu ukrštanja linija polja. Sam postupak rešavanja navedene jednačine i određivanje tražene transformaicje sproveden je primenom metode konačnih elemenata pri čemu je korišćena formulacija minimuma energija sistema. Jedna od inspiracija za rad na metodama registracije slike bio je i problem procene mehaničkih karakteristika tkiva aorte sa aneurizmom. U radu je opisana realizacija i način rada sistema koji je iskorišćen za karakterizaciju mehaničkih svojstava aorte, koji kao izlazne podatke daje informaciju o pomeranjima skupa tačaka tkiva kao i o vrednostima pritiska fluida koji izaziva ta pomeranja. Deformacije su procenjene primenom metoda segmentacije slike i izdvajanja ivica nakon čega je primenjen metod registracije slike kojom je određena deformacija tačaka tkiva u određenim vremenskim trenucima. Na osnovu ovih vrednosti primenom genetskog algoritma određena je vrednost Jangovog modula tkiva pri čemu je korišćen mehanički model deformacije tkiva. Analiza hoda upotrebom slika hoda je takođe jedan od izazova kada je u pitanju neinvazivna dijagnostika i praćenje stanja dijagnostifiko- vanih kao i zdravih subjekata. U ovom radu je prikazan postupak određivanja mehaničkog naprezanja hrskavice primenom slika snimljenih kamerom i vrednostima sile normalne reakcije podloge koja nastaje tokom hoda. Za procenu deformacija hrskavice korišćeni su algoritmi registracije slike između slika dobijenih sa kamere i slika dobijenih kompjuterizovanom tomografijom. Postupkom optimizacije procenjeni su i mehanički parametri hrskavice (Jangov modul i Poasonov koeficijent).

Jezik

srpski

Datum

2017

Licenca

Creative Commons licenca
Ovo delo je licencirano pod uslovima licence
Creative Commons CC BY-ND 2.0 AT - Creative Commons Autorstvo - Bez prerada 2.0 Austria License.

CC BY-ND 2.0 AT

http://creativecommons.org/licenses/by-nd/2.0/at/

Identifikatori