تقطیع تصاویرMRI مغزی توسط الگوریتم کلونی مورچههای بهبود یافته

مغز انسان از سه نوع بافت متفاوت: ماده سفید، ماده خاکستری و مایع مغزی-نخاعی تشکیل شده است. هرگونه تغییری در این بافتها باعثایجاد فرایندهای فیزیولوژیکی و یا بیماریهای خاصی میگردد که با بررسی این تغییرات، میتوان نوع فرایند یا شدت بیماری را فهمید. تومورنوعی از رشد غیرعادی سلولها یا همان سرطان است. سرطان از یک سلول شروع شده و تبدیل به یک توده میگرد د. بطور کلی تومورهایمغزی شکل و اندازههای متفاوتی دارند که از یک نمونه به نمونه دیگر متفاوت است و از هیچ الگوی مشابه و یا نمونههای آموزشی تبعیت نمی-کند. تصویربرداری پزشکی یکی از ارزشمندترین ابزارهای تشخیص بالینی و تحقیقات پزشکی است. قابل اعتمادترین روش تشخیص مشکلاتمغزی از جمله تومورهای سرطانی استفاده از تصویربرداری تشدید مغناطیسی است. بدلیل حساس بودن تفسیر اینگونه تصاویر و نیز برایکاهش احتمال خطا در تفسیر، استفاده از ابزاریهای محاسباتی مانند دستگاههای کمک پزشکی میتواند برای رادیولوژیس تها بسیار مفیدباشد. بکارگیری تکنیکهای پردازش تصویر و ماشین بینایی پزشکی در ساخت اینگونه دستگاهها ضروری است. اولین گام در تحلیل تصویر وشناسایی الگو، تقطیع تصویر است که یکی از مشکلترین عملیات پردازش تصویر بوده و گامی اساسی در جهت تشخیص و معالجه بیماریهایمغزی از جمله تومورها میباشد. تقطیع تصاویر MRI با توجه به نوع بافت در ماده سفید، ماده خاکستری و مایع مغزی-نخاعی امکان تخمینساختار مغز را فراهم میکند. در این مقاله از روشی به نام کلونی مورچهها که بر مبنای فرایند زیستی مورچ هها شکل گرفته، برای تقطیعتصاویر MRI مغز استفاده شده است. این الگوریتم از مطالعات انجام شده بر روی کلونی مورچهها الهام گرفته است. این الگوریتم برای اولین بار توسط دریگو و همکارانش برای حل مسائل بهینهسازی ارائه شد. جالبترین رفتار مورچهها نحوه یافتن کوتاهترین مسیر میان منابع غذایی وآشیانه و ترشح مادهای به نام فرومون است که میزان آن به طول مسیر و کیفیت ماده غذایی یافته شده بستگی دارد[1] بقیه مورچهه ا نی ز بو ی فرومون را احساس کرده و جذب مسیر مورد نظر میشوند و مقدار فرومون در آن مسیر را تقویت میکنند. مسیرهای کوتاهتر فرومون بیشتری گرفته و این بدان معناست که مورچهها بیشتر متمایل به حرکت در آن مسیر هستند، بدین ترتیب کوتاهترین مسیر توسط مورچ هه ا انتخا ب میشود. البته این ماده در مدت زمان کوتاهی تبخیر میشود اما برای مدت کوتاهی نیز بعنوان رد مورچه بر سطح زمین باقی میماند. با گذشت زمان فرومون بیشتری تبخیر شده و احتمال انتخاب یک مسیر کاهش مییابد. در این مقاله با بهبود نحوه توزیع فرومون و همچنین تعیینجهت حرکت بهینه بعدی در تابع احتمال انتخاب همسایهها، کارایی الگوریتم در تقطیع تصاویر مغزی افزایش یافته است. ابتدا ماتریس فرومون اولیه متناسب با ابعاد تصویر ایجاد شده، سپس متناسب با ابعاد تصویر، تعدادی مورچه در نظر گرفته میشود. هر مورچه با استفاده از یک تابعاحتمال گفته شده بهترین مکان بعدی (پیکسل تصویر) را انتخاب کرده و پس از آن مقدار فرومون پیکسل انتخاب شده توسط این مورچهبروزرسانی میشود. بروزرسانی مقدار فرومون پیکسلهای انتخاب شده توسط یک مورچه بر اساس یک مقدار آستانه مناسب است. در نهایت بااستفاده از ماتریس فرومون نهایی بدست آمده تصویر تقطیع شده بدست میآید