Sayısal çıkarmalı anjiyografide görüntü artifaktlarının polinom yaklaşımlı geometrik dönüşümle düzeltilmesi
Polynomial based geometric correction of artifacts in digital subtraction angiography
Yazar: KALİ GÜRKAHRAMAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. AHMET SEMİH BİNGÖL
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2001
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Anjiyografi-dijital subtraksiyon = Angiography-digital subtraction ; Artefaktlar = Artifacts ; Görüntü düzeltme teknikleri = Image correction techniques ; Görüntü işleme = Image processing ; Tıbbi görüntüleme = Medical imaging

Özet:
Bu çalışmada, sayısal çıkarmalı anjiyografide (Digital Subtraction Angiography, DSA) hasta veya organ hareketleri ve piksellerin gri seviye farklılıklarından dolayı oluşan ve artifakt olarak adlandırılan görüntü bozukluklarının giderilmesi konusu işlenmiştir. DSA insan kan damarlarının görüntülenmesini maske (mask) ve canlı (live) görüntülerin birbirinden çıkarılmasıyla gerçekleştirmektedir. Maske ve canlı sırasıyla kontrast maddenin damar yoluyla hastaya enjeksiyonu öncesi ve sonrası çekilen aynı anatomik bölgenin görüntüleridir. Bu iki görüntünün birbirinden çıkarılmasıyla damar dışındaki anatomik yapı yok edilerek damarların daha iyi görüntülenmesi sağlanmaktadır.
Artifaktların giderilmesi için maske ile canlı görüntü arasında, benzerlik ölçüt algoritmalarından faydalanarak, birbiriyle örtüşen kontrol noktalarının kayma vektörleri belirlenerek düzeltme işlemi yapılmaktadır. Bu çalışmada, çeşitli benzerlik ölçüt algoritmaları karşılaştırılmış, farklı DSA görüntüleri üzerinde değişik pencere boyutlarıyla denenmiş ve buna ilişkin sonuçlar değerlendirilmiştir. En iyi performansa sahip olduğu belirlenen algoritmalar görüntü kaymalarının geometrik düzeltilmesi işleminde kullanılmıştır. Geometrik düzeltme işlemi, derecesi değiştirilebilen bir polinom eşitliği kullanılarak yapılmıştır. Polinomun katsayıları bir doğrusal matris eşitliğin çözümüyle hesaplanmıştır. Lineer matris eşitliğinin çözümünü sağlamak için, benzerlik ölçüt algoritmaları ile belirlenmiş olan ve  kayma vektörünü tanımlayan piksellerin koordinat değerleri kullanılmıştır. Maske görüntüsünün hasta ve organ hareketlerinden etkilenen görüntü olduğu farzedilmiş ve düzeltme işlemi bu görüntü üzerinde gerçekleştirilmiştir. Maske görüntüye ait tüm piksellerin koordinat (satır ve sütun) değerleri polinom eşitliğine girdi olarak verilmiş, görüntünün yeniden oluşturulmasında kullanılacak düzeltilmiş koordinat değerleri çıktı olarak elde edilmiştir.
Sonuçta, kayma problemi olan çeşitli DSA görüntülerinde benzerlik ölçüt algoritmalarıyla kontrol noktalarının kayma vektörleri çıkarılmış ve polinom yaklaşımı ile geometrik düzeltme işlemi gerçekleştirilmiştir.
Anahtar sözcükler: sayısal çıkarmalı anjiyografi, DSA, artifakt, maske, canlı, geometrik görüntü düzeltme, tıbbi görüntü işleme, görüntü benzerlik ölçütleri

Abstract:
In this study, we deal with correction of artifacts caused by patient motion and gray level variations of pixels in Digital Subtraction Angiography (DSA). In DSA the human blood vessels can be visualized by subtracting a live image from a mask image. The mask and the live images are x-ray images of the same anatomic body of interest taken before and after the injection of contrast medium, respectively. In the resulting subtracted image visualization of blood vessels is enhanced by eliminating the background anatomical structure. 
Similarity measure algorithms are used to determine a motion vector for each control point between the mask and live image pair. In this study and experimental comparison of similarity measure algorithms is made on different DSA image pairs to decide on the most successful ones to use them in determining the control points. Geometric correction of motion artifacts is implemented by a polynomial function with variable order whose coefficients are calculated by solving a linear matrix equation using the control points determined by the similarity measure algorithms.  The coordinates (row and column values) of all the pixels of mask image, which is considered as distorted image, are input to the polynomial function and the corresponding original (corrected or undistorted) coordinates are obtained as output. Original image is then constructed by using the output coordinate values. 
The thesis concludes with polynomial based geometric correction of some DSA image pairs using motion vectors determined by similarity measure algorithms.
Keywords: digital subtraction angiography, DSA, artifact, mask, live, geometric image correction, medical image processing, image similarity measure