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Ω min E E ( ( = ∂Ω Ω Ω () ) E ) = = ∪Γ∪Ω ∫ ∫ k k + ( E ( x x , , y y , ) Ω ds ) ds + ...

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Academic year: 2022

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Texte intégral

(1)

In  Details:  Segmentation

Active  Contours

28/11/14

!

Principle

min ( E

image

+ E

regularisation

+ ... )

Gradient-­based approach:

Region-­based  approach:

E ( ∂Ω ) = k

b

( x, y) ds

∂Ω

E ( Ω

i

) = k

b

( x, y , Ω

i

) ds

Ω

Ω=Ωin ∪ Γ ∪Ωout

Aymeric  Histace  -­‐ HDR  

Defense 24

(2)

In  Details:  Active  Contour

Shape  Prior

28/11/14 Main  Idea

•In  Medical  Image,  the   shape  of  the  structure  to   segment  is  often  “known”

Cardiac  MRI

Microconfocal   images

SA LA

X-­Ray   Radiography

(hip  bone)

Proposal

E ( ) λ

r

= E

prior

( ) λ

r

+ E

image

( ) λ

r

Question: Knowing  the  

“mean” shape  of  an  

object,  can  we  integrate  it   in  an  AC  segmentation   process  ?

with   a  reduced  shape   descriptor    (statistical  

learning)  

λ

r

Aymeric  Histace  -­‐ HDR  

Defense 25

(3)

In  Details:  Active  Contour

Shape  Prior

28/11/14

Shape  Space  Representation Shape  descriptor

Shape  Ω

λ

i such  as

0 5

N = N0 =20 N0 =40

λ

i

i=1 N0

Legendre   moments Zernike  

moments

Statistical  Learning  (PCA)

The  chicken  image  set  used  to  build   the  statistical  shape  model

( )( )

1

1 NS T

i i

S i

N =

=

å

- -

Q λ λ λ λ

( )

,

T

r i = i -

λ P λ λ

Test   image

1

1 NS

i S i

N =

=

å

λ λ

Moments

Aymeric  Histace  -­‐ HDR  

Defense 26

(4)

In  Details:  Active  Contour

Shape  Prior

28/11/14

Shape  Space  of  Moments

,1 1 ,2 2

r r

l l

= × + × +

λ p p λ

Eigen  Shapes

( ) ( , 2)

1

; ,

NS

r r r i

i

p s

=

=å

λ N λ λ

( ) (

, 2

)

1

ln S ; ,

N

prior r r r i

i

E s

=

æ ö

= - ç ÷

è

å

ø

λ N λ λ

( ) ( , 2)

1

; ,

NS

r r r i

i

p s

=

=å

λ N λ λ

Iterations  shown  in  the  feature  space   spanned  by  the  first  two  principal  axes

How  it  works

Final  Result

Different  from   Template  Matching

E

( )

λr = Eprior

( )

λr + Eimage

( )

λr

Aymeric  Histace  -­‐ HDR  

Defense 27

(5)

In  Details:  Active  Contour

Shape  Prior

28/11/14

Results  1  (Legendre  Moments)

Chan-­Vese method

Multi-­reference shape  prior  

method  (Foulonneau  09)

The  proposed   method

Original  binary image

Image  with Gaussian  noise

Image  with structural  noise

Image  with Gaussian  and   structural  noise

Aymeric  Histace  -­‐ HDR  

Defense 28

(6)

In  Details:  Active  Contour

Shape  Prior

28/11/14 Results  2

Question  2:  Answer  1   Space  Shape  of  Legendre   Moments  makes  possible  Shape  

Prior  integration  different  from   template  matching  

CAIP  2011,  Journal  of  Mathematical  Imaging  and  Vision  2013

Aymeric  Histace  -­‐ HDR  

Defense 29

(7)

And  Then…

28/11/14

CAD:  Main  Contributions

Gaussian   Noise

Stochastic  Resonance Non-­Linear  PDE  

∂I

∂t =div g

(

η( ∇I )∇I

)

)) , ( ( )

(u g u x y

gh = +h

Active  Contour  With   Shape  Prior E=Eprior+Eimage

Shape  learning

Shape  descriptor  (Legendre)

Up  :Foulonneau,  Down  :Our   Approach

Alpha-­Divergence   Based  Active  Contour

ChanVese E =Ehistogram+Eregularisation

Joint  Optimization:  

-­Segmentation  Process   -­Metric  of  the  divergence

Coll.  CREATIS David  Rousseau

Coll.  UCLan B.  Matuszewski

Coll.  I3S PhD  Leila  Meziou

Aymeric Histace  -­‐ HDR  

Defense 30

(8)

In  Details:  Active  Contour

Alpha-­‐divergence

28/11/14

Histogram-­Based  Active  Contour

E = E

histogram

+ E

regularisation

D p (

1

|| p

2

, Ω ) = ϕ ( p

1

, p

2

, λ )

m

d λ

ϕ a similarity function pi the pdf of Ωi λ the quantization level

"

#

$

%$

$ Divergence

with

Questions:

•How  to  model  the  pdf  pi(derivation  constraints)?

•Which  φ  function?

Probability  density   function

Aymeric  Histace  -­‐ HDR  

Defense 31

(9)

In  Details:  Active  Contour

Alpha-­‐divergence

28/11/14

Histogram-­Based  Active  Contour pdf  modeling  

(Parzen  Window)

pˆi

(

λ,Ωi

)

= 1

Ωi gσ

(

I(x)− λ

)

dx

Ω

i

with gσ a Gaussian kernel of variance σ

Divergence

Usually

• Kullback-­Leibler

• Hellinger

• Ki2

Our  proposal

Alpha-­divergence

α={0,1}

α=0.5 α=2

Aymeric  Histace  -­‐ HDR  

Defense 32

(10)

In  Details:  Active  Contour

Alpha-­‐divergence

28/11/14

Joint  Optimization

Maximization  of   the  divergence

Optimization  of   alpha-­parameter

argmaxΓ

(

Dα

(

pin || pout

) )

argmaxα

(

Dα

(

pin || pout,Ω

) )

α

t =−∂Dα

(

pin || pout,

α )

∂Γ

t =−∂pin,poutDα

(

pin || pout,

α )

$

%

&

&

'

&

&

Algorithm   1.αt+1 init =  1)

1.Γt+1 Aymeric  Histace  -­‐ HDR  

Defense 33

(11)

In  Details:  Active  Contour

Alpha-­‐divergence

28/11/14

Result  1  (Synthetic  images)

Aymeric  Histace  -­‐ HDR  

Defense 34

(12)

In  Details:  Active  Contour

Alpha-­‐divergence

28/11/14

Result  2  (Synthetic  images)

Aymeric  Histace  -­‐ HDR  

Defense 35

(13)

In  Details:  Active  Contour

Alpha-­‐divergence

28/11/14

Result  3  (Natural  Images)

X-­Ray  images Videocapsule  

(coloscopy)

ICIP  2011,  ICASSP  2012,  MIUA  2012  (Best  Student  Paper  Award),  Annals  of  BMVA  2013,  ICIP  2014,  IJBI  2014  

Microconfocal   images   of  cells

Question  2:  

Answer  2   Alpha-­divergence  

are  a  flexible  tool   to  cop  with   different  noise  

scenarios  in   medical  image   analysis  (but  not  

only)

Aymeric  Histace  -­‐ HDR  

Defense 36

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