بهبود تخمين سن از تصاوير پانوراميك دندان مبتني بر اصلاح كنتراست تصوير با روش آنتروپي مكاني

Improving Age Estimation of Dental Panoramic Images Based on Image Contrast Correction by Spatial Entropy Method

در دندان‌پزشكي قانوني، تخمين سن با استفاده از راديوگراف دندان صورت مي‌گيرد. هدف ما، خودكاركردن اين مراحل با استفاده از پردازش تصوير و تكنيك‌هاي تشخيص الگو است. با داشتن راديوگراف دندان، كانتور استخراج شده و ويژگي‌هايي مانند عرض اپكس (apex) و طول دندان از آن استخراج مي‌شود كه در تخمين سن مورد استفاده قرار مي‌گيرد. افزايش بهينه وضوح تصاوير راديوگرافي، مرحله مهمي در استخراج كانتور و تخمين سن است. در اين مقاله، هدف بهبود وضوح تصوير به منظور استخراج ناحيه مناسب و قطعه‌بندي مناسب دندان است كه در نتيجه منجر به تخمين سن بهتري مي‌شود. در اين مدل، به دليل پايين‌بودن وضوح تصاوير راديوگراف، به منظور افزايش دقت استخراج ناحيه مورد نظر هر دندان (ROI)، وضوح تصوير با استفاده از آنتروپي مكاني كه مبتني بر توزيع مكاني شدت روشنايي پيكسل‌هاست، به همراه روش‌هاي افزايش وضوح ديگر مانند هرم‌هاي لاپلاسين، افزايش مي‌يابد. افزايش وضوح تصوير، منجر به استخراج ROI مناسب و حذف نواحي ناخواسته مي‌شود. پايگاه داده مورد استفاده در اين پژوهش، 154 راديوگراف پانوراميك نوجوانان است كه 73 نفر آن مرد و 81 نفر آن زن هستند. اين پايگاه داده از دانشگاه علوم پزشكي بابل تهيه شده است. نتايج نشان مي‌دهد با استفاده از روش‌هاي قطعه‌بندي دندان ثابت و فقط با اعمال روش پيشنهادي مؤثر در بهبود وضوح تصوير، استخراج ROI مناسب از 66% به 78% افزايش يافت كه بهبود خوبي را نشان مي‌دهد. سپس ROI استخراج‌شده، تحويل بلوك قطعه‌بندي و استخراج كانتور مي‌شود و پس از استخراج كانتور، تخمين سن صورت مي‌گيرد. تخمين سن صورت‌گرفته با استفاده از روش پيشنهادي، در مقايسه با روشي كه از الگوريتم پيشنهادي در افزايش وضوح تصوير استفاده نمي‌كند، به مقدار تخمين دستي سن نزديك‌تر است.

In forensic dentistry, age is estimated using dental radiographs. Our goal is to automate these steps using image processing and pattern recognition techniques. With a dental radiograph, the contour is extracted and features such as apex, width and tooth length are determined, which are used to estimate age. Optimizing the resolution of radiographic images is an important step in contour extraction and age estimation. In this article, the aim is to improve the image resolution in order to extract the appropriate area and proper segmentation of the tooth, which makes it possible to estimate age better. In this model, due to the low resolution of radiographic images, in order to increase the accuracy of extracting the desired area of each tooth (ROI), the image resolution increases using spatial entropy based on the spatial distribution of pixel brightness, along with another increasing resolution method, like the Laplacian pyramids. Increasing the resolution of the image leads to the extraction of appropriate ROI and the removal of unwanted areas. The database used in this study is 154 adolescent panoramic radiographs, of which 73 are male and 81 are female. This database is prepared from Babol University of Medical Sciences. The results show that by using fixed tooth segmentation methods and only by applying the proposed effective method to improve image resolution, the extraction of appropriate ROI increased from 66% to 78% which shows a good improvement. The extracted ROI is then delivered to the segmented block and the contour extracted. After contour extraction, age is estimated. The age estimation using the proposed method is closer to the manual age estimate compared to the method that does not use the proposed algorithm to increase the image resolution.