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Schlaganfallrisikoindexberechnung

Das Ziel dieses Projektes ist die Erkennung eines nahenden Schlaganfalles. Ein Forschungsteam der Universitäten Wisconsin-Madison und North Carolina hat belegt, dass eine Verengung der Arterien des Augenhintergrundnetzes mit einem bevorstehenden Hirninfarkt verbunden ist. Als Maßzahl für arterielle Verengung in der Retina und gleichzeitig als Gefährdungsindex wurde von unseren medizinischen Partnern (Augenklinik Erlangen) vorgeschlagen, die gewichteten durchschnittlichen Durchmesser der Arterien durch die gewichteten durchschnittlichen Durchmesser der Venen zu dividieren. Im Gegensatz zu dem US-Forschungsteam, das den Gefährdungsindex halbautomatisch ermittelt, soll der Gefährdungsindex im Rahmen dieses Projektes automatisch berechnet werden.

Der Algorithmus besteht aus 6 Modulen: Einlesen und Vorverarbeiten des Bildes, Papillen- und Makulasegmentierung (Papille bezeichnet die Stelle, an der der Sehnnerv das Auge verlässt; die Makula bezeichnet die Stelle des schärfsten Sehens), Segmentierung des Gefäßbaumes, Klassifikation der Gefäße in Arterien und Venen, Vermessung der Gefäßdurchmesser und Berechnung des Gefährdungsindex. Nachdem das Netzhautfoto eingelesen wird, werden die Gefäße durch die sog. Isolinie (in Analogie zur Geographie) grob segmentiert. Sie werden dann für die Papillensegmentierung verwendet. Die Papillen- und Makulasegmentierung dient zur Bestimmung der Vermessungszonen und zur Ausblendung der Bereiche, in denen die Gefäße nicht segmentiert werden sollen. Die Papille wird aufgrund der Helligkeitsunterschiede und der Konvergenz des Gefäßbaumes ermittelt. Die Makula wird mit Hilfe des anatomischen Wissens ermittelt. Sie liegt 2 bis 3 Papillenradien temporal (d.h. Richtung Schläfen) von der Papillengrenze. Dann wird der gesamte Gefäßbaum segmentiert. Die Segmentierung basiert auf Isoliniendetektion, Parallelverlauf des Gefäßrandes, Kontrasten und anatomischen Eigenschaften (z.B.: Arterien kreuzen nie andere Arterien; Venen kreuzen nie andere Venen). Für die Klassifikation der Gefäße in Arterien und Venen wird der Kontrast im roten Kanal und die Information aus dem Gefäßbaum genutzt. Falls sich 2 Gefäße kreuzen, ist das dunklere Gefäß fast immer die Vene. Für die Berechnung des Gefährdungsindex werden die 6 größten Arterien und die 6 größten Venen herangezogen. Die Segmentierung des gesamten Gefäßbaumes wird demnächst abgeschlossen werden. Die Entwicklung der anderen Module ist abgeschlossen.

Projektleitung:
Prof. em. Dr.-Ing. Dr.-Ing. h.c. Heinrich Niemann

Beteiligte:
Dr.-Ing. Radim Chrastek, Dipl.-Inf. Rüdiger Bock

Laufzeit: 1.1.1998 - 31.12.2006

Mitwirkende Institutionen:
Augenklinik mit Poliklinik

Kontakt:
Bock, Rüdiger
E-Mail: ruediger.bock@cs.fau.de
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