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雨果·阿吉雷·拉莫斯;阿维娜·塞万提斯，胡安·加布里埃尔;伊凡·克鲁兹·阿塞维斯;何塞·鲁伊斯·皮纳莱斯;塞尔吉奥·莱德斯马

使用Gabor滤波器、分数导数和期望最大化在视网膜眼底图像中分割血管。 （英语） Zbl 1428.94017号

申请。数学。计算。 339, 568-587 (2018).
摘要：近几十年来，眼病已成为年轻人致盲的主要原因。如果在早期发现，大多数病例都可以预防。例如，视网膜血管分析可以帮助医生发现糖尿病患者的特殊情况，并为其开出适当的治疗处方。这项工作描述了视网膜图像中血管检测的新框架。在所提出的方法中，RGB图像绿色通道中的噪声通过低通半径滤波器进行抑制，然后使用30元素Gabor滤波器和高斯分数导数显著增强血管结构及其轮廓。然后，应用阈值和一系列基于形态学的决策规则来隔离血管并降低假阳性像素的发生率。此外，我们的方法可以用于检测原始图像中的光盘，并将其从阈值结果中删除。针对测试图像集和第一次手动描绘，使用公共DRIVE数据库对提出的方法进行了评估。在该数据库中，我们的方法能够获得0.9503的平均准确度、0.7854的平均特异性和0.8758的平均平衡准确度。此外，该方法的性能优于比较方法，如Frangi滤波器的阈值、自适应阈值和多类Otsu方法。通过对计算机仿真结果的分析，得出结论：该方法是一种具有竞争力且可靠的血管分割方法。

MSC公司：

94A08型 信息和通信理论中的图像处理（压缩、重建等）
92 C55 生物医学成像和信号处理

关键词：

分段;Gabor滤波器;分数导数;半径滤波器;视网膜眼底图像
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{H.Aguirre-Ramos}等人，应用。数学。计算。339568-587（2018；Zbl 1428.94017）
全文： DOI程序

参考文献：

[1] 阿布拉莫夫，M。；加文，M。；Sonka，M.，视网膜成像和图像分析，IEEE Rev.Biomed。工程，3，169-208（2010）
[2] Liew，G。；Wang，J.J.，《视网膜血管信号：通向心脏的窗口？》？，Revista Española de Cardiología（英文版），64，6，515-521（2011）
[3] Narasimhan，K。；内哈，V。；Vijayarekha，K.，通过估计Avr从眼底图像诊断高血压视网膜病变，Proc。工程，38，980-993（2012）
[4] 朗道，K。；Kurz-levin，M.，第4章-视网膜疾病，神经眼科学。神经眼科学，临床神经病学手册，102，97-116（2011），Elsevier
[5] Venkatramani，J。；Mitchell，P.，《无糖尿病患者视网膜病变的眼部和全身原因》，英国医学杂志，328，7440，625-629（2004）
[6] 艾哈迈德·H。；亚敏，A。；沙克尔。；吉拉尼，S。；Ansari，U.，《利用视网膜眼底图像检测青光眼》，《机器人与新兴工程联合技术国际会议论文集》，iCREATE 2014-论文集，321-324（2014）
[7] 巴尔加瓦，M。；Ikram，M。；Wong，T.，《高血压如何影响眼睛》，J.《人类高血压》。，26, 2, 71-83 (2012)
[8] 周，P。；王，M。；Cao，H.，《高血压和糖尿病相关视网膜图像特征研究》，第二十七届IEEE医学和生物学工程年会论文集，76415-6417（2005）
[9] Mansoof，A。；Z.Khan。；A.Khan。；Khan，S.，利用模糊形态学增强渗出物诊断糖尿病视网膜病变，IEEE国际多主题会议论文集，128-131（2008）
[10] 比恩鲍姆，G。；米尔扎·乔治，N。；Christian，C。；Forbes，B.，《涉嫌虐待儿童的儿童中与视网膜出血相关的虐待发生率》，J.AAPOS，13，3，268-272（2009）
[11] 马米拉，R。；艾德，V。；Bhima，P.，从数字视网膜图像中提取微动脉瘤和出血，医学生物学杂志。工程师，37，3，395-408（2017）
[12] 弗雷兹，M。；Remagnino，P。；霍普，A。；Uyyanonvara，B。；Rudnicka，A。；欧文，C。；Barman，S.，视网膜图像中的血管分割方法-调查，计算。方法程序。生物识别。，108, 1, 407-433 (2012)
[13] Cruz-Aceves，I。；Oloumi，F。；Rangayyan，R。；Avina-Cervantes，J。；Hernandez-Aguirre，A.，使用Gabor滤波器和基于多目标优化的阈值自动分割冠状动脉，Biomed。信号处理。控制，25，76-85（2016）
[14] 徐，L。；Luo，S.，一种从视网膜图像中检测血管的新方法，Biomed。工程在线，9，14，1-10（2010）
[15] Wang，L。；Bhalerao，A。；Wilson，R.，使用多分辨率hermite模型分析视网膜血管，IEEE Trans。医学成像，26，2，137-152（2007）
[16] 辛格，N。；Srivastava，R.，使用基于Gumbel概率分布函数的匹配滤波器进行视网膜血管分割，计算。方法生物识别程序。，129, 40-50 (2016)
[17] 巴卡纳，B。；萨里切克，I。；Yildirim，B.，通过模糊逻辑、人工神经网络、支持向量机和分类器融合对视网膜血管分割中描述性统计特征的性能分析，Knowl。基于系统。，118, 165-176 (2017)
[18] Cämara Neto，L。；Ramalho，G。；罗查·内托，J。；维拉斯，R。；Medeiros，F.，《一种用于眼底图像中血管分割的无监督粗-精算法》，专家系统。申请。，78, 182-192 (2017)
[19] Rezaee，K。；哈德达尼亚，J。；Tashk，A.，利用自适应滤波、模糊熵和骨架化的组合优化视网膜血管的临床分割，应用。软计算。J.，52，937-951（2017）
[20] 阿斯拉尼，S。；Sarnel，H.，基于稳健混合特征的一种新的监督视网膜血管分割方法，Biomed。信号处理。控制，30，1-12（2016）
[21] 门登萨，a.M。；Campilho，A.，通过结合中心线检测和形态重建来分割视网膜血管，IEEE Trans。医学成像，25，9，1200-1213（2006）
[22] 佩雷特，B。；Collet，C.，《具有多元属性的连通图像处理：无监督马尔科夫分类方法》，计算。视觉。图像理解。，133, 1-14 (2015)
[23] Liskowski，P。；Krawiec，K.，用深度神经网络分割视网膜血管，IEEE Trans。医学成像，35，11，2369-2380（2016）
[24] Tsirikolias，K.，《使用半径滤波器的低级图像处理和分析》，《数字信号处理》。A Rev.J.，50，72-83（2016）
[25] 席勒，P。；芬利，B。；Volman，S.，猴纹状体皮层单细胞特性的定量研究。i.感受野的时空组织，J.Neurophys。，39, 6, 1288-1319 (1976)
[26] Daugman，J.，《二维视觉皮层滤波器优化的空间分辨率、空间频率和方向的不确定性关系》，J.Optical Soc.Am.A Opt。图像科学。视觉。，2, 7, 1160-1169 (1985)
[27] Rangayyan，R。；Oloumi，F。；Oloumi，F。；Eshghzadeh-Zanjani，P。；Ayres，F.，使用Gabor过滤器检测视网膜中的血管，加拿大电气和计算机工程会议论文集，717-720（2007）
[28] Farokhian，F。；杨，C。；Demirel，H。；Wu，S。；Beheshti，I.，利用帝国主义竞争算法自动选择Gabor滤波器的参数，并将其应用于视网膜血管分割，生物网络。生物识别。工程师，37，1，246-254（2017）
[29] Rangayyan，R。；Ayres，F.，Gabor滤光片和相位图，用于检测乳房X光照片中的建筑变形，Med.Biolog。工程计算。，44, 10, 883-894 (2006)
[30] 威尔登，T。；希金斯，W。；Dunn，D.，纹理分割的高效Gabor滤波器设计，模式识别。，29, 12, 2005-2015 (1996)
[31] 克鲁兹·杜阿尔特，J.M。；Rosales-Garcia，J。；Correa-Cely，C.R。；加西亚-佩雷斯，A。；Avina-Cervantes，J.G.，信号处理应用中基于高斯的Caputo-Fabrizio分数导数的闭合形式表达式，Commun。非线性科学。数字。模拟。，61, 138-148 (2018) ·Zbl 1470.94036号
[32] Chen，W。；Sun，H。；张，X。；Koroáak，D.，分形和分数导数异常扩散建模，计算。数学。申请。，59, 5, 1754-1758 (2010) ·Zbl 1189.35355号
[33] 阿萨勒，K。；Ahmad，W.，使用分数微积分对语音信号建模，第九届信号处理及其应用国际研讨会论文集，ISSPA 2007，1-4（2007）
[34] 李，B。；Xie，W.，基于自适应分数阶微分和积分的图像增强和去噪算法，《西通工程医学杂志》/系统。电子工程。，38, 1, 185-192 (2016) ·Zbl 1363.94009号
[35] 贾拉布，H。；易卜拉欣，R.，图像去噪的分数亚历山大多项式，信号处理。，107, 340-354 (2015)
[36] 胡，F。；Si，S。；San Wong，H。；Fu，B。；Si、M。；Luo，H.，基于非整数步长和阶次分数微分算子的自适应纹理增强方法，神经计算，158，295-306（2015）
[37] De Oliveira，E。；Tenreiro Machado，J.，《分数导数和积分定义综述》，数学。问题。工程，2014，1-6（2014）·Zbl 1407.26013号
[38] Tarasov，V.E.，可微函数的局部分数导数是整数阶导数或零，《国际期刊应用》。计算。数学。，2, 2, 195-201 (2016) ·Zbl 1420.26006号
[39] 曾，C.C。；裴，S.C。；夏，S.C.，使用傅里叶变换和数字fir微分器计算分数导数，信号处理。，80, 1, 151-159 (2000) ·Zbl 1037.94524号
[40] Wang，J.C。；Yang，Y.H。；Wang，H.M。；Jeng，S.K.，用高斯混合模型建模音乐的情感内容，IEEE Trans。影响。计算。，6, 1, 56-68 (2015)
[41] 古普塔，M.R。；Chen，Y.，em算法的理论和应用，Found。趋势信号处理。，4, 3, 223-296 (2011) ·Zbl 1294.62137号
[42] 斯塔尔，J。；Abr moff，M。；Niemeijer，M。；Viergever，M。；Van Ginneken，B.，视网膜彩色图像中基于脊线的血管分割，IEEE Trans。医学影像学，23，4501-509（2004）
[43] 苏亚雷斯，J。；莱安德罗，J。；小塞萨尔（Cesar Jr.，R.）。；Jelinek，H。；Cree，M.，使用二维gabor小波和监督分类进行视网膜血管分割，IEEE Trans。医学成像，25，9，1214-1222（2006）
[44] 新罕布什尔州埃尔阿巴迪。；Al-saadi，E.H.，使用视网膜眼底图像对糖尿病视网膜病变进行自动早期诊断，欧洲科学院。第2、9、11397-11418号决议（2014年）
[45] 黄，Z.-K。；Chau，K.-W.，一种新的基于高斯混合模型的图像阈值化方法，应用。数学。计算。，205, 2, 899-907 (2008) ·Zbl 1152.68681号
[46] A.F.Frangi，W.J.Niessen，K.L.Vincen，M.A.Viergever，多尺度血管增强滤波，第一届国际医学图像计算和计算机辅助干预会议论文集，98年：美国马萨诸塞州剑桥，1998年10月11日至13日，1496（1998）130-137。2007年10月10日/Bfb0056195；A.F.Frangi，W.J.Niessen，K.L.Vincen，M.A.Viergever，多尺度血管增强滤波，第一届国际医学图像计算和计算机辅助干预会议论文集，98年：美国马萨诸塞州剑桥，1998年10月11日至13日，1496（1998）130-137。2007年10月10日/Bfb0056195
[47] Otsu，N.，从灰度直方图中选择阈值的方法，IEEE Trans。系统。人类网络。，9, 1, 62-66 (1979)
[48] 蒋，X。；Mojon，D.，通过基于验证的多阈值探测实现自适应局部阈值，应用于视网膜图像中的血管检测，IEEE Trans。模式分析。机器。智力。，25, 1, 131-137 (2003)
[49] D.玛丽恩。；阿基诺，A。；Gegündez-Arias，M。；Bravo，J.，使用基于灰度和不变矩的特征在视网膜图像中进行血管分割的新监督方法，IEEE Trans。医学成像，30，1，146-158（2011）
[50] 张，L。；费希尔，M。；Wang，W.，使用从关键点导出的多尺度纹理进行视网膜血管分割，计算。医学成像组，45，47-56（2015）
[51] 胡佛医学博士。；库兹涅佐娃，V。；Goldbaum，M.，通过匹配滤波器响应的分段阈值探测在视网膜图像中定位血管，IEEE Trans。医学成像，19，3，203-210（2000）
[52] Budai，A。；博克·R。；Maier，A.K。；霍内格尔，J。；Michelson，G.，《眼底图像中的稳健血管分割》，国际生物医学杂志。成像，11（2013）
[53] 柯林斯，G。；Ogundimu，E。；Altman，D.，多变量预后模型外部验证的样本量考虑因素：一项重新抽样研究，Stat.Med.，35，2214-226（2016）
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