65ª Reunião Anual da SBPC

A. Ciências Exatas e da Terra - 2. Ciência da Computação - 3. Computação Gráfica

Detecção de Lesões Vermelhas em Imagens de Fundo do Olho

Luiza Dri Bagesteiro - Universidade Federal do Pampa Daniel Welfer - Prof. Dr./Orientador - Universidade Federal do Pampa

INTRODUÇÃO:

A avaliação da retina pode fornecer informações sobre a presença de doenças oculares tais como glaucoma e degeneração macular. Além disso, doenças sistêmicas crônicas, tais como pressão arterial elevada e diabetes também podem ser detectadas através das condições da retina. Alguns sintomas dessas doenças aparecem na retina na forma de lesões brancas ou vermelhas. As lesões vermelhas são, normalmente, microaneurismas ou hemorragias, que são sinais típicos de diabetes e hipertensão, além de ser o principal indicador da Retinopatia Diabética (RD). Assim, é importante realizar a detecção de lesões vermelhas na retina, pois elas podem revelar doenças que ainda não causaram sintomas, como é o caso da RD, que tem pouco ou nenhum sintoma nos estágios iniciais, até ocorrer perda visual. No entanto, detectar essas lesões vermelhas não é uma tarefa fácil, pois microaneurismas e hemorragias possuem diversos tamanhos e formas, e também porque certas estruturas normais da retina podem ser confundidas com lesões vermelhas, como é o caso da fóvea e dos vasos sanguíneos.

OBJETIVO DO TRABALHO:

Diante disso, o presente trabalho tem como objetivo geral realizar a detecção automática de lesões vermelhas em imagens de fundo do olho. Como objetivos específicos citam-se a comparação dos resultados obtidos com a detecção manual realizada por um especialista e a quantificação da detecção das lesões vermelhas com base nas medidas de sensitividade e especificidade.

MÉTODOS:

O método elaborado neste trabalho é dividido em duas etapas. A primeira etapa realiza uma detecção preliminar das lesões vermelhas, isto é, uma detecção dos candidatos à lesão. Na segunda etapa é realizada a detecção refinada das lesões, com base nos candidatos detectados anteriormente. Na primeira etapa de detecção, utilizou-se o canal verde da imagem original, pois possui um alto contraste das lesões vermelhas. Para detectar os candidatos à lesão, aplicou-se o realce de contraste denominado CLAHE em conjunto com diversos operadores morfológicos que visam detectar apenas as estruturas escuras da imagem da retina, como as lesões vermelhas presentes, os vasos sanguíneos e a região da fóvea. Assim, a imagem final da primeira etapa de detecção é uma imagem binária contendo a detecção das estruturas citadas anteriormente. Na segunda etapa de detecção ocorre o refinamento dos objetos detectados na etapa anterior. Dessa forma, esta etapa detecta e remove os vasos sanguíneos baseando-se em sua circularidade, além de realçar estruturas detectadas anteriormente e, por fim, detectar e remover a região da fóvea. O resultado final desta etapa é uma imagem binária contendo as lesões vermelhas detectadas.

RESULTADOS E DISCUSSÃO:

O método desenvolvido foi testado em 89 imagens do banco de imagens público DIARETDB1, onde obteve uma média de 75.82% de sensitividade e 93.49% de especificidade. Em adição, o tempo médio de processamento por imagem foi de 19 segundos. É importante mencionar os aspectos positivos do método desenvolvido: a) a utilização de operadores morfológicos adaptativos, que realizam a binarização de acordo com a imagem que está sendo processada, e não de acordo com um valor de limiar já definido e b) o baixo tempo de processamento médio por imagem, que mostra que o método poderia ser útil no auxílio de avaliação de um grande número de imagens. No entanto, o método apresentou problemas que devem ser mencionados: a) a extração dos vasos sanguíneos foi a maior limitação do método, pois alguns vasos não foram removidos da imagem, afetando tanto a sensitividade como a especificidade e b) a detecção de pequenas lesões vermelhas (microaneurismas) também foi um problema pois muitas delas não foram identificadas devido ao seu tamanho ou foram removidas da imagem por estarem muito próximas aos vasos sanguíneos.

CONCLUSÕES:

Este trabalho teve por objetivo realizar a detecção automática de lesões vermelhas em imagens de fundo do olho. Para atingir esse objetivo, desenvolveu-se um método de detecção baseado em operadores morfológicos, que atingiu um valor médio em sensitividade (75,82%) e um alto valor em especificidade (93,49%). Esse valor médio em sensitividade deve-se a diversos problemas que ocorrem em detecção de lesões vermelhas, a saber: detecção e remoção dos vasos sanguíneos, detecção de lesões pequenas, e detecção e remoção da fóvea. De qualquer forma, cabe ressaltar que os objetivos propostos neste trabalho foram atingidos. Além disso, é importante deixar claro que o método desenvolvido não pode ser utilizado de forma isolada no processo de detecção de lesões vermelhas, isto é, seu funcionamento deve ser assistido por um especialista em oftalmologia, pois ele é apenas um mecanismo de auxílio.

Palavras-chave: processamento de imagens, morfologia matemática, lesões no fundo do olho.