Тема: Анализ алгоритмов обработки изображений на основе метода оптического потока

В задачах обработки изображений часто возникает необходимость отслеживания интересующего объекта и его движения. Конечная цель решения этой проблемы может быть довольно разнообразной: распознавание лиц, оценка трафика на дорогах, автоматизация процесса обработки медицинских изображений, реконструкция трехмерной сцены, стабилизация видео, управление дроном и др. Одним из основных инструментов для обработки последовательности изображений является оптический поток.
Оптический поток между двумя изображениями — это векторное поле, задающее естественную трансформацию первого изображения во второе [3].
Расчет оптического потока может быть двух видов: выборочный и плотный. Первый отображает поле скоростей некоторых интересующих точек (например, пикселей на краях и углах объекта), второй — скорости всех пикселей изображения. Плотный оптический поток, в отличие от разреженного, дает большую точность, но требует больше времени и вычислительных мощностей.
В рамках данной работы будут изучены два классических метода, а также их комбинация, которые затем будут применены к радионуклидным изображениям.
Актуальность использования методов оптического потока в радионуклидных исследованиях связана с тем, что такая медицинская диагностика требует решение задач, связанных как с совершенствованием аппаратных средств, так и с математической обработкой информации, получаемой в ходе исследований. Программы обработки данных радионуклидных исследований помогают определить множество физиологических параметров.
Радионуклидные исследования проводятся с помощью гамма-камер и томографов, которые предоставляют большое количество информации о функциях органов и систем.
Существуют такие режимы сбора данных радионуклидного исследования, как планарное статическое или динамическое сканирование, сцинтиграфия всего тела, томографическое сканирование, «Синхронизация» и «Томография с синхронизацией». Положение пациента по отношению к гамма-камере, количество получаемых изображений, возможность наблюдения за распределением индикатора в организме с течением времени и получение объемного распределения радиофармпрепарата — основные отличия между перечисленными режимами.
Одним из важных этапов при обработке радионуклидных данных является обнаружение и коррекция движения пациента во время исследования, так как даже небольшое смещение человека или исследуемого органа во время сбора данных может повлиять на правильность результатов. Полностью избежать движения невозможно, поскольку проведение исследования некоторых органов может занимать довольно много времени.
Методы оптического потока являются актуальными для применения в области радионуклидных исследований, поскольку они позволяют выполнять автоматическую коррекцию движения, возникшего на изображениях, благодаря чему процесс радионуклидной диагностики становится более точным и быстрым, поскольку врачу больше не приходится выполнять данную работу вручную.
Таким образом, цель работы — вычисление поля скоростей, отображающего направление смещения объектов на последовательности двух изображений. Изложенную задачу можно разбить на следующие шаги:
• изучить научную литературу и публикации, в которых описаны существующие для выполнения задачи методы;
• предложить алгоритмы обработки изображений;
• проанализировать полученные на тестах результаты, выявить основные преимущества и недостатки методов.
Купить

В ходе проделанной работы получены следующие результаты:
• Изучены классические модели определения оптического потока Лукаса—Канаде, Хорна—Шанка, а также их комбинация.
• Предложены алгоритмы обработки изображений с использованием пирамиды изображений.
• Разработана программа и проведены тесты на различных изображениях, в том числе радионуклидных.
Купить