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견고한 3차원 하악골 통계 형상 모델 생성
Building a Robust 3D Statistical Shape Model of the Mandible

유지현   (서울여자대학교 미디어학부UU0000719  ); 홍헬렌   (서울여자대학교 미디어학부UU0000719  );
  • 초록

    본 논문에서는 하악골 데이타에서 견고한 통계 형상 모델을 생성하기 위한 방법을 제안한다. 본 제안 방법은 다음과 같은 네 단계로 구성된다. 첫째, 3차원 입력 형상에 대해 패치 분할을 수행한다. 둘째, 부동 형상에 대한 대응 형상 생성을 위하여 훈련 집합의 모든 형상들을 패치의 형태와 비슷한 도형인 원에 매개화 과정을 수행한다. 셋째, 기준 형상과 각 부동 형상 간 일대일 매핑을 통해 대응 형상을 생성한다. 이때, 패치 경계 부분에서 대응 정점 생성이 불가능한 문제를 해결한다. 마지막으로 대응 형상들을 기준 형상으로 정렬하고, 주성분 분석 기법을 사용하여 통계 형상 모델을 생성한다. 제안 방법을 적용하여 생성한 3차원 하악골 통계 형상 모델의 정확성을 평가하기 위해 육안 평가와 부동 형상과 대응 형상 간 평균 거리 차이를 이용한 유사성 측정을 수행한다. 또한 형상 변화를 표현하는 모드를 이용하여 통계 형상 모델의 밀집도를 측정한다. 실험 결과 다양한 특성을 갖는 하악골 데이타로 생성된 3차원 통계 형상 모델은 부동 형상과 대응 형상 간 높은 유사성을 가지며 적은 수의 모드로 통계 형상 모델 표현됨을 보여 준다.


    In this paper, we propose a method for construction of robust 3D statistical shape model in the mandible CT datasets. Our method consists of following four steps. First, we decompose a 3D input shape Into patches. Second, to generate a corresponding shape of a floating shape, all shapes in the training set are parameterized onto a disk similar to the patch topology. Third, we generate the corresponding shape by one-to-one mapping between the reference and the floating shapes. We solve the problem failed to generate the corresponding points near the patch boundary Finally, the corresponding shapes are aligned with the reference shape. Then statistical shape model is generated by principle component analysis. To evaluate the accuracy of our 3D statistical shape model of the mandible, we perform visual inspection and similarity measure using average distance difference between the floating and the corresponding shapes. In addition, we measure the compactness of statistical shape model using the modes of variation. Experimental results show that our 3D statistical shape model generated by the mandible CT datasets with various characteristics has a high similarity between the floating and corresponding shapes and is represented by the small number of modes.


  • 주제어

    통계 형상 모델 .   매개화 .   대응 관계 생성 .   주성분 분석 .   하악골.  

  • 참고문헌 (29)

    1. Rhodri H. Davies, Tim F. Cootes, and Chris J. Taylor, 'A Minimum Description Length Approach to Statistical Shape Modelling,' IPMI 2001, LNCS Vol.2082, pp. 50-63, 2001 
    2. Davies, R.H., Twining, C.J., Cootes, T.F., Waterton, J.C., Taylor, C.J., 'A minimum description length approach to statistical shape modeling,' IEEE transactions on medical imaging, Vol.21, No.5, pp. 525-537, 2002 
    3. Tobias Heimann, Ivo Wolf, Tomos Williams, and Hans-Peter Meinzer, '3D Active Shape Models Using Gradient Descent Optimization of Description Length,' IPMI 2005, LNCS Vol.3565, pp. 566-577, 2005 
    4. Jurgen Fripp, Sebastien Ourselin, Simon Warfield, 'Automatic Generation of 3D Statistical Shape Models of the Knee Bones,' In APRS Workshop on Digital Image Computing, pp. 15-21, 2005 
    5. E. V. Chernyaev, 'Marching cubes 33: Construction of topologically correct isosurfaces,' Technical Report CN/95-17, CERN, 1995 
    6. P. Cignoni, C. Rocchini, C. Montani, R. Scopigno, 'External Memory Management and Simplification of Huge Meshes,' IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, Vol.9, No.4, pp. 525-537, 2002 
    7. W. T. Tutte, 'How to draw a graph', Proc. London Math. Soc. 13, pp. 743-768, 1963 
    8. M. B. Stegmann, D. D. Gomez, 'A Brief Introduction to Statistical Shape Analysis,' Technical Report, 2002 
    9. S. Zachow, H. Lamecker, B. Elsholtz, M. Stiller, 'Reconstruction of mandibular dysplasia using a statistical 3D shape model,' Proc. CARS 2005, ICS, Vol.1281, pp. 1238-1243, 2005 
    10. M. S. Floater, 'Parameterization and smooth approximation of surface triangulations,' Computer Aided Geometric Design, Vol.14, No.3, pp. 231- 250, 1997 
    11. H. Lamecker, M. Seeba$\beta$, H.-C. Hege, P. Deuflhard, 'A 3D Statistical Shape Model of the Pelvic Bone For Segmentation,' Medical Imaging 2004, SPIE Vol.5370, pp. 1341-1351, 2004 
    12. Rhodri H. Davies, Tim F. Cootes, John C. Waterton, and Chris J. Taylor, 'An Efficient Method for Constructing Optimal Statistical Shape Models,' MICCAI 2001, LNCS Vol.2208, pp. 57-65, 2001 
    13. Rhodri H. Davies, Carole J. Twining, Tim F. Cootes, John C. Waterton, Chris J. Taylor, '3D Statistical Shape Models Using Direct Optimisation of Description Length,' ECCV 2002, LNCS, Vol.2352, pp. 3-20, 2002 
    14. Arun, K.S., T.S. Huang, and S.D. Blostein., 'Least-Squares Fitting of Two 3-D Point Sets,' IEEE Transactions on PAMI, Vol.9, No.5, pp. 698-700, 1987 
    15. Yuhui Yang, Anthony Bull, Daniel Rueckert, and Adam Hill, '3D Statistical Shape Modeling of Long Bones,' WBIR 2006, LNCS Vol. 4057, pp. 306-314, 2006 
    16. M. A. Styner, K. T. Rajamani, L.-P. Nolte1, G. Zsemlye, G'abor Sz'ekely, C. J. Taylor, R. H. Davies, 'Evaluation of 3D Correspondence Methods for Model Building,' IPMI, LNCS Vol.2732, pp. 63-75, 2003 
    17. W. T. Tutte, 'Convex representations of graphs,' Proc. London Math. Soc. 10. pp. 304-320, 1960 
    18. Lorensen, W.E. and Cline, H.E., 'Marching Cubes: a high resolution 3D surface reconstruction algorithm,' Computer Graphics, Vol.21, No.4, pp 163-169, 1987 
    19. H. Lamecker, S. Zachow, A. Wittmers, B. Weber, H.-C. Hege, B. Elsholtz, M. Stiller, 'Automatic Segmentation of Mandibles in Low-Dose CTData,' International Journal of CARS, Vol.1, Suppl. 1, pp. 393-394, 2006 
    20. Hans Lamecker, Thomas Lange, and Martin Seebass, 'A Statistical Shape Model for the Liver,' MICCAI 2002, LNCS Vol.2489, pp. 412-427, 2002 
    21. A. F. Frangi, D. Rueckert, J.A. Schnabel, and W.J. Niessen, 'Automatic Construction of Biventricular Statistical Shape Models,' FIMH 2003, LNCS Vol. 2674, pp. 18-29, 2003 
    22. R. Paulsen, R. Larsen, C. Nielsen, S. Laugesen, C. Nielsen, and B. Ersboll, 'Building and Testing a Statistical Shape Model of the Human Ear Canal,' MICCAI 2002, LNCS, Vol.2489, pp. 373-380, 2002 
    23. Tomaz Vrtovec , Dejan Tomazevic, Bostjan Likar, Ludvik Travnik, and Franjo Pernus, 'Automated Construction of 3D Statistical Shape Models,' Image Anal Stereol 2004, Vol.23, pp. 111-120, 2004 
    24. M. Zockler, D. Stalling, and H.-C. Hege, 'Fast and intuitive generation of geometric shape transitions,' The Visual Computer, Vol.16, No.5, pp. 241-253, 2000 
    25. W. Welch, A. Witkin, 'Free-form shape design using triangulated surfaces,' Computer Graphics, Vol.28, Special. 2, pp. 247-256, 1994 
    26. H. Lamecker, T. Lange, M. Seebass, 'Segmentation of the Liver using a 3D Statistical Shape Model,' Technical Report, ZIP PaperWeb 04-09, 2004 
    27. R. A. Johnson & D. W. Wichern, 'Multivariate Statistics,' a Practical Approach, Chapman & Hall, 1988 
    28. F. M. Vos, P.W. de Bruin, J.G.M. Aubel, G.J. Streekstra, M. Maas, L.J. van Vliet, A.M. Vossepoel, 'A Statistical Shape Model without Using Landmarks,' Proc. of the Pattern Recognition, ICPR Vol.3, pp. 714-717, 2004 
    29. Jurgen Fripp, Pierrick Bourgeat, Andrea J.U. Mewes, Simon K.Warfield, Stuart Crozier, and S'ebastien Ourselin, '3D Statistical Shape Models to Embed Spatial Relationship Information,' CVBIA 2005, LNCS, Vol.3765, pp. 51-60, 2005 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (2)

    1. Kim, Min-Jung ; Yoo, Ji-Hyun ; Hong, Helen 2010. "Automatic Segmentation of the meniscus based on Active Shape Model in MR Images through Interpolated Shape Information" 정보과학회논문지. Journal of KIISE. 컴퓨팅의 실제 및 레터, 16(11): 1096~1100     
    2. Jang, Yu-Jin ; Hong, Helen 2010. "Automatic Prostate Segmentation in MR Images based on Active Shape Model Using Intensity Distribution and Gradient Information" 정보과학회논문지. Journal of KIISE. 소프트웨어 및 응용, 37(2): 110~119     

 저자의 다른 논문

  • 유지현 (4)

    1. 2003 "컴포넌트 소프트웨어 품질 평가 모듈 설계" 인터넷정보학회논문지 = Journal of Korean Society for Internet Information 4 (1): 39~52    
    2. 2010 "MR 영상에서 중간형상정보 생성을 통한 활성형상모델 기반 반월상 연골 자동 분할" 정보과학회논문지. Journal of KIISE. 컴퓨팅의 실제 및 레터 16 (11): 1096~1100    
    3. 2012 "영상의 밝기 평균과 분산을 이용한 엔트로피 최대화 영상 향상 기법" 인터넷정보학회논문지 = Journal of Korean Society for Internet Information 13 (3): 61~73    
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