نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی
نویسندگان
1 دانشجوی دکتری مهندسی پزشکی، آزمایشگاه پردازش تصویر هوشمند، دانشکدهی مهندسی کامپیوتر و برق، دانشگاه تهران، تهران، ایران
2 دانش آموختهی دکتری مهندسی پزشکی، آزمایشگاه پردازش تصویر هوشمند، دانشکدهی مهندسی کامپیوتر و برق، دانشگاه تهران، تهران، ایران
3 استاد، آزمایشگاه پردازش تصویر هوشمند، دانشکدهی مهندسی کامپیوتر و برق، دانشگاه تهران، تهران، ایران
4 دانشجوی دکتری مهندسی پزشکی، بخش مهندسی پزشکی، دانشگاه تمپل، فیلادلفیا، ایالات متحدهی آمریکا
5 استاد، دانشکدهی تحصیلات تکمیلی علوم اطلاعات، موسسهی علم وتکنولوژی NAIST، نارا، ژاپن
چکیده
آندوسکوپی به کمک کپسول بیسیم، یکی از روشهای غیرتهاجمی آسیبشناسی مسیر گوارشی انسان به شمار آمده که با پیشروی کپسول در مسیر گوارشی و تصویربرداری از این مسیر، ویدئوی آندوسکوپی ضبط میشود. در عمل، حجم وسیعی از ویدئوهای آندوسکوپی با کیفیتهای مختلف و زمان تصویربرداری طولانی، از مسیر گوارشی ثبت میشود که این زمان در حدود 8 ساعت بوده و زمان بازنگری ویدئوی آندوسکوپی توسط پزشک متخصص و مجرب نیز در حدود 2 ساعت و یا بیشتر میباشد. روشهای خلاصهسازی ویدئو، میتوانند زمان بازنگری و همچنین خطاهای تفسیر و بازنگری دستی توسط پزشک را کاهش دهند. در این پژوهش، به منظور غلبه بر محدودیتهای موجود در استخراج فریمهای کلیدی، روشی مبتنی بر بینایی ماشین به کمک خصوصیات منحصر به فرد تجزیه به مقادیر تکین انطباقی مبتنی بر پنجرهی لغزشی، پیشنهاد شده است که با به کارگیری این ویژگیها، امکان خلاصهسازی ویدئوی کپسول اندوسکوپی فراهم میگردد. علاوه بر این، به دلیل محدودیتهای حجم و توان کپسول آندوسکوپی و فیزیک مسیرگوارشی، تصاویر کپسول دارای روشنایی پایینی بوده و غیریکنواخت میباشند که برای حل این مشکل، از فیلتر انتشار تطبیقی بهره گرفته شده است. نتایج آزمایش روی کپسول بیسیم، نشان میدهد که زمان بازنگری به طور قابل ملاحظهای کاهش یافته است. ارزیابیهای کمی و کیفی، نشان میدهند که استفاده از این روش پیشنهادی، تاثیر مثبتی روی فرایند خلاصهسازی داشته است. از اینرو، میتوان در سایر کاربردهای بالینی، از قبیل آموزش پزشکان جوان، آسیبشناسی به کمک کامپیوتر، تصمیمگیری سریع و مدیریت اطلاعات پزشکی نیز از این روش بهره گرفت.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Automatic Detection of Salient Video Frames from Wireless Capsule Endoscopy using Adaptive Singular Value Decomposition
نویسندگان [English]
- Abbas Biniaz 1
- Fatemeh Abdolali 2
- Reza Aghaeizadeh Zoroofi 3
- Omid Haji Maghsoudi 4
- Yoshinobu Sato 5
1 Ph.D. Student, Intelligent Processing Center of Excellence, School of Electrical and Computer Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
2 Graduated Ph.D. Student, Intelligent Processing Center of Excellence, School of Electrical and Computer Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
3 Professor, Intelligent Processing Center of Excellence, School of Electrical and Computer Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
4 Ph.D. Student, Department of Bioengineering, Temple University, Philadelphia, USA, PA 19144
5 Professor, Graduate School of Information Science, Nara Institute of Science and Technology (NAIST), Nara, Japan
چکیده [English]
Wireless capsule endoscopy is a non-invasive diagnosis method which allows recording a video as the capsule travels through the gastrointestinal tract. The practical drawback is producing a long clinical video up to 8 hours and it takes about 2 hours to review the exam by an experienced expert. Video summarization methods can reduce the time required by experts and errors in manual interpretation. This paper presents an automatic method based on unique properties of adaptive singular value decomposition through sliding window that can reduce the long annotation time. By utilizing these properties, we are able to summarize a WCE video by outputting a motion video summary. Moreover, we apply an effective approach based on adaptive contrast diffusion to correct uneven illumination that deal with the low contrast generally caused by poor visibility conditions of the GI tract, WCE power and its structure. Experimental results on WCE videos indicate that a significant reduction in the review time is feasible. Quantitative and qualitative results of summarization show the effectiveness of proposed method that can be adapted to various clinical applications, such as training of young physicians, computer assisted diagnosis, medical decision support or medical document management.
کلیدواژهها [English]
- Adaptive Contrast Diffusion
- Singular Value Decomposition
- Sliding Window
- Video Summarization
- Wireless Capsule Endoscopy