Automatic assessment of lesion development in hemangioma follow-up images

Abstract

This thesis presents an automatic method for the assessment of the development of cutaneous hemangiomas in digital images. The overall method provides two measurements on photographs taken during follow-up examinations: (1) the current skin area affected by the lesion and (2) the percentage/area of the hemangioma showing a regression, a so-called graying. For both analyses a pixel-wise classification scheme is applied on the images. The actual area measurement is accomplished through an image scale computation by means of a ruler attached to skin and visible in the images. Image registration is included in the assessment procedure to align follow-up images providing a direct comparison of color values necessary for a reliable detection of regressions. For image registration a robust feature-based method is presented that is able to deal with changing hemangioma appearances during follow-up.<br />Experimental results are reported for the individual algorithms presented as well as for the whole procedure applied on follow-up images. In general, the proposed procedure working on follow-up mages is expected to provide a more accurate and objective evaluation of the course of disease than the current clinical practice of manual measurement during an examination.<br />

Diese Masterarbeit stellt eine Methode zur automatischen Bewertung des Krankheitsverlaufs von Hämangiomen auf der Haut anhand von digitalen Bildern vor. Generell werden dabei zwei Messungen auf Fotos, die während mehreren Untersuchungen in bestimmten Zeitintervallen gemacht wurden, durchgeführt: Erstens die Bestimmung der Fläche der betroffenen Hautregion, und zweitens die Ermittlung des Anteils bzw. der Fläche des Hämangioms, die eine Rückbildung aufweist. Für beide dieser Analysen wird ein pixelweises Klassifikationsschema auf die Bilder angewandt. Die eigentliche Bestimmung der Fläche erfolgt durch die Berechnung der räumlichen Auflösung der Bilder anhand eines Lineals, das vor der Bildaufnahme auf der Haut angebracht wurde und in den Bildern zu sehen ist. Für eine verlässliche Bestimmung der Regionen mit Rückbildung werden die Bilderserien aufeinander registriert, was einen direkten Vergleich von Farbwerten zwischen dem aktuellen und dem Bild aus der Erstuntersuchung erlaubt. Hierfür wird eine robuste Methode vorgestellt, die in der Lage ist, Bilder von aufeinander folgenden Untersuchungen trotz des sich verändernden Aussehens der Hämangiome aufeinander zu registrieren. Experimente werden sowohl auf den einzelnen Algorithmen als auch auf der Gesamtprozedur für Bilderserien durchgeführt und präsentiert. Die vorgestellte Methode liefert eine genauere und objektivere Auswertung des Krankheitsverlaufs als die gängige klinische Praxis, die lediglich eine manuelle Vermessung mithilfe eines Maßbandes sowie die subjektive Schätzung des Prozentsatzes von Regionen mit Rückbildung durch den behandelnden Arzt vorsieht.