An Extraction Method of Glomerulus Region from Renal Tissue Image

신장조직 영상에서 사구체 영역의 추출법

  • Received : 2011.11.17
  • Accepted : 2012.05.03
  • Published : 2012.04.30

Abstract

In this paper, an automatic extraction method of glomerulus region from human renal tissue image is presented. The important information reflecting the state of kidneys richly included in the glomeruli, so it should be the first step to extract the glomerulus region from the renal tissue image for the further quantitative analysis of the renal condition. Especially, there is no clear difference between the glomerulus and other tissues, so the glomerulus region can not be easily extracted from its background by the existing segmentation methods. The outer edge of a glomerulus region is regarded as a common property for the regions of this kind ; a two- dimensional Gaussian distribution is used to convolve with an original image first and then the image is thresholded at this blurred image ; a closed curve corresponding to the outer edge can be obtained by usual pattern processing skills like thinning, branch-cutting, hole-filling etc., Finally, the glomerulus region can be obtained by extracting the area in the original image surrounded by the closed curve. The glomerulus regions are correctly extracted by 85 percentages and experimental results show the proposed method is effective.

본 연구에서는 신장 조직 영상으로부터 자동적으로 사구체 영역을 추출하는 방법을 제안한다. 사구체 조직은 신장의 상태를 나타내는 많은 정보를 포함하고 있기 때문에 사구체 영역의 추출은 신장검사를 자동화하기위한 첫 번째 단계이다. 신장 조직 영상은 신장조직조각을 현미경을 통해서 CCD 카메라로 촬영함으로써 얻어진다. 특히, 사구체 영역과 타 영역과의 차이는 명확치 않아 기존 분할방법에 의해 그 배경으로부터 사구체 영역을 추출하는 일은 쉽지않다. 이에 여러 가지 모양을 갖는 사구체 영역의 경계 에지를 공통의 특징으로서 주목하였다. 우선 가우스 함수에 의한 원영상의 몽롱화 영상을 동적인 임계값으로서 사용하여 이 임계값에 의해 원영상을 2치화 한다. 다음으로 획득한 영상으로부터 일반적인 패턴처리 기법으로 사구체 영역의 경계 에지를 포함하는 모든 에지를 추출한다. 그 다음으로 사구체 영역은 폐곡선에 의해 둘러쌓인 원영상내의 영역을 추출함으로써 얻어진다. 그 결과 사구체 영역이 85%정도 정확하게 추출되어 제안 방법의 유효성을 확인하였다.

Keywords

Acknowledgement

Supported by : 한밭대학교

References

  1. TC. Craig, Renal pathology with clinical and functional correlations, Vol.1, JB Lipincott Company, New York, 1989.
  2. J. Churg, LH. Sobin, Renal Disease on Classification and Atlas of Glomerular Diseases, IgakuShoin Ltd., Tokyo, 1982.
  3. XM. Zhang, K. Taniguchi, Y. Nakano, "Variable thresholding and its application to extracting nuclei in glomeruli", Proc. of International Association of Science and Technology for Development on MSI, pp.112-115, 1994.
  4. AF. Michael, WF. Keane, L. Raij et al, "The glomerular mesangium", Kidney Int., Vol.17, pp.141-145, 1980. https://doi.org/10.1038/ki.1980.18
  5. RM. Haralick, LG. Shapiro, "Survey on image segmentation techniques", Computer Vision Graphics Image Process, Vol.29, pp.100-132, 1995.
  6. Z. Dokur, "Segmentation of MR and CT Images Using Hybrid Neural Network Trained by Genetic Algorithms", Neural Processing Letters, Vol.16, Iss 3, pp.211-225, 2002. https://doi.org/10.1023/A:1021769530941
  7. G. Joel SS. Philippe et al, "Validation of segmentation techniques for Digital dermoscopy", Skin Research and Technology, Vol.8, pp.240-249, 2002. https://doi.org/10.1034/j.1600-0846.2002.00334.x
  8. H. Oka, H. Iyatomi, M. Tanak, et al, "Internet-based program for automatic discrimination of dermoscopic images between melanoma and Clark nevi.", British Journal of Dermatology, Vol.150, No.5, p.1041, 2004. https://doi.org/10.1111/j.1365-2133.2004.05942.x
  9. CK Chow. T. Kaneko, "Automatic boundary detection of the left ventricle from cineangiograms", Computer Biomedicine Res., Vol.5, pp.388-410, 1972. https://doi.org/10.1016/0010-4809(72)90070-5
  10. Y. Nagkagawa, A Rosenfeld, "Some experiments on variable thresholding", Pattern Recognition, Vol11, pp.191-204, 1979. https://doi.org/10.1016/0031-3203(79)90006-2
  11. SD. Yanowitz, AM. Bruckstein, "A new method for image segmentation", Computer Vision Graphics Image Process, Vol.46, pp.82-95, 1989. https://doi.org/10.1016/S0734-189X(89)80017-9
  12. TR. Reed, JM. Hass du Buf, "A review of recent texture segmentation and feature extraction techniques", CVGIV: Image understanding, Vol.57, pp.359-372, 1993.
  13. SR. Rotman, C. Goresnic, "Texture classification using the cortex transform", CVGIV: Graphical Models and Image Processing, Vol.54, pp.329-339, 1992. https://doi.org/10.1016/1049-9652(92)90079-D
  14. D. Marr, E. Hidreth, "Theory of edge detection", Proc R., Soc., Lond(B), Vol.207, 1980.
  15. R. C. Gonzalez, R. E. Woods, S. L. Eddins, Digital Image Processing using MATLAB, PEASON Prentice Hall, pp.374-376, 2004.
  16. T. Nagano, T. Agui and H. Naghashi, "Pattern Matching of Binary Shapes using a Genetic Method," Journal of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, Vol.J76-D-II , No.3, pp.557-565, 1993.
  17. M. Nagano, et al, "Study of three chromosomal coding in genetic algorithm," Proceedings of IEICE, PRU 9-24, p.41-48, 1994,