Computer-Assisted Segmentation of Videocapsule Images Using Alpha-Divergence-Based Active Contour in the Framework of Intestinal Pathologies Detection

Visualization of the entire length of the gastrointestinal tract through natural orifices is a challenge for endoscopists. Videoendoscopy is currently the “gold standard” technique for diagnosis of different pathologies of the intestinal tract. Wireless Capsule Endoscopy (WCE) has been developed in the 1990's as an alternative to videoendoscopy to allow direct examination of the gastrointestinal tract without any need for sedation. Nevertheless, the systematic post-examination by the specialist of the 50,000 (for the small bowel) to 150,000 images (for the colon) of a complete acquisition using WCE remains time-consuming and challenging due to the poor quality of WCE images. In this article, a semiautomatic segmentation for analysis of WCE images is proposed. Based on active contour segmentation, the proposed method introduces alpha-divergences, a flexible statistical similarity measure that gives a real flexibility to different types of gastrointestinal pathologies. Results of segmentation using the proposed approach are shown on different types of real-case examinations, from (multi-) polyp(s) segmentation, to radiation enteritis delineation

Statistical region-based active contours for segmentation: an overview

International audienceIn this paper we propose a brief survey on geometric variational approaches and more precisely on statistical region-based active contours for medical image segmentation. In these approaches, image features are considered as random variables whose distribution may be either parametric, and belongs to the exponential family, or non-parametric estimated with a kernel density method. Statistical region-based terms are listed and reviewed showing that these terms can depict a wide spectrum of segmentation problems. A shape prior can also be incorporated to the previous statistical terms. A discussion of some optimization schemes available to solve the variational problem is also provided. Examples on real medical images are given to illustrate some of the given criteria

Alpha-divergences pour la segmentation d'images par contours actifs basés histogrammes : Application à l'analyse d'images médicales et biomédicales

33 pages, soumis à la revue "Traitement du Signal"Cet article présente une méthode de segmentation par contours actifs basés histogramme intégrant comme mesure de similarité la famille particulière des alpha-divergences. L'intérêt principal de cette méthode réside (i) dans la flexibilité des alpha-divergences dont la métrique intrinsèque peut-être paramétrisée via la valeur de alpha et donc adaptée aux distributions statistiques des régions de l'image à segmenter ; et (ii) dans la capacité unificatrice de cette mesure statistique vis-à-vis des distances classiquement utilisées dans ce contexte (Kullback- Leibler, Hellinger...). Nous abordons l'étude de cette mesure statistique tout d'abord d'un point de vue supervisé pour lequel le processus itératif de segmentation se déduit de la minimisation de l'alpha -divergence entre la densité de probabilité courante et une référence définie manuellement. Puis nous nous focalisons sur le point de vue non supervisé qui permet de se dédouaner de l'étape de définition des références par le biais d'une maximisation de distance entre les densités de probabilités intérieure et extérieure au contour. Par ailleurs, nous proposons une démarche d'optimisation de l'évolution du paramètre alpha conjointe au processus d'extrémisation de la divergence, permettant d'adapter itérativement la divergence à la statistique des données considérées. Au niveau expérimental, nous proposons une étude comparée des différentes approches de segmentations : en premier lieu, sur des images synthétiques bruitées et texturées, puis, sur des images naturelles. Enfin, nous focalisons notre étude sur différentes applications issues des domaines biomédicaux (microscopie confocale cellulaire) et médicaux (radiographie X) dans le contexte de l'aide au diagnotic. Dans chacun des cas, une discussion sur l'apport des alpha-divergences est proposée

Semiautomated 3D liver segmentation using computed tomography and magnetic resonance imaging

Le foie est un organe vital ayant une capacité de régénération exceptionnelle et un rôle crucial dans le fonctionnement de l’organisme. L’évaluation du volume du foie est un outil important pouvant être utilisé comme marqueur biologique de sévérité de maladies hépatiques. La volumétrie du foie est indiquée avant les hépatectomies majeures, l’embolisation de la veine porte et la transplantation. La méthode la plus répandue sur la base d'examens de tomodensitométrie (TDM) et d'imagerie par résonance magnétique (IRM) consiste à délimiter le contour du foie sur plusieurs coupes consécutives, un processus appelé la «segmentation». Nous présentons la conception et la stratégie de validation pour une méthode de segmentation semi-automatisée développée à notre institution. Notre méthode représente une approche basée sur un modèle utilisant l’interpolation variationnelle de forme ainsi que l’optimisation de maillages de Laplace. La méthode a été conçue afin d’être compatible avec la TDM ainsi que l' IRM. Nous avons évalué la répétabilité, la fiabilité ainsi que l’efficacité de notre méthode semi-automatisée de segmentation avec deux études transversales conçues rétrospectivement. Les résultats de nos études de validation suggèrent que la méthode de segmentation confère une fiabilité et répétabilité comparables à la segmentation manuelle. De plus, cette méthode diminue de façon significative le temps d’interaction, la rendant ainsi adaptée à la pratique clinique courante. D’autres études pourraient incorporer la volumétrie afin de déterminer des marqueurs biologiques de maladie hépatique basés sur le volume tels que la présence de stéatose, de fer, ou encore la mesure de fibrose par unité de volume.The liver is a vital abdominal organ known for its remarkable regenerative capacity and fundamental role in organism viability. Assessment of liver volume is an important tool which physicians use as a biomarker of disease severity. Liver volumetry is clinically indicated prior to major hepatectomy, portal vein embolization and transplantation. The most popular method to determine liver volume from computed tomography (CT) and magnetic resonance imaging (MRI) examinations involves contouring the liver on consecutive imaging slices, a process called “segmentation”. Segmentation can be performed either manually or in an automated fashion. We present the design concept and validation strategy for an innovative semiautomated liver segmentation method developed at our institution. Our method represents a model-based approach using variational shape interpolation and Laplacian mesh optimization techniques. It is independent of training data, requires limited user interactions and is robust to a variety of pathological cases. Further, it was designed for compatibility with both CT and MRI examinations. We evaluated the repeatability, agreement and efficiency of our semiautomated method in two retrospective cross-sectional studies. The results of our validation studies suggest that semiautomated liver segmentation can provide strong agreement and repeatability when compared to manual segmentation. Further, segmentation automation significantly shortens interaction time, thus making it suitable for daily clinical practice. Future studies may incorporate liver volumetry to determine volume-averaged biomarkers of liver disease, such as such as fat, iron or fibrosis measurements per unit volume. Segmental volumetry could also be assessed based on subsegmentation of vascular anatomy

Remote Sensing of the Oceans

This book covers different topics in the framework of remote sensing of the oceans. Latest research advancements and brand-new studies are presented that address the exploitation of remote sensing instruments and simulation tools to improve the understanding of ocean processes and enable cutting-edge applications with the aim of preserving the ocean environment and supporting the blue economy. Hence, this book provides a reference framework for state-of-the-art remote sensing methods that deal with the generation of added-value products and the geophysical information retrieval in related fields, including: Oil spill detection and discrimination; Analysis of tropical cyclones and sea echoes; Shoreline and aquaculture area extraction; Monitoring coastal marine litter and moving vessels; Processing of SAR, HF radar and UAV measurements