Исходный шаблон. 
Комбинированный метод детектирования границ на рентгенографических медицинских изображениях, использующий методику активных контуров

Построение исходного шаблона производится экспертом вручную. Для этой цели нами был разработан инструмент, позволяющий эффективно осуществлять ввод шаблона на основании «эталонного» изображения. Перед вводом шаблона исходное изображение подвергается предварительной обработке. В первую очередь к нему применяется фильтр Гаусса для устранения шумов и сглаживания перепадов интенсивности (в эксперименте использовался фильтр с радиусом 5 и):

Здесь — матрица гауссовского размытия размером и со среднеквадратичным отклонением, а «» — оператор свертки.

К размытому изображению применяется детектор Кенни с оператором Собеля, в результате работы которого получается матрица, каждый элемент которой является вектором градиента интенсивности изображения в соответствующей точке. Матрицу будем называть градиентным препаратом изображения .

В окне приложения (см. Рис. 1) отображается «эталонное» изображение. Задача оператора состоит в том, чтобы, перемещая курсор вдоль границы целевого объекта, выделить эту границу нажатиями на кнопку мыши. При нажатии кнопки мыши в некоторой окрестности выделенной точки (в эксперименте — окрестность 9 на 9 точек) производится поиск точки, в которой модуль градиентного препарата максимален. При этом рассматриваются только точки, удовлетворяющие следующим условиям:

• 1. Расстояние от точки до предыдущей точки, добавленной в контур, не менее некоторого порога (порог выбирается в процессе калибровки метода, в эксперименте — использовался порог 10);
• 2. Добавление точки в контур не породит самопересечений;
• 3. Модуль градиентного препарата в точке не менее некоторого порога (в эксперименте — 16).

Рис. 1 Ввод шаблона

Если локальный максимум найден (что возможно при условии, что в указанной окрестности нашлась по меньшей мере одна точка, удовлетворяющая трем условиям), то первая точка, на которой этот максимум достигается, добавляется в контур.

В результате применения данного инструмента получается контур без самопересечений, точки которого удалены друг от друга не менее, чем на некоторое заданное расстояние и располагаются на перепадах интенсивности изображения. Практика показывает, что этот инструмент позволяет быстро получать контуры объектов на рентгенограммах с высокой точностью. Полученные таким образом шаблоны содержат на порядок меньше точек, чем полученные добавлением всех точек границы целевого объекта. На Рис. 2 представлены результаты получения шаблона на основании одного и того же изображения обоими способами. Шаблон a содержит 966 элементов, а b — 83.

Рис. 2 Шаблон дистального отдела бедренной кости, полученный из всех точек границы (a) и при помощи нового инструмента ввода (b). Цветом обозначено направление вектора градиента интенсивности изображения

Полученный шаблон сохраняется для дальнейшего использования. Вместе с координатами элементов контура сохраняются компоненты вектора градиента интенсивности изображения в соответствующих точках.