مجله ماشین بینایی و پردازش تصویر

مجله ماشین بینایی و پردازش تصویر

طبقه‌بندی عروق شبکیه‌ی چشم در تصاویر فوندوس بر پایه‌ی ویژگی‌های ساختاری، جهتی و فرکانسی و بهینه‌سازی با استفاده از الگوریتم ژنتیک تاگوچی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
مرکز تحقیقات پردازش دیجیتال و بینایی ماشین، واحد نجف‌آباد، دانشگاه آزاد اسلامی و دانشکده مهندسی برق واحد نجف‌آباد، دانشگاه آزاد اسلامی
چکیده
بیماری‌هایی چون دیابت، فشار خون بالا و اختلال‌هایی با منشأ مغزی بر عروق شبکیه‌ی  چشم انسان تاثیر می‌گذارند. با استفاده از طبقه‌بندی عروق شبکیه به دو گروه سرخرگ و سیاهرگ، می‌توان وجود و میزان پیشرفت بیماری‌ها را ارزیابی نمود. در این مقاله، یک الگوریتم تفکیک عروق خونی شبکیه براساس ویژگی‌های ساختاری، جهتی و فرکانسی و بهینه‌سازی ویژگی مبتنی بر الگوریتم ژنتیک تاگوچی ارائه شده است. برای این منظور، با هدف طبقه‌بندی رگ‌ها در تصاویر فوندوس ، ابتدا عروق ناحیه‌بندی و جداسازی می‌شوند. در این الگوریتم، جهت استخراج اطلاعات هم‌زمان مربوط به جهت، قطر و رفتار دینامیکی انحناء رگ، ویژگی‌های جدیدی برپایه‌ی تبدیل موجک گسسته با بهره‌گیری از مفهوم آنتروپی در ضرایب موجک گسسته و روش آنتروپی موجک جهتی و تبدیل فوریه با کمک توصیفگرهای فوریه  ارائه شده است. همچنین ویژگی دوبعدی قطاع‌های تشابه فرکانسی جهت بیان و استخراج تغییرات ضخامت و راستای رگ معرفی شده است. پس از استخراج بردار ویژگی، با استفاده از مدل ترکیبی الگوریتم ژنتیک همراه با استراتژی تاگوچی ویژگی‌های بهینه انتخاب می‌شوند. سپس با بهره‌گیری از طبقه‌بند شبکه عصبی چندلایه، عروق  به دو کلاس سرخرگ و سیاهرگ طبقه‌بندی می‌شوند. درنهایت، نرخ صحت 82/09% و نرخ دقت 81/58% به‌طور هم‌زمان در کلاس‌بندی عروق شبکیه‌ی چشم بر روی یک پایگاه داده تصاویر فوندوس شبکیه چشم شامل 40 تصویر حاصل می‌گردد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Retinal Blood Vessel Classification in Fundus Images Based on Structural, Directional and Frequency Features and Optimization with Tagouchi Genetic Algorithm

نویسندگان English

Golnoush Hamednejad
Hossein Pourghassem
Digital Processing and Machine Vision Research Center, Najafabad Branch, Islamic Azad University and Department of Electrical Eng. of Najafabad Branch, Islamic Azad University.
چکیده English

Human diseases such as diabetes, high blood pressure and the cerebral source disorders have effects on the retina vessels of human’s eyes. By classifying the retina vessels as two sets of arteries and veins, it can be evaluated the progress and symptoms of mentioned diseases. In this paper, a retinal blood vessel classification algorithm based on structural, directional and frequency features along with feature optimization using Tagouchi genetic algorithm is proposed. For this purpose, to classify the vessels in fundus images, at first the vessels are segmented. In this algorithm, to extract simultaneously information related to direction, diameter and dynamical behavior of the blood vessel, a novel feature based on wavelet transform using entropy contents of DWT and Directional Wavelet Entropy (DWE), Fourier transform using Fourier descriptors have been presented. Also 2-D Frequency Similarity Sectors (2DFSS) is introduced to represent and describe the variations of thickness and direction of the blood vessel. After extracting the feature vector using hybrid model of Genetic algorithm and Tagouchi strategy, the optimal features are selected. Then by employing the multi-layer neural network classifier, the vessels are recognized into arteries and veins classes. With these represented attributes, the classification is performed based on the structure and direction of vessels. Ultimately, the accuracy rate of 82.09% and precision rate of 81.58% are simultaneously obtained in problem of the retinal vessel recognition on a database consisting of 40 images.  

کلیدواژه‌ها English

Structural feature
frequency and directional features
retinal blood vessel classification
Taguchi genetic algorithm
دوره 4، شماره 2
پاییز 1396
صفحه 1-17

  • تاریخ دریافت 21 تیر 1395
  • تاریخ بازنگری 24 مهر 1395
  • تاریخ پذیرش 26 آذر 1395