Ein Auszug aus der Arbeit:

Die blockbasierte Bildregistrierung stellt ein Verfahren dar, welches zur Versatzbestimmung zwischen vielen Bildern großer Serien entwickelt wurde. Dieses wurde bereits in der Veröffentlichung „Mosaicking images of the corneal sub-basal nerve plexus using hierarchical block-based image registration“ vorgestellt. Die Registrierung ist notwendig, um aus den Bildern letztendlich ein Mosaikbild erstellen zu können.

Bei den Bildern handelt es sich um Aufnahmen der Augenhornhaut (Kornea), welche mit einem konfokalen Laser-Scanning-Mikroskop (CLSM) erfasst werden. Diese Aufnahmen sollen untersucht werden, um neue Möglichkeiten zur Diagnose für verschiedene Krankheiten zu entwickeln. Dabei sind die morphometrischen Eigenschaften von Nervenfasern der Kornea maßgebend. Aufgrund der sehr inhomogenen Verteilung der Nervenfasern über der Fläche der Kornea, kann ein Einzelbild keine aussagekräftigen Werte liefern, weshalb die Erstellung von Mosaikbildern aus Bildserien erforderlich ist.

Die blockbasierte Bildregistrierung zeichnet sich dadurch aus, dass die Bilder zunächst als Stapel bereits grob übereinander ausgerichtet werden und dieser in kleine Blöcke aufgeteilt wird. Anschließend wird für jeden Block der Versatz zwischen den Teilbildern bestimmt und im Zuge der globalen Positionierung die endgültige Position jedes Teilbildes berechnet. Dabei werden alle Teilbilder aller Blöcke in das Gleichungssystem zur endgültigen Positionsbestimmung aufgenommen.

Jedoch müssen nicht alle Blöcke im Gleichungssystem berücksichtigt werden, da einige keinerlei Teilbilder mit Bildinformation beinhalten und damit für diese keine Position bestimmt werden muss. Untersuchungen haben gezeigt, dass sich der hohe Speicherbedarf und Rechenaufwand der blockbasierten Bildregistrierung durch Implementierung eines reduzierten Gleichungssystems deutlich verkleinern lässt, indem nur relevante Blöcke aufgenommen werden. Die Anzahl der unbekannten Teilbildpositionen, von der die Größe des Gleichungssystems abhängt, soll dadurch im reduzierten Gleichungssystem in den meisten Fällen um mehr als Faktor 10 verringert werden können. Die Vorstellung und Umsetzung des neuen Konzepts eines reduzierten Gleichungssystems ist Thema dieser Arbeit.

Die komplette Arbeit ist hier zu finden.

Ein Auszug aus der Arbeit:

Am Institut für Angewandte Informatik (IAI) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) untersucht eine Bildverarbeitungsgruppe in Zusammenarbeit mit der Universitätsaugenklinik Rostock Aufnahmen der Augenhornhaut (Kornea). Ziel der Forschung und Arbeit auf diesem Themengebiet ist die Entwicklung und Etablierung neuer Diagnosemöglichkeiten für verschiedene Krankheiten auf Basis einer morphometrischen Charakterisierung von Nervenfasern der Kornea.

Zur Bildgewinnung werden der Heidelberg Retina Tomograph (HRT II) – ein konfokale Laser-Scanning-Mikroskop (CLSM) – und der speziell dafür entwickelte Objektivaufsatz Rostock Cornea Module (RCM) eingesetzt. Eine Einschränkung dieses bildgebenden Verfahrens besteht jedoch in dem verhältnismäßig kleinen Bildfeld von 400 × 400 µm². Da die Nervenfasern teilweise sehr inhomogen über der Fläche der Kornea verteilt sind, reichen Einzelbilder nicht aus, um aussagekräftige morphometrische Kennzahlen erstellen zu können. Es müssen daher Bildserien aufgenommen werden, um ein Mosaikbild erzeugen zu können.

Mit einem neuen Aufnahmeverfahren beschäftigt sich das Projekt „EyeGuidance“. Dabei soll während das CLSM auf das eine Auge ausgerichtet ist, die Blickrichtung des Probanden mit Hilfe einer rechnergesteuerten Fixationsmarke vor dem kontralateralen Auge so geführt werden, dass eine möglichst große Fläche der Kornea erfasst werden kann. Durch dieses Verfahren liegt anschließend eine größere Anzahl Bilder vor, die es zu verarbeiten gilt.

Diese Bilder werden mit der am IAI entwickelten Digital Image Processing Library for Microstructures (DIPLOM) weiterverarbeitet. Das Bildverarbeitungssystem DIPLOM stellt dafür Module speziell für die Nervenfaserbilder zur Verfügung. Mit dem System können sowohl Bildstapel (Aufnahmen mit unterschiedlicher Fokustiefe), als auch 2D-Sequenzen (Bilder einer Ebene) verarbeitet werden. Bevor aus den akquirierten Bildern ein Mosaikbild rekonstruiert werden kann, muss der Versatz zwischen den einzelnen Bildern mittels einer Bildregistrierung bestimmt werden. Um eine Entscheidung zu treffen, welches Bild wann mit welchem registriert wird, werden verschiedene Strategien eingesetzt, welche ebenfalls im DIPLOM-System implementiert sind. Inzwischen liegen Bildserien von mehreren tausend Bildern vor, aus denen ein Mosaikbild erstellt werden soll. Jedoch ist keine der verfügbaren Strategien in der Lage, die zu registrierenden Bildpaare so auszuwählen, dass nicht zu viele Registrierungen durchgeführt werden müssen (Laufzeit- und Speicherprobleme) und trotzdem ein Mosaikbild von guter Qualität entstehen kann. Daher ist es notwendig eine neue, den Anforderungen angepasste Strategie zu entwickeln.

Die komplette Arbeit ist hier zu finden.

Ein Auszug aus der Arbeit:

Eine Arbeitsgruppe, die sich am Institut für Angewandte Informatik (IAI) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) mit der Thematik Bildverarbeitung beschäftigt, untersucht in Kooperation mit der Universitätsaugenklinik Rostock Aufnahmen aus der Augenhornhaut (Kornea). Zur Bilderfassung wird das konfokale Laser Scanning-Mikroskop (CLSM) Heidelberg Retina Tomograph (HRT II) und der dafür entwickelte Objektivaufsatz Rostock Cornea Module (RCM) verwendet. Anhand dieser Aufnahmen können mit bildverarbeitenden Methoden die Nervenfasern hochaufgelöst dargestellt werden, da die Kornea aus transparentem Gewebe besteht. Ziel der Forschung und Arbeit auf diesem Themengebiet ist die Entwicklung und Etablierung neuer Diagnosemöglichkeiten für verschiedene Krankheiten auf Basis der CLSM-Aufnahmen.

[…] Die Kornea besteht aus mehreren Gewebeschichten. Der sogenannte sub-basale Nervenplexus (SNP), in dem sich die relevanten Nervenfasern befinden, liegt zwischen der Epithelschicht und dem Stroma. […] Aufgrund der Transparenz der Kornea ist es möglich, Aufnahmen der Nervenfasern zu erstellen. Der SNP stellt eine nahezu zweidimensionale, parallel zur Oberfläche der Kornea liegende Ebene dar, was für die Konfokalmikroskopie ideal geeignet ist. Es können jedoch unter anderem durch Druck auf das Auge während des Aufnahmeprozesses faltenartige Verformungen der einzelnen Gewebeschichten entstehen. Deshalb müssen bei den Aufnahmen verschiedene Fokustiefen verwendet werden, damit die Nervenfasern, welche sich über alle drei Dimensionen erstrecken, möglichst vollständig erfasst werden können.

Die komplette Arbeit ist hier zu finden.