Opracowanie metod dopasowania i łączenia obrazów w diagnostyce znamion skórnych

Rejestracja obrazów jest to proces porównywania dwóch obrazów przedstawiających tą
samą scenę, które zostały wykonane w różnych okresach czasu lub z różnej pozycji. Celem tego
procesu jest nałożenie dwóch lub więcej obrazów na podstawie czego można przeprowadzić
dokładną analizę obrazu wynikowego [1].
Znamiona skórne są to obszary skóry o zmienionym kolorze. Pojawienie się znamiona
na skórze często powiązane jest z występowaniem choroby, której przykładem jest czerniak
[2]. Czerniaka można rozpoznać na podstawie koloru jak i zmiany kształtu i rozmiaru
znamiona. Rejestracja i fuzja obrazów umożliwiają śledzenie tych zmian poprzez
porównywanie obrazów znamion skórnych wykonanych w różnych okresach czasu. Jednakże,
na ten moment dostępne metody rejestracji obrazów nie uwzględniają różnego położenia
kamery względem znamiona.
Znamię skórne przedstawione na obrazach wykonanych z różnych punktów patrzenia
różni się kształtem i rozmiarem. Zatem, istotnym jest odtworzenie oryginalnego kształtu
i rozmiaru znamienia na obrazach, aby możliwe było jego późniejsze porównanie. Celem tej
pracy jest zaproponowanie metody, która umożliwia odtworzenie kształtu i rozmiaru znamienia
na obrazach, a następnie porównanie ich i wyciągniecie informacji o jego wzroście.
Zaproponowana metoda w pierwszym kroku skaluje i rozciąga odpowiednio obrazy na
podstawie informacji o odległości kamery od obserwowanego obiektu i kąta obrotu obiektu
względem kamery. Następnie, dokonywana jest segmentacja znamion skórnych z obrazów.
Wyodrębnione znamiona używane są przez metodę rejestracji obrazów w celu ich nałożenia.
Ostatecznie obszary dwóch obrazów, które przedstawiają znamiona skórne są łączone
i przedstawione w formie pojedynczego obrazu.
Zaproponowane podejście skutecznie dokonało rejestracji dla większości obrazów ze
zbioru testowego. Odległość między oczekiwanym położeniem znamienia, a uzyskanym
wynosiła mniej niż 20 mm. Jednakże, metoda nie była w stanie poprawnie dopasować dwóch
par obrazów, a obliczony błąd wyniósł ponad 100 mm.
Słowa kluczowe: rejestracja obrazów, fuzja obrazów, przetwarzanie obrazów, diagnoza stanu
skóry, znamiona skórne

Image registration is the process of comparing two images of the same scene that were
taken in various periods of time or different view-points. The purpose of image registration is
to overlay two or more images, based on what precise analysis of the image can be performed
[1].
Skin marks are skin areas of which color is changed. They are commonly connected to
illnesses and inflammatory problems [2]. Melanoma is an instance of such disorder. It can be
recognized by changes in size, shape and color of skin mark over time. Image registration and
image fusion enables to follow these changes by comparing skin mark images taken over time.
However, there is no suitable method that enable to register images taken from various viewpoints.
The images that present the same skin mark that are taken from different view-points
vary in shape and size. Therefore, it is crucial to retrieve the original shape and size of skin
marks in images in order to reliable compare them. The goal of this paper is to provide a method
of retrieving skin mark shape and size, and method of comparing skin mark images and pulling
out information about its growth.
The proposed solution, firstly, scales and shears the image based on information about
the distance of object from the camera and the rotation angle of the object in relation to the
camera. Thereafter, skin marks are detected and segmented from the transformed image. The
segmented skin marks are used by the registration method which overlay them. Eventually,
information about the skin mark from both images are combined into one image.
The suggested approach was able to properly register most of test set images. The
distance between the expected and achieved result was less than 20 mm. However, two pairs
of images did not match very well and the computed distance was more than 100 mm.
Keywords: image registration, image fusion, image processing, skin diagnosis, skin lesions