Özellik çıkarma, üzerinde karar verme veya sınıflandırma gibi işlemlerin yapılacağı bölgeye ait niteleyici bileşenlerin oluşturduğu vektörel kümenin elde edilmesidir. Bu aşama, karar verme aşamasından önce gelen ve doğru sonucun elde edilmesinde önemli bir etkiye sahiptir. Zira hatalı olarak elde edilecek bir özellik vektörü karar verme işleminin de hatalı olmasına yol açacaktır.
Bu çalışmada ön işlem aşamasından geçmiş aksiyal ve sagital MR görüntüleri üzerinde iki farklı özellik çıkarma işlemi yapılmıştır. Sagital MR görüntülerinde aktif şekil model yöntemi kullanılarak disk bölgelerine ait ilk özellik vektörleri oluşturulmuştur. Aksiyal MR görüntülerinde ise spinal kanal bölgesi ile sağ ve sol lateral kanalların biçimsel özellikleri manuel olarak ölçülerek ikinci özellik vektörü oluşturulmuştur. Ayrıca yine sagital MR görüntülerinden her bir bir disk için yükselik, genişlik ve parlaklık değerleri ölçülmüştür. Aşağıda özellik çıkarım işlemleri detaylı olarak anlatılmıştır.
5.1 Aktif Şekil Modeli
Aktif şekil modeli (AŞM) görüntü bölütleme, özellik çıkarma, görüntü içinden nesne ayırt etmek gibi durumlarda kullanılan imgeler üzerinde konumlandırma yapan popüler bir yöntemdir. AŞM model tabanlı yaklaşımlardan biridir. Şekil ve profil olmak üzere iki modelden oluşmaktadır. Şekil modeli eğitim setinde yer alan şekillerin değişimlerini tanımlar (Oktay, 2011). Profil modeli ise profil şeklini oluşturan her bir nokta etrafındaki gri seviyeli doku bilgisini temsil eden istatistiksel verileri oluşturur. Şekil ve profil modelleri eğitim aşamasında oluşturulur. Arama aşamasında deneme resimleri şekillerin konumlandırılmasında kullanılır (Ayhan, 2013).
5.1.1 Şekil modelinin oluşturulması
Şekil modelinin oluşturmaktaki amaç aktif şekil modeli kullanarak bir objeyi sınama imgeleri üzerinde konumlandırmadır. Şekil modelini oluşturmak için tarz değişimleri iyi yansıtan bir eğitim seti kullanılmalıdır.
Nirengi noktalarının eğitim setindeki imgeler üzerinde el ile işaretlenmesi,
İşaretleme işlemi ile oluşturulan, şekillerin hizalanması (ölçek, konum ve dönme açısı farklılıklarının ortadan kaldırılması işlemi)
Şekil değişimlerine ilişkin istatistiki verinin elde edilmesi Şekillerin işaretlenmesi şöyle olur:
Önce N adet d boyutlu nirengi noktalarından oluşan bir küme bir objenin şeklini meydana getirmektedir. Sonra bu noktalar (nirengi noktaları) seçilirken eğitim setindeki bütün imgeler için değişmeyen bölgeler üzerinden ya da etrafından seçilmelidir. Bu bölgeler genellikle, objenin genel şeklini ve karakteristiğini yansıtmalıdır.
Obje şeklinin iyi bir şekilde tanımlanabilmesi için uygun sayıda ve en iyi tanımlayacak sayıda ve nitelikte noktalar belirlendikten sonra, veri setinde yer alan bütün imgeler üzerinde bu noktalar tek tek el ile işaretlenmelidir. İşaretlemeyi yapanlar noktaların tutarlı ve özenli bir şekilde işaretlenmesi için gerekli dikkati göstermelidirler.
Bir objeyi, N *d uzunluğunda bir vektör ile matematiksel ifade edebiliriz. Örneğin, 2 boyutlu noktalardan oluşan (d=2) bir s şekilde Eşitlik 5.1’deki gibi gösterilebilir: T N N y y y x x x s( 1, 2,..., , 1, 2,..., ) (5.1)
Burada (xi,yi),i-inci noktanın koordinatlarıdır. T, ters alma işlemidir. Eğitim setinde
yer alan K tane imge için şekil vektörleri (sj, j1,2,3,...,K)elde edilir (Ayhan, 2013).
5.1.2. Profil modelin oluşturulması
Profil modelin oluşturulma sebebi, nirengi noktalarının etrafındaki dokunun özniteliğini çıkartmaktır. Profil model bir diğer ifade ile bir nirengi noktasının etrafındaki görünümün nasıl olması gerektiğini belirlemek için oluşturulur.
Sınama imgelerinde şekli konumlandırılırken, noktalar etrafında örneklenen doku ile profil model ile elde edilen doku bilgisi karşılaştırılır ve bu karşılaştırma sonucunda noktanın konumu güncellenir. Böylece, noktalar her adımda en uygun yere taşınarak objeye en benzer şekil elde edilir (Ayhan, 2013).
5.1.3. Aktif şekil modeli ile özellik çıkarımı
Aktif şekil model medikal verilerde özellik çıkarımı ve segmentasyon için başarıyla uygulanabilmektedir.
Bir diskin şekli, onların sağlık durumları hakkında önemli ipuçları verir. Sağlıklı lomber intervertebral disklerin sagital görünümü elips şeklindedir. Disklerde meydana gelen anormalite durumlarına göre bu elips şekli değişip bozulmaktadır. Diskteki şekil değişmelerinin tespiti için çalışmada aktif şekil modeli ile özellik çıkarımı yapılmıştır. Bu amaçla disk üzerinde sekiz adet sınır noktası belirlenmiştir (Şekil 5.1).
(a)
(b)
Şekil 5.1. AŞM ile özellik çıkarımı için sınır noktalarının işaretlenmesi
Belirlenen 8 adet sınır noktasının iki boyutlu koordinat değerleri (2x8=16) özellik vektörü olarak alınmıştır. Bu özellik vektörü her bir resim için ayrı ayrı elde edilmiştir.
5.2 Biçimsel Özellik Çıkarma
Biçimsel özellik çıkarımı işleminde manuel olarak sınırlar belirlenmiştir. Bu sınırlar içerisinde uzman doktorun teşhiste göz önünde bulundurduğu 8 adet ölçüm gerçekleştirilmiştir. Ölçümler yapılırken dikkat edilen sınır çizgileri (Şekil 5.2) aşağıda belirtilmiştir:
- İntervertebral disk ile spinal kanal arası (A Sınırı). - Spinal Kanal ile sağ ligamentin kesişen kısım (B Sınırı). - Spinal kanal ile sol ligamentin kesişen kısmı (C Sınırı). - Spinal kanalı çevreleyen sınır (D Sınırı).
Şekil 5. 2 Özellik çıkarımı için oluşturulan sınır çizgileri
Bu sınırlara göre manuel olarak 8 adet ölçme yapılmıştır (Şekil 5.3). Bunlar: 1) A sınırı ile B sınırı arasında kalan ve sol lateral kanal genişliği
2) A sınırı ile C sınırı arasında kalan sağ lateral kanal genişliği
D sınırı içerisinde (spinal kanal bölgesi) kanalın orta noktası referans alınarak 6 adet ölçme yapılmıştır. Bunların 3 tanesi dikey uzunluk, 3 tanesi ise yatay genişlik değerlerini vermektedir.
3) Spinal kanalın dikey orta noktasına göre sol kısımda kalan dikey uzunluk 4) Spinal kanalın orta noktasından geçen dikey uzunluk
5) Spinal kanalın dikey orta noktasına göre sağ kısımda kalan dikey uzunluk 6) Spinal kanalın dikey orta noktasına göre sol kısımda kalan yatay genişlik 7) Spinal kanalın orta noktasından geçen yatay genişlik
8) Spinal kanalın dikey orta noktasına göre sağ kısımda kalan yatay genişlik
Özellik vektöründe yer alan sekiz adet özelliğin isimleri şu şekildedir: 1. Sağ lateral kanal genişliği
2. Sol lateral kanal genişliği 3. Kanal sağ yüksekliği 4. Kanal dikey çapı 5. Kanal sol yüksekliği 6. Kanal üst genişliği 7. Kanal yatay çapı 8. Kanal alt genişliği