Туберкулез и МРТ: обработка изображений

[Dedekind]

Задача. Автоматически найти количество и площадь туберкулезных поражений головного мозга по снимку МРТ (белые кружочки).

(Изображение и гистограмма)

Изображение.

Гистограмма.

Я предполагаю, что необходимо поиграться с контрастностью, чтобы граница между поражениями и мозгом была наиболее четкой, а затем динамически найти пороги между локальными максимумами на гистограмме, которые отделят фон от интересующих изображений.
Не знаю, есть ли тут специалисты по обработке изображений, но буду рад любым идеям, в каком еще направлении можно копать.

[ozheredov]

Dedekind
Если не только суммарную площадь, но и число, то задача немного сложнее чем я думал.
С самого низа у Вас большое почти круглое пятно, а вправо идет тонкая "ниточка", заканчивающаяся вторым, вытянутым пятном. Вопрос: это два поражения или одно?
Вопрос два: размер картинок в пикселях

[Dedekind]

ozheredov в сообщении #1597923 писал(а):

С самого низа у Вас большое почти круглое пятно, а вправо идет тонкая "ниточка", заканчивающаяся вторым, вытянутым пятном. Вопрос: это два поражения или одно?

Можно считать одним. Если что, абсолютная точность не нужна, какое-то количество ложно-положительных областей допустимо.

ozheredov в сообщении #1597923 писал(а):

Вопрос два: размер картинок в пикселях

Эта 329 на 287. Ну и остальные, думаю, будут того же порядка.

[Cuprum2020]

Туберкулёзные поражения головного мозга? О мой бог, я то думал до сего момента что туберкулёз это про поражение только лёгких

[Dedekind]

Cuprum2020
Да, я тоже. Но вот, бывает и так. Более того, туберкулез может поражать и другие органы.

[ozheredov]

Dedekind в сообщении #1597926 писал(а):

Эта 329 на 287. Ну и остальные, думаю, будут того же порядка.

Ок. А у Вас сейчас есть какое-то количество фот, которыми можно поделиться, если напишу Вам в ЛС свой мейл?

[Dedekind]

ozheredov
Да у меня всего еще два, на самом деле.

(Оффтоп)

[Евгений Машеров]

"Полуручной" подход. Оператор указывает точку, заведомо принадлежащую поражению, и точку, заведомо вне. Выбирается порог (как среднее яркостей в указанных точках), затем ч/б снимок раскрашивается согласно отнесению к поражённым и здоровым структурам (скажем, поражённые - синим), оператор просматривает, проверяя, соответствует ли раскраска его представлению, затем либо корректирует порог, либо подтверждает выбор. Площадь считается тривиально, по пикселям. Что до подсчёта числа их - ну, можно, в цикле по Y сканировать по X, найдя "белую" точку, рассматривать её, как принадлежащую туберкуломе, и начинать закрашивать чёрным соседние по горизонтали и вертикали белые точки (наверно, лучше найти белую точку выше, запомнить, потом закрасить все соседние белые на горизонтали, затем то же на следующей горизонтали, пока не окажется, что белых выше нет). Когда ни одной не останется - СчётчикТурберкулом++ и продолжаем сканирование.

[Dedekind]

Евгений Машеров
Спасибо! Пока примерно так и сделал. Только вместо оператора автоматически нахожу на гистограмме пик, который соответствует серому фону (он всегда более-менее четко выражен) и беру среднюю яркость между ним и белым пиком поражений (или яркостью 255, если четко выраженного белого пика нет). Да, это менее робастно, но зато автоматически. Если получается ерунда - тогда уж можно и оператора подключить.

[Евгений Машеров]

Cuprum2020 в сообщении #1597937 писал(а):

Туберкулёзные поражения головного мозга? О мой бог, я то думал до сего момента что туберкулёз это про поражение только лёгких

Нет, лёгочные формы, хотя и остаются самыми распространёнными, не единственные. На долю внелёгочных нынче приходится 20-40%, но и раньше, когда было не было флюорографии и лёгочные так быстро не обнаруживались и их не могли интенсивно лечит, только продлевать жизнь пациента, они существовали и составляли значительную долю заболеваний. Костный туберкулёз (среди страдавших им - Леся Украинка, Александр Беляев, Нестор Махно и цесаревич Николай Александрович, который стал бы Николаем Вторым, не умри в 1865), золотуха (хотя там есть и не туберкулёзные формы), туберкулёзный менингит, поражение почек, кишечника и т.п.

[ilghiz]

Dedekind в сообщении #1597922 писал(а):

Задача. Автоматически найти количество и площадь туберкулезных поражений головного мозга по снимку МРТ (белые кружочки).

А можно пару вспомогательных вопросов по теме?

МРТ - все-таки 3Д сканер, и у Вас есть несколько слоев 2Д картинок, то есть фактически Вам надо искать не площадь, а объем. Не так?

В случае с 3Д я бы считал набор границ любым градиентным способом, далее каждой точке границы сопоставлял бы шарики на пару-тройку пикселей и проводил бы закраску. То есть у вас бы были бы объемы с одинаковым закрасом. Далее сортировал бы эти объемы по порогу и то, что белое - описывал бы туберкулезом. Вычислительная сложность линейна относительно числа точек с константой около сотни.

В 2Д как Вы сформулировали все еще проще, но ИМХО, все-таки Вашу задачу надо решать в 3Д.

[Dedekind]

ilghiz

ilghiz в сообщении #1604178 писал(а):

В 2Д как Вы сформулировали все еще проще, но ИМХО, все-таки Вашу задачу надо решать в 3Д.

Ну, мне задачу поставили именно в 2Д, в 2Д и решал:)

ilghiz в сообщении #1604178 писал(а):

В случае с 3Д я бы считал набор границ любым градиентным способом, далее каждой точке границы сопоставлял бы шарики на пару-тройку пикселей и проводил бы закраску. То есть у вас бы были бы объемы с одинаковым закрасом. Далее сортировал бы эти объемы по порогу и то, что белое - описывал бы туберкулезом.

К сожалению, не совсем понял Ваш алгоритм. 3Д пока оставим. Допустим, для 2Д. Нашел границы, в каждой точке границы нарисовал окружность, правильно я понял? А дальше что именно и как закрашивать?

[ilghiz]

Dedekind в сообщении #1604230 писал(а):

Нашел границы, в каждой точке границы нарисовал окружность, правильно я понял? А дальше что именно и как закрашивать?

границы на таких объектах будут иногда теряться, то есть у вас будет грубо говоря полукруг, а с другой стороны граница не распозналась. Либо надо больше граничных точек брать, но тогда у Вас граница будет ветвиться.

Что я предлагаю. Брать больше точек, где граница.

Далее вы берете первую точку, что еще не граница и не посетили и от нее рисуете закраску, но так, чтобы цветовая гамма не сильно со среднего уплыла.
Далее повторяете так много раз. У вас получается множество связанных областей, в каждой области - маленькая флуктуация цвета.

Далее сортируем по цвету эти области и отбираем те, что имеют какой-то правильный критерий, например, у которых и цвет правильный и точкек несколько.

[Dedekind]

ilghiz
Я по-прежнему не совсем понимаю чем речь, но продолжать не буду. Задача уже выполнена и больше не актуальна. Но все равно, большое Вам спасибо за отклик!