Subvoxel accurate graph search using non-Euclidean graph space.
Subvoxel accurate graph search using non-Euclidean graph space.
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DOI：
10.1371/journal.pone.0107763
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发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
3.7
通讯作者：
Tang L
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Abràmoff MD;Wu X;Lee K;Tang L
图搜索算法能够在低阶多项式时间内获得全局最优解，因此对于体积医学图像的定量分析，特别是对层状组织的定量分析具有很大的吸引力。然而，由于图的节点通常用连接欧几里得空间中的正交采样的体素的圆弧来编码体积的均匀分布的体素，分割不能达到比单个单位更高的精度，即两个相邻节点之间的距离，并且部分体积效应被忽略。我们通过允许节点之间的非等间距将图推广到非欧几里德空间，从而实现了亚体素的精确分割。由于图中节点和边的数量保持不变，运行时间和内存使用相似，同时保留了图搜索的所有优势，包括全局最优性和计算效率。根据体积数据计算的变形场自适应地改变区域节点密度，使得节点密度随预期成本的倒数而变化。我们使用视网膜的光学相干断层扫描(OCT)图像和动脉壁的3-D MR图像来验证我们的方法，并获得了统计上显著的提高的准确性。我们的方法可以提高用相同硬件采集的体积数据的准确性，也可以用更低分辨率、更具成本效益的图像采集设备保持准确性。该方法不限于任何特定的成像模式，并且很容易扩展到更高的维度。
Graph search is attractive for the quantitative analysis of volumetric medical images, and especially for layered tissues, because it allows globally optimal solutions in low-order polynomial time. However, because nodes of graphs typically encode evenly distributed voxels of the volume with arcs connecting orthogonally sampled voxels in Euclidean space, segmentation cannot achieve greater precision than a single unit, i.e. the distance between two adjoining nodes, and partial volume effects are ignored. We generalize the graph to non-Euclidean space by allowing non-equidistant spacing between nodes, so that subvoxel accurate segmentation is achievable. Because the number of nodes and edges in the graph remains the same, running time and memory use are similar, while all the advantages of graph search, including global optimality and computational efficiency, are retained. A deformation field calculated from the volume data adaptively changes regional node density so that node density varies with the inverse of the expected cost. We validated our approach using optical coherence tomography (OCT) images of the retina and 3-D MR of the arterial wall, and achieved statistically significant increased accuracy. Our approach allows improved accuracy in volume data acquired with the same hardware, and also, preserved accuracy with lower resolution, more cost-effective, image acquisition equipment. The method is not limited to any specific imaging modality and readily extensible to higher dimensions.
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DOI：
10.1109/tpami.2004.60
发表时间：
2004-09-01
影响因子：
23.6
作者：
Boykov, Y;Kolmogorov, V
通讯作者：
Kolmogorov, V
DOI：
10.1109/tpami.2006.19
发表时间：
2006-01-01
影响因子：
23.6
作者：
Li, K;Wu, XD;Sonka, M
通讯作者：
Sonka, M
影响因子：
10.6
作者：
Xu, CY;Prince, JL
通讯作者：
Prince, JL
影响因子：
4.4
作者：
Abramoff, Michael D.;Lee, Kyungmoo;Kwon, Young H.
通讯作者：
Kwon, Young H.
影响因子：
10.6
作者：
Garvin MK;Abràmoff MD;Wu X;Russell SR;Burns TL;Sonka M
通讯作者：
Sonka M