تکنیک های مختلف پردازش تصویر کاربرد گسترده‌ای در حوزه دندانپزشکی دارد. از جمله این کاربردها می‌توان به تشخیص هویت بر مبنای تصاویر دندانپزشکی، تشخیص پوسیدگی های دندانی و همچنین شناسایی و بررسی ضایعات دندانی اشاره کردکه عمدتا در اطراف انتهای ریشه دندان اتفاق می‌افتد. همچنین با استفاده از تکنیک های پردازش تصویر می‌توان به دندانپزشک در تشخیص ضایعات دندانی کمک كرد كه روند درمان با کیفیت و دقت بیشتری انجام شود. عدم درمان این ضایعات، ممکن است منجر به آسیب های جدی به بافت لثه و دندان و کاهش توده استخوانی دندان شود. در این رساله، یک روش جدید بر مبنای ویژگی های تصویری دندان های تحت درمان ریشه،برای قسمت بندی و جداسازی دندانها از یکدیگر، همچنین تعیین موقعیت انتهای ریشه و در نهایت مشخص کردن ضایعات دندانی ارائه شده است. نتایج تجربی حاصل از آزمایش الگوریتم پیشنهادی روی تصاویر موجود نشان می‌دهد که علی رغم کیفیت پایین تصاویر، الگوریتم ارائه شده کارایی موثر در جداسازی دندانها از یکدیگر و تعیین محل انتهای ریشه و تشخیص ناحیه دچار ضایعات استخوانی دارد. فهرست مطالبفصل اول: مقدمه 1-1- کلیات21-2- مقدمه‌ای بر رادیولوژی دندان31-2-1- راديوگرافي سفالومتري 41-2-2- سيستم‌هاي ديجيتال راديوگرافي دندان51-2-3- راديوگرافي پري اپيكال71-2-4- راديوگرافي پانوراميك (پانوركس)81-2-5- دوربين هاي داخل دهاني91-3- تعریف مسئله91-4- نگاهی به فصول پایان نامه111-5- جمع بندي12فصل دوم: پیشینه تحقیقات 2-1- مقدمه142-2- روش‌های موجود برای جداسازی و قسمت‌بندی تصاویر دندانپزشکی162-2-1 روش سعید و همکاران172-2-2- روش انیل جین وهنگ چن26 عنوان صفحه 2-2-3- روش فانگ دین وباک هوای282-2-4- روش ویجایاکوماری و همکاران362-3- روش‌های موجود برای بررسی و تشخیص ضایعات دندانی402-3-1- روش‌های بررسی ودرمان تحلیل ریشه دندان402-3-2 روش‌های بررسی و تشخیص ضایعات دندانی اطراف انتهای ریشه412-3-2-1 روش مول و ون412-3-2-2 روش جانگ و لی442-4- جمع بندی46 فصل سوم: روش تحقیق3-1- مقدمه483-2- پیش پردازش و بهبود کیفیت تصاویر493-2-1-فیلتر همریختی.....................................523-3- بخش بندی و جداسازی دندانها523-3-1- هیستوگرام نگاشت انباره‌ای533-3-2- تخمین زاویه چرخش:553-4- تشخیص انتهای ریشه دندان:613-5- تشخیص ضایعات استخوانی اطراف ریشه دندان:643-6- جمع بندی65فصل چهارم: آزمایش‌ها و نتایج 4-1- مقدمه674-2- بررسی نتایج مرحله پیش پردازش68 عنوان صفحه 4-3- بررسی نتایج حاصل در مرحله بخش بندی دندانها734-3-1- نتایج و آزمایشات مرحله بخش بندی دندانها734-3-2- ارزیابی مراحل بخش بندی دندانها764-4- نتایج الگوریتم تشخیص انتهای ریشه دندان:824-5- ارزیابی تشخیص ضایعات استخوانی انتهای ریشه دندان844-6- جمع بندی86فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات 5-1- نتیجه گیری و پیشنهادات برای کارهای آینده88 فهرست منابع90 فهرست جداول عنوان و شماره صفحهجدول 2-1-جدول تصمیم گیری بر اساس مجموعه‌های فازی23جدول 2-2-نتایج الگوریتم فانگ دین و باک هوای 35جدول 4-1-نتایج الگوریتم پیشنهادی78 فهرست شکل‌ها شکل 1-1-ساختمان دندان3شکل 2-1-نمونه ای از تصویر رادیوگرافی سفالومتری5شکل 2-2-نمونه‌ای از تصویر رادیوگرافی پری اپیکال8شکل 2-3-نمونه‌ای از تصویر رادیوگرافی پانورامیک9شکل 2-1-هیستوگرام پروفایل سطری و ستونی و فواصل بین دندانی در تصویر.....18شکل 2-2-اعمال عملگر بالاکلاه روی تصویر به همراه پروفایل دندانها فواصل بین دندانی ...19شکل 2-3-هیستوگرام انباره‌ای تصویر دینویز شده20شکل 2-4-مراحل باینری کردن تصویر به ازای هر سه حد آستانه21شکل 2-5-مجموعه های فازی تعریف شده23شکل 2-6-نتایج بخش بندی تصاویر رادیوگرافی بایت وینگ24شکل 2-7-نتایج بخش بندی تصاویر پیش پردازش شده رادیوگرافی بایت وینگ24شکل 2-8-نتایج بخش بندی تصاویر رادیوگرافی پری اپیکال25شکل 2-9-تصویر ورودی وهیستوگرام افقی نظیر آن27شکل 2-10-تشخیص مرز بین دندان‌های فک بالا و پایین به کمک تابع اسپیلاین27شکل 2-11-جداسازی دندان‌های مجاور در فک بالا28شکل 2-12-آناتومی یک دندان30شکل 2-13-نمونه هیستوگرام افقی تصویر31شکل 2-14-تقسیم تصویر بایت وینگ به چهار قسمت و خط جداکننده فکین .....................32شکل 2-15-برخی از نتایج بخش بندی موفق دندانها درتصاویر بایت‌وینگ 34شکل 2-16-برخی از نتایج بخش بندی ناموفق دندانها در تصاویر بایت وینگ34شکل 2-17-نتایج الگوریتم فانگ دین و باک هوای35شکل 2-18-نمودار گرافیکی نتایج حاصل از جدول 2-235شکل 2-19-هیستوگرام نگاشت انباره‌ای سطری و ستونی در روش فوق39شکل 2-20-نمونه موفقیت آمیز از یک تصویر بخش بندی شده به روش فوق39شکل 2-21-دندان دچار تحلیل ریشه41شکل 2-22-مراحل هفت گانه تشخیص ضایعه استخوانی43شکل 2-23-شمای کلی ROI45شکل 3-1-پیش پردازش ابتدایی تصویر55شکل 3-2-نمونه‌ای از تصاویر جمع آوری شده57شکل 3-3-تصویر دی نویز شده و نمودار پروفایل سطری متناظر با آن59شکل 3-4-الگوریتم محاسبه زاویه چرخش60عنوان صفحه شکل 3-5-اعمال زاویه چرخش بر روی تصاویر61شکل 3-6-بلوک دیاگرام تشخیص انتهای ریشه64شکل 4-1- نتایج پیش پردازش اولیه تصویر70شکل 4-2-مراحل پیش پردازش نهایی بر روی تصویر72شکل 4-3-اثر به کاربردن فیلترهای آرام کننده بر هیستوگرام تصویر73شکل 4-4-مراحل الگوریتم تخمین زاویه چرخش75شکل 4-5-بعضی از نتایج حاصل از بخش بندی تصاویر76شکل 4-6-نتایج بخش بندی الگوریتم پیشنهادی78شکل 4-7-الگوریتم سعید و همکاران 79شکل 4-8-مقایسه الگوریتم پیشنهادی را با روش سعید و همکاران80شکل 4-9-نمونه‌ای ازتصاویر که روش‌های موجود قادر به جداسازی آن نمی‌باشند81شکل 4-10-تکرار دوبار الگوریتم چرخش82شکل 4-11-مراحل الگوریتم تشخیص انتهای ریشه..........................................................................83 شکل 4-12- عملکرد الگوریتم تشخیص انتهای ریشه84عنوانشکل 4-13-مراحل تشخیص ضایعان استخوانی اطراف انتهای ریشه دندان 85شکل 4-14-برخی از نتایج تشخیص ضایعات دندانی85 1- مقدمه 1-1- کلیاتدندان مرکب از یک ساختمان سختی است که بافت نرم زنده‌ای را احاطه کرده است. شکل1-1 ساختمان دندان را نشان می‌دهد. قسمت نرم مرکزی دندان ، پالپ و دراصطلاح عامیانه، عصب نام دارد که شامل سلولها، عروق خونی و اعصاب می‌باشد. قسمت اعظم ساختمان دندان را عاج تشکیل می‌دهد، درون عاج فضایی وجود دارد که شامل عصب و شبکه مویرگی است که اصطلاحاً به آن پالپ گفته می‌شود. پالپ از شاخه‌های اصلی اعصاب و عروق در انتهای ریشه منشعب می‌شود و از درون کانالهایی که در ریشه وجود دارد به این فضا می‌رسد. حس، تغذیه، عاج سازی و دفاع میکروبی از اعمال پالپ بشمار می‌آیند. این بافت نرم ممکن است تحت تأثیر میکرب‌ها عفونی شده و عفونت را در مسیر ذکر شده به استخوان اطراف ریشه منتقل کند. در چنین مواردی تمام این بافت توسط دندانپزشک برداشته شده، محفظه پالپ و کانالها تمیز و به نحو مطلوبی پر می‌شود. در صورت عدم معالجه ریشه دندان سیر بیماری نهایتاً منجر به کشیدن و یا از دست دادن دندان خواهد شد. عوارض عدم درمان شامل آبسه، درد، عفونت شدید و نهایتاً از دست دادن دندان خواهد بود. اگر پالپی که آلوده شده و ملتهب و دردناک است خارج نشود و به عبارتی معالجه انجام نگردد، معمولاً درد آن بیشتر شده و بیمار را اذیت می‌کند.سرایت عفونت به استخوان انتهای ریشه باعث ایجاد کیست و یا آبسه در انتهای ریشه می‌گردد.[1] شکل 1-1- ساختمان دندان1-2- مقدمه‌ای بر رادیولوژی دنداناز دستگاه راديوگرافي دندان براي راديوگرافي داخلي دهان و دندان ها استفاده مي شود. اساس آن را تيوب خود يكسو كننده تشكيل مي‌دهد. تيوب به نحوي نصب مي شود كه بيشترين قابليت مانور را داشته باشد. اندازه نقطه كانوني تيوب كوچك است. تايمر دستگاه به طريق ساعتي يا الكترونيكي كار مي كند. يونيت‌هاي راديوگرافي دندان يونيت‌هاي راديوگرافي دندان براي تصويربرداري از دندانها، آناتومي يك دندان منفرد (يعني تاج، گردن و ريشه) و مشكلات دنداني مثل پوسيدگي در بيماران بالغ و اطفال و نيز جهت برنامه ريزي و ارزيابي مربوط به ارتودنسي به کار میروند. سه نوع تـصويربرداري قابل انجام است: راديوگرافي داخل دهاني، پانوراميك و سفالومتريك. در رادیوگرافی داخل دهانی جهت تصويربرداري بایت وينگ، پری اپيكال و اكلوزال، فيلم داخل دهان بيمار قرار مي گيرد. تصاوير راديوگرافي بايت وينگ، تاج و يك سوم فـوقـاني ريشه دندان هاي فوقاني و تحتاني را نشان مي دهد. در راديوگرافي پري اپيكال، كل ساختار دندان شامل ريشه برروي يك فيلم و آرواره هـاي فك بالا و پايين برروي فيلم‌هاي جداگانه‌اي تصوير مي‌شود. تصاوير راديوگرافي الكوزال[1]، سطح دندان هاي مياني كوچك و بزرگ را نشان مي دهد. در راديوگرافي پانوراميك، تصاوير ناحيه فك و صورت با استفاده از يك پرتوگردان و يك كاست فيلم خارجي به دست مي‌آيد. سپس قوس دنداني در يك تصوير منفرد، به صورت يك شكل بيضوي نمايش داده مي شود. يونيت هاي پانوراميك، براي تهيه تصاوير راديوگرافي محلي از ساختار دنداني به كار مي رود.1-2-1- 1-2-1 راديوگرافي سفالومتري [2]راديولوژي سفالومتري نوعي از دستگاه‌هاي راديوگرافي است كه براي تهيه تصوير جمجمه به صورت استاندارد استفاده مي‌شود. اين تكنولوژي از سال 1913 همزمان توسط دو محقق آلماني و آمريكايي معرفي شد. مهم‌ترين امتياز آن اين است كه تصاوير تهيه شده توسط اين دستگاه در زمان‌ها و مكان هاي مختلف با هم قابل مقايسه هستند. همچنین موقعيت سر و فاصله آن تا منبع اشعه و فيلم همواره ثابت است. تصاوير سفالومتري مي توانند به صورت جانبي يا خلفي- قدامي تهيه شوند كه عمده كاربرد آنها در ارتودنسي و جراحي فك و صورت است. راديوگرافي سفالومتريك يا نماي جمجمه، جهت به دست آوردن تصاويري از كل جمجه يا يك ناحيه مورد نظر به كار مي رود. شکل 1-1 نمونه‌ای از تصاویر سفالومتری را نشان می‌دهد. مطالعات سفالومتريك جهت ارزيابي رشد و تعيين پلان‌هاي درماني ارتودنتيك يا پروتزها به كار مي رود. بعضي از يونيت‌هاي پانوراميك و سفالومتريك مي‌توانند توموگرافي متقاطع، جهت تهيه تصاوير عرضي چند لايه از آرواره‌هاي فك بالا و پايين را انجام دهند.