Modelos Ativos de Forma Orientados

Modelos ativos de forma (ASM) são amplamente utilizados para reconhecer estruturas anatômicas e para delimitá-las em imagens médicas. Neste artigo, uma nova estratégia chamada modelos ativos de forma orientados (OASM) é apresentada na tentativa de superar as seguintes cinco limitações do ASM: 1) menor precisão de delimitação, 2) a necessidade de um grande número de marcos, 3) sensibilidade ao intervalo de busca, 4) sensibilidade à inicialização, e 5) incapacidade de explorar totalmente as informações específicas presentes na imagem a ser segmentada. OASM combina efetivamente a rica informação estatística de forma incorporada no ASM com a propriedade de orientação de contorno e a capacidade de delimitação globalmente ótima da metodologia de fios vivos para segmentação de contornos. Estas características permitem que o fio vivo separe efetivamente um contorno de objeto de outros contornos não-objetos com propriedades similares, especialmente quando estes se aproximam muito no domínio da imagem. A abordagem leva a um método de programação dinâmica em dois níveis, onde o primeiro nível corresponde ao reconhecimento de contornos e o segundo nível corresponde à delimitação de contornos, além de um método automático de inicialização eficaz. O método produz um contorno globalmente ótimo que concorda com o modelo de forma se a etapa de reconhecimento for bem-sucedida em aproximar o modelo do contorno na imagem. Experimentos de avaliação extensivos foram conduzidos utilizando 40 conjuntos de dados de imagens (ressonância magnética e tomografia computadorizada) em cada uma das cinco áreas de aplicação diferentes para segmentação de mama, fígado, ossos do pé e vértebras cervicais da coluna vertebral. Comparações são feitas entre OASM e ASM com base em precisão, acurácia e eficiência de segmentação. A acurácia é avaliada usando tanto medidas de falso positivo e falso negativo baseadas em região quanto medidas de distância baseadas em contornos. Os resultados indicam o seguinte: 1) A acurácia da segmentação via OASM é consideravelmente melhor do que a do ASM; 2) O número de marcos pode ser reduzido em um fator de 3 no OASM em comparação ao ASM; 3) OASM torna-se em grande parte independente do intervalo de busca e a inicialização torna-se automática. Todos os três benefícios do OASM decorrem principalmente das severas restrições trazidas pela propriedade de orientação de contorno do fio vivo e da solução globalmente ótima encontrada pelo algoritmo de programação dinâmica em dois níveis.