Aplikace s jednoduchým uživatelským rozhraním (GUI) pro poloautomatickou segmentaci kostí byla naprogramována v prostředí Matlab®. Postup segmentace kostí je popsán v kapitole 5. V aplikaci je možné CT snímky prohlížet, segmentovat a ukládat výstupy do souborů. Vytvořené skripty lze nalézt na CD v adresáři:
/Matlab/bones_segmentation. GUI bylo naprogramováno v prostředí Matlab® verze R2007a (7.4.0.287). Vzhledem k využití funkcí pro práci s DICOM soubory doporučuji pro správné fungování programu použít program Matlab® této verze nebo novější. Soubor, kterým se GUI spouští je: segmentace_kosti.m. Po spuštění skriptu se zobrazí okno aplikace (Obrázek B.1). Samotný program pro segmentaci kostí je uložen ve složce /private. Dodatečně lze tak upravovat algoritmus segmentace bez změny uživatelského programu. Ve složce /private jsou i funkce pro další fungování programu a obrázky s ikonami. V následující části je popis ovládání uživatelského rozhraní a postup realizace segmentace.
Obrázek B.1: Grafické uživatelské rozhraní aplikace pro segmentaci kostí
2
1 4
5
3
B.1.1 Ovládání uživatelského rozhraní
Program je rozdělen panely do pěti částí, jak je zobrazeno na obrázku B.1.
Popis částí:
1. V levé horní části okna aplikace je zobrazen právě vybraný DICOM snímek ze seznamu pro segmentaci, výsledky segmentace nebo náhled již nasegmentovaných snímků.
2. Při vybraném CT snímku ze seznamu se v této části vypíší vybraná metadata informace snímku. Výpis vybraných metadat informací lze ovlivnit nastavením v souboru getcinfo.m ve složce /private.
3. V této části můžeme vybrat adresář s CT snímky. Kliknutím na tlačítko se otevře dialog, kde je možné procházet složky na disku a vybrat příslušný adresář. Cesta adresáře je pak zobrazena v editboxu vedle tlačítka. Po načtení snímků se jejich seznam vypíše v listboxu.
4. Tato část obsahuje různé informace o probíhající segmentaci a výsledku segmentace. Nejdůležitější je položka Status, kde je uživatel informován o stavu aplikace (načítání snímků, segmentace snímků, atd.). Dále je zde informace o počtu snímků v adresáři, číslo aktuálního snímku v sadě a seznamu snímků, počtu nasegmentovaných snímků, zda byl vybraný snímek nasegmentován a jakou metodou. Je zde také seznam s názvy nasegmentovaných snímků.
5. Jde o část Segmentace a její nastavení. Tato část obsahuje další 3 panely.
Jeden z nich je panel s názvem: Nastavení parametrů segmentace. V tomto panelu můžete vybráním z popupmenu upravit velikost okolí pixelu pro adaptivní prahování, nastavit konstantu C pro úpravu výsledku adaptivního prahování, nastavit velikost děr a velikost objektů pro automatické zaplnění resp. odstranění na nasegmentovaném snímku a vybrat oblast zájmu segmentace (při vybrané oblasti zájmu segmentace je možné nastavení vymazat tlačítkem smazat). Dále je zde možné po nasegmentování snímku upravit práh a provést jeho opětovnou segmentaci s upraveným prahem.
Dalším panelem je Typ segmentace, kde můžete vybrat typ segmentace, a panel Typ zobrazení, kde si můžete vybrat jak chcete, aby byla segmentace zobrazena. Panel Segmentace obsahuje tlačítka pro:
segmentaci vybraného snímku, automatickou segmentaci všech snímků
v seznamu, ruční odstranění objektů, ruční zaplnění děr a uložení 3D matice (výstupu) do souboru. Při zapnutí automatické segmentace se tlačítko uložení do 3D matice změní na tlačítko zastavení automatické segmentace.
B.1.2 Postup realizace segmentace
V následující části uvedu postup segmentace ve vytvořeném GUI v prostředí Matlab®.
1. Po spuštění programu nejde provést nic jiného, než výběr adresáře s CT snímky kliknutím na tlačítko nebo zadání cesty adresáře přímo do editboxu. V adresáři by měla být jedna sada CT snímků, ze kterých chci vytvořit 3D model kostí.
2. Po načtení snímků se zobrazí jména souborů v seznamu a zobrazí se první snímek ze seznamu. Kliknutím na název snímku v seznamu dojde k jeho zobrazení, při dvojitém kliknutí se provede segmentace a je zobrazen výsledek. Segmentaci lze také provést kliknutím na tlačítko Segmentace vybraného snímku
3. Chcete-li vytýčit pouze určitou oblast zájmu segmentace, kliknete na tlačítko Výběr oblasti zájmu. Kurzor myši se změní a postupným klikáním na zobrazeném snímku vytýčíte mnohoúhelník, ve kterém bude prováděna segmentace. Ukončením oblasti se provede kliknutím pravého tlačítka myši.
Při chybně zadaném bodu můžete tento bod odstranit tlačítkem Backspace na klávesnici a pokračovat ve výběru oblasti zájmu. Tato oblast zájmu se nastaví pro všechny snímky a měla by být realizována před začátkem segmentace prvního snímku.
4. Pokud není výsledek segmentace uspokojivý, lze změnit metodu segmentace, upravit nastavení segmentace adaptivního prahování nebo upravit automaticky určený práh pro daný snímek. Náhled druhé metody lze zobrazit jejím změněním v panelu Typ segmentace. Dvojitým kliknutím na název snímku v seznamu nebo kliknutím na tlačítko Segmentace vybraného snímku se provede jeho segmentace s upraveným nastavením.
5. Pokud dojde při segmentaci k chybě zobrazí se podokno s upozorněním (Obrázek B.2).
Obrázek B.2: Chyba při segmentaci
6. Je-li ve výsledku některý objekt chybně označen jako oblast zájmu (kost), lze takovéto objekty odstranit kliknutím na tlačítko Ruční odstranění objektů po segmentaci. Kurzor myši se změní a kliknutím na vybrané objekty k odstranění dojde k jejich označení. Poslední objekt k odstranění označíte pravým tlačítkem myši, a tím dojde k ukončení výběru. Při chybně označeném objektu můžete tento výběr odstranit při vybírání objektů tlačítkem Backspace na klávesnici a pokračovat dále s výběrem objektů.
7. Podobným postupem je zaplnění děr po segmentaci, které provedete pokud některá díra v nasegmentované oblasti by měla odpovídat kosti. Kliknete na tlačítko Ruční zaplnění děr po segmentaci a kurzorem myši opět vyberete díry pro zaplnění. Postup je stejný jako při odstranění objektů.
8. Nechcete-li segmentaci provádět snímek po snímku, můžete si vyzkoušet segmentaci na jednom či více snímcích, nastavit parametry segmentace a kliknutím na tlačítko Segmentace všech snímků spustit segmentaci všech snímků v seznamu od začátku. Dojde k přepsání již nasegmentovaných snímků. Zastavit automatickou segmentaci lze kliknutím na tlačítko Zastavení segmentace.
9. V seznamu nasegmentovaných snímků můžete vybráním snímku zobrazit snímek a dvojitým kliknutím se zobrazí uložený výsledek segmentace. Na vybraném snímku můžete provést ruční odstranění vybraných objektů a zaplnění děr.
10. Pro uložení výsledku do souborů kliknete na tlačítko Uložení 3D matice.
Pokud nejsou nasegmentovány všechny snímky ze seznamu jste o této skutečnosti informováni podoknem s upozorněním (Obrázek B.3). Dále dojde k otevření okna pro zadání názvu ukládaného souboru ve formátu MAT(Obrázek B.4).
Obrázek B.3: Chyba při ukládání 3D matice
Obrázek B.4: Okno pro uložení souboru