Please use this identifier to cite or link to this item:
http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/13159
Title: | การปรับปรุงคุณภาพของภาพถ่ายเรตินา |
Other Titles: | Retinal Image Enhancement |
Authors: | มนตรี กาญจนะเดชะ ปรีชา วงศ์หิรัญเดชา Faculty of Engineering Computer Engineering คณะวิศวกรรมศาสตร์ ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ |
Keywords: | จอตา ภาพถ่าย;จอตา โรค |
Issue Date: | 2019 |
Publisher: | มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ |
Abstract: | According to the World Health Organization (WHO), eye diseases such as age- related macular degeneration, cataract, and glaucoma are the main cause of blindness in the elderly worldwide. Most currently diagnostic systems are based on a color retinal photography. However, the image may be unsatisfactory for reliable medical diagnosis due to their low quality such as low contrast or poor color which caused from camera properties, non-uniform illumination, and the experience of photographers. For this problem domain, we propose Color Balance and Contrast Enhancement (CBCE) based on the histogram specification method for improving the image quality to provide better visibility of the retinal anatomical structures. The desired histogram is designed to enhance the contrast and color balance while preserving the naturalness of color retinal images based on Hubbard specification. It does this by employing Generalized Extreme Value (GEV) functions as transfer functions to redistribute the intensity. The optimal GEV parameters are determined by our image quality index namely Achromatic Contrast Sensitivity Quality Metric (ACSQM). The ACSQM is designed to deal with human visual system based on psychometric constraints and a contrast sensitivity function. The performance of our method has been evaluated against data from the STARE and DIATETDBO image databases. The average green-to-red and blue-to-red color balance ratios (Mean ± SD) of the enhanced images from DIARETDB0 are 0.506±0.002 and 0.166 +0.002, and STARE's ratios are 0.503 0.003 and 0.168 ± 0.002, which is close to the color balance specification from the Hubbard model. The contrast of green channel from DIARETDBO and STARE has increased by 141.68% and 21.63%. Moreover, the quantitative measure for LOE (18.17 14.82) shows that our method performs better than other methods in naturalness preservation. Subjective assessment by ophthalmologists shows that the contrast and color balance of the enhanced images have increased by 64.38% and 62.40%. The results obtained show that our CBCE algorithm performs well in the color retinal image enhancement. The enhanced images have better image contrast and color balance based on Hubbard model while retaining a pleasing natural appearance. In term of diagnosis by ophthalmologists, the enhanced images obtained by our method could be used to assist ophthalmologists in early detection and medical diagnosis. |
Abstract(Thai): | องค์การอนามัยโลก (World Health Organization: WHO) ได้รายงานว่า โรค จุดภาพชัดที่จอตาเสื่อมในผู้สูงอายุ (Age-related Macular Degeneration: AMD) โรคต้อกระจก (Cataract) และโรคต้อหิน (Glaucoma) เป็นสาเหตุหลักที่ส่งผลให้ผู้สูงอายุทั่วโลกสูญเสียการ มองเห็น ในปัจจุบันระบบที่ใช้สําหรับคัดกรอง และตรวจวิเคราะห์โรคทางตาเหล่านี้ มีเครื่องมือ หลายอย่าง แต่มีวิธีที่สามารถใช้งานได้ดี และมีค่าใช้จ่ายไม่สูงมาก คือ การตรวจจากภาพถ่ายสีจอตา (Fundus or Retinal Photography) อย่างไรก็ตาม ภาพสีจอตาที่ได้จากกล้องถ่ายภาพจอตา มีส่วน หนึ่งที่อาจยังมีคุณภาพไม่ดีพอ สําหรับนํามาใช้วิเคราะห์โรคได้ทันที เนื่องจากภาพสีจอตาเหล่านั้น อาจมีสีที่ไม่เหมาะสม หรือมีความเปรียบต่างหรือคอนทราสต์ (Contrast) น้อย ซึ่งอาจมีสาเหตุมา จากคุณสมบัติของกล้องถ่ายจอตา ประสบการณ์ของผู้ถ่ายภาพ หรือ ความส่องสว่างที่ไม่มีความ สม่ําเสมอ (Non-Uniform Illumination) ที่เกิดจากสภาพตาของผู้ป่วยเอง เช่น มีต้อกระจก รูม่านตา เล็ก เป็นต้น จากปัญหาที่กล่าวข้างต้น งานวิจัยนี้จึงนําเสนอวิธีการปรับปรุงคุณภาพของภาพสีจอ ตา ชื่อ Color Balance and Contrast Enhancement (CBCE) สําหรับปรับปรุงคุณภาพของภาพสี จอตา ให้มีความสว่าง คอนทราสต์ และความสมดุลสีที่เหมาะสม ตลอดจนมีมาตรฐานของภาพสีจอตาตามที่ ระบุไว้ในแบบจําลองของ Hubbard และคณะ เพื่อให้จักษุแพทย์สามารถมองเห็นรายละเอียดของ โครงสร้างทางกายภาพของจอตาได้ชัดเจนมากขึ้น ส่งผลให้การตรวจวินิจฉัยและการคัดกรองโรคมี ความถูกต้องมากยิ่งขึ้น การปรับปรุงคุณภาพของภาพสีจอตาจะทําโดยสร้างฟังก์ชันการแปลง สําหรับ จัดเรียงและกระจายค่าความเข้มของข้อมูลในแต่ละแบนด์ด้วยเทคนิค Histogram Specification โดยที่ ฮิสโทแกรมของภาพผลลัพธ์ที่ต้องการ (Desired Histogram) สร้างขึ้นจากการแจกแจงข้อมูลด้วย Generalized Extreme Value (GEV) สําหรับการหาค่าพารามิเตอร์ GEV ที่เหมาะสม จะใช้ตัววัดคุณภาพ Achromatic Contrast Sensitivity Quality Metric (ACSQM) ที่ผู้วิจัยได้พัฒนาขึ้น โดยใช้แบบจําลองการ มองเห็นของมนุษย์ที่มีการประยุกต์ใช้ Contrast Sensitivity Function และ Psychometric Function การวัดประสิทธิภาพของวิธีปรับปรุงคุณภาพที่นําเสนอในงานวิจัยนี้ จะใช้ภาพสี จอตาจาก 2 ฐานข้อมูล ได้แก่ ฐานข้อมูล DIARETDB0 และ STARE จากการทดลองพบว่า ความ สมดุลสีของภาพสีจอตาที่ได้รับการปรับปรุงคุณภาพทั้งสองฐานข้อมูล จะมีสัดส่วน G/R และ B/R เข้าใกล้ค่าที่ระบุไว้ในแบบจําลองสีภาพจอตาของ Hubbard และคณะ โดยภาพสีจอตาของข้อมูล DIARETDB0 และ STARE มีสัดส่วน G/R โดยเฉลี่ยเท่ากับ 0.506 ± 0.002 และ 0.503 ± 0.003 และ มีสัดส่วน B/R โดยเฉลี่ยเท่ากับ 0.166 ± 0.002 และ 0.168 ± 0.002 โดยลําดับ ส่วนคอนทราสต์ใน แบนด์สีเขียวของฐานข้อมูล DIARETDB0 และ STARE เพิ่มขึ้นประมาณ 141.68 % และ 21.63 % สําหรับการวัดความเป็นธรรมชาติของภาพด้วยตัววัดคุณภาพ LOE นั้น วิธีที่นําเสนอจะมีค่า LOE ดี ที่สุด เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีอื่น ๆ โดยมีค่าเท่ากับ 18.17 + 14.82 นอกจากนี้การประเมินแบบจิตวิสัยโดย จักษุแพทย์ยังแสดงให้เห็นว่าภาพสีจอตาที่ได้รับการปรับปรุงด้วยวิธีที่นําเสนอนั้น จะมีคอนทราสต์ และความสมดุลสีเพิ่มขึ้นจากภาพนําเข้าประมาณ 64.38% และ 62.40% ผลลัพธ์ที่ได้จากการทดลอง แสดงให้เห็นว่า วิธีปรับปรุงคุณภาพที่ผู้วิจัยนําเสนอ มีประสิทธิภาพที่ดี สามารถทําให้ภาพสีจอตาที่ ได้รับการปรับปรุงคุณภาพแล้ว มีความสว่าง คอนทราสต์ และความสมดุลสีที่เหมาะสม ตาม แบบจําลองของ Hubbard และคณะ อีกทั้งยังคงรักษาความเป็นธรรมชาติ ซึ่งมีความเหมาะสมสําหรับ ใช้ในการวินิจฉัยโรคที่ปรากฏอาการทางตา โดยจักษุแพทย์ |
Description: | วิทยานิพนธ์ (ปร.ด. (วิศวกรรมคอมพิวเตอร์))--มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์, 2562 |
URI: | http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/13159 |
Appears in Collections: | 241 Thesis |
Files in This Item:
File | Description | Size | Format | |
---|---|---|---|---|
437839.pdf | 19.82 MB | Adobe PDF | View/Open |
This item is licensed under a Creative Commons License