Модель выделения структурных элементов – линий – на цифровых изображениях в онкодерматологии

Рассмотрена проблема ранней диагностики одного из наиболее опасных злокачественных новообразований кожи – меланомы. Разработана модель выделения структурных элементов (линий) на цифровых изображениях новообразований кожи в онкодерматологии. Модель основана на адаптивной бинаризации исходного цифрового дерматоскопического изображения новообразований кожи и последующих операциях дилатации, эрозии, скелетизации, фильтрации ложных фрагментов линий. Для проведения опыта тестовые дерматоскопические изображения новообразований кожи визуально разделяли на четыре группы. Экспериментально установлены оптимальные параметры обработки изображений четырёх групп для модели выделения структурных элементов – линий. Экспериментально определённая точность выделения линий составила 95 %. Результаты работы являются итогом междисциплинарного взаимодействия врачей-дерматологов Центральной медицинской академии Управления делами Президента Российской Федерации, Медицинского института Российского университета дружбы народов и специалистов в области информационно-измерительных систем Инженерно-физического института биомедицины Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ». Предложенная модель может быть востребована при разработке компьютерных систем поддержки принятия врачебных решений при диагностике меланомы кожи – опасного злокачественного новообразования.

1. Эберт М. А., Гафтон Г. И., Зиновьев Г. В., Гафтон И. Г. Современный взгляд на диагностику меланомы кожи // Вопросы онкологии. 2019. Т. 65. № 5. С. 638–644. https://doi.org/10.37469/0507-3758-2019-65-5-638-644

2. Zhuchkov M. V., Sharova N. M., Bol’shakova E. E., Sonin D. B., Consilium Medicum, 2020, vol. 22, no. 7, pp. 38–41.

3. Kudrin K. G., Rimskaya E. N., Apollonova I. A., Nikolaev A. P., Chernomyrdin N., Svyatoslavov D. S., Davydov D. V., Reshetov I. V., Optics and Spectroscopy, 2020, vol. 128, no. 6, pp. 820–831. https://doi.org/10.1134/S0030400X20060132

4. Kulik S., Shtanko A., Procedia Computer Science, 2020, vol. 169, pp. 164–167. https://doi.org/10.1016/j.procs.2020.02.129

5. Prilipsky R. E., Zaeva M. A., Procedia Computer Science, 2020, vol. 169, pp. 96–99. https://doi.org/10.1016/j.procs.2020.02.120.19

6. Marchetti M. A., Liopyris K., Dusza S. W., Codella N. C., Gutman D. A., Helba B., Kalloo A., Halpern A. C., Soyer H. P., CurielLewandrowski C., Caff ery L., Malvehy J., Journal of the American Academy of Dermatology, 2020, vol. 82, no. 3, pp. 622–627. https://doi.org/10.1016/j.jaad.2019.07.016

7. Amelard R., Glaister J., Wong A., Clausi D. A., IEEE Transactions on Biomedical Engineering, 2014, vol. 62, no. 3, pp. 820– 831. https://doi.org/10.1109/TBME.2014.2365518

8. Oliveira R. B., Papa J. P., Pereira A. S., Tavares J., Neural Comput. & Applic., 2018, vol. 29, no. 3, pp. 613–636. https://doi.org/10.1007/s00521-016-2482-6

9. Munir K., Elahi H., Ayub A., Frezza F., Rizzi A., Cancers, 2019, vol. 11, no. 9, p. 1235. https://doi.org/10.3390/cancers11091235

10. Masood A., Ali Al-Jumaily A., International journal of biomedical imaging, 2013, vol. 2013. https://doi.org/10.1155/2013/323268

11. Inskip M., Cameron A., Akay B. N., Gorji M., Clark S. P., Rosendahl N., Coetzer-Botha M., Kittler H., Rosendahl C., JDDG: Journal der Deutschen Dermatologischen Gesellschaft, 2020, vol. 18, no. 9, pp. 969–976. https://doi.org/10.1111/ddg.14220

12. Kittler H., Rosendahl C., Cameron A., Tschandl P., Dermatoscopy. An algorithmic method based on pattern analysis, Facultas Publishing AG, 2018.

13. Жучков М. В., Булиньска A. K., Киттлер Г. Применение алгоритма «Хаос и Признаки» в оценке дерматоскопических изображений пигментных новообразований кожи // Дерматология (Приложение к журналу Consilium Medicum). 2017. № 2. С. 5–13.

14. Кудрина М. А. Использование преобразования Хафа для обнаружения прямых линий и окружностей на изображении // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2014. Т. 16. №. 4 (2). C. 476–478.

15. Зотин А. Г., Борисов Ю. В., Лисица А. С. Сравнительный анализ методов формирования контурных представлений для поиска линий на основе метода Хафа // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М. Ф. Решетнёва. 2013. Т. 47. № 1. С 24–30.

16. Ильясова Н. Ю., Корепанов А. О., Чикулаев П. М. Метод выделения центральных линий кровеносных сосудов на диагностических изображениях // Компьютерная оптика. 2006. № 29. C. 146–150.

17. Taouil K., Romdhane N. B., Proceedings of 2nd International Conference on Distributed Frameworks for Multimedia Applications, Penang, Malaysia, 15–17 May 2006, pp. 1–12. https://doi.org/10.1109/DFMA.2006.296918

18. Taouil K., Romdhane N. B., Bouhlel M. S., Proceedings of 2nd International Conference on Information & Communication Technologies, Damascus, Syria, 24–28 April 2006, vol. 1, pp. 212– 220. https://doi.org/10.1109/ICTTA.2006.1684373

19. Fischer S., Schmid P., Guillod J., Proceedings of 3rd IEEE International Conference on Image Processing, Lausanne, Switzerland, 19 Sept. 1996, vol. 1, pp. 323–326. https://doi.org/10.1109/ICIP.1996.559416

20. Fleming M. G., Steger C., Zhang J., Gao J., Cognetta A. B., Dyer C. R., Computerized medical imaging and graphics, 1998, vol. 22, no. 5, pp. 375–389.

21. Grana C., Cucchiara R., Pellacani G., Seidenari S., Proceedings of 18th International Conference on Pattern Recognition (ICPR’06), Hong Kong, 20–24 Aug., 2006, vol. 2, pp. 275– 278. https://doi.org/10.1109/ICPR.2006.764

22. Anantha M., Moss R. H., Stoecker W. V., Comput. Med. Imaging Graph., 2004, vol. 28, no. 5, pp. 225–234.

23. Sadeghi M., Razmara M., Ester M., Lee T. K., Atkins M. S., Medical Imaging 2010: Image Processing. International Society for Optics and Photonics, 2010, vol. 7623, pp. 762312.

24. Sadeghi M., Razmara M., Lee T. K., Atkins M. S., Comput. Med. Imaging Graph., 2011, vol. 35, no. 2, pp. 137–143.

25. Гришанов К. М., Белов Ю. С. Морфологические операции для уменьшения шума на изображении // Наука, техника и образование: сетевой журнал. 2016. № 2. С. 90–95. URL: https://nto-journal.ru/catalog/informacionnye-texnologii/177/(дата обращения: 10.02.2021).

26. Zhang T. Y., Suen C. Y., Communications of the ACM, 1984, vol. 27, no 3, pp. 236–239