Page 27 - IFM_201401

Inżynier i Fizyk Medyczny 1/2014 vol. 3

25

diagnostyka obrazowa

/

medical diagnosis

artykuł naukowy

/

scientific paper

wnosi element niemierzalny, niejednoznaczny, niepowtarzalny

w naszą zdolność rozumienia, pozostawiając coś do powiedzenia

naszym naturalnym, niepoznanym do końca zdolnościom.

Wśród konkretnych rozwiązań, warto zwrócić uwagę na kon-

cepcję uogólnionej, skalowalnej względem różnych form zobra-

zowań reprezentacji informacji integrowanej z semantycznymi

modelami (ontologie). Zasadniczym celem jej konstrukcji jest

uproszczenie zbyt złożonej, wielowymiarowej natury współcze-

snych danych obrazowych [7]. Nadmiarowości i niejednoznacz-

ności przestrzeni wizualnych i obliczeniowych cech obrazowych

odpowiada uporządkowana struktura uproszczonej i zoriento-

wanej semantycznie reprezentacji. Takie podejście nawiązuje

do dynamicznie rozwijających się w ostatnich latach technologii

semantycznych [8, 9].

Semantyczny poziom opisu obrazów jest z natury uogólniony

(przyjmując pewien model formalnego opisu morfologii, funkcji

i patologii np. w formie ontologii) i skalowalny abstrahując od

specyfiki poszczególnych modalności i ograniczeń poszczegól-

nych systemów obrazowania. Skalowalność na niższym poziomie

uzyskiwana jest za pomocą deskryptorów cech semantycznych

(a więc zintegrowanych z poziomem wyższym), będących nume-

rycznymi odpowiednikami komponentów treści obrazowej obję-

tych formalnym modelem ontologii. Czynnikiem uogólniającym

jest konstrukcja tych deskryptorów na bazie rozwinięć sygnału

w zbiorze skalowanych funkcji elementarnych – wektorów dobie-

ranych ze słowników metodami optymalizacji z kryteriami i regu-

laryzacją zapewniającymi wiarygodność i reprezentatywność de-

skryptorów. Kluczem jest skuteczna integracja poprzez formalną

fuzję modeli semantycznych (symboliczno-językowych, specjali-

stycznej abstrakcji) i numerycznych ekstraktorów komponentów

treści istotnej (obliczeniowych, sygnałowych, matematycznych).

Klasyczny schemat komputerowego przetwarzania obrazów

obejmuje kolejno: a) ulepszanie obrazówwzakresie formy i klasycz-

nych kryteriów jakościowych, b) wstępną segmentację, ekstrakcję

czy rozpoznanie obiektów i obszarów zainteresowania, c) ekstrak-

cję cech globalnych obrazów oraz cech wydzielonych obiektów

i obszarów, d) rozpoznanie klasy obiektów istotnych oraz katego-

rii obiektów nieistotnych, poprzez przypisanie obiektom właści-

wej kategorii semantycznej, użytecznej w danym zastosowaniu,

dodatkowo rozpoznanie istotnych uwarunkowań występowania

przekazu obiektowego, e) rozumienie, odpowiadające wizualnemu

rozpoznaniu wymowy (znaczenia) zobrazowanego świata, prezen-

towanej sceny rzeczywistości w określonych kategoriach użytko-

wania – przykładowo bez trudu odróżnimy zdjęcie z wyścigu samo-

chodowego od obrazu ukazującego sytuację na drodze – nie sama

obecność samochodów, ale ich wygląd, pewne elementy otocze-

nia decydują o właściwym sklasyfikowaniu zdjęcia.

Kluczowe w rozumieniu – rozpoznaniu wymowy sceny jest

odwołanie do pojęcia obrazu jako okna na świat, nawiązanie do

szerszej wymowy treści nieco wybiórczo obrazowanego wycin-

ka rzeczywistości poprzez szereg skojarzeń czerpiących z do-

świadczenia, dotychczasowego poznania/poznawania świata

przez umysł.

Modele rozumienia świata,

czyli figury Platona, geony i Sparse-Land

Obrazy są mierzonym widokiem świata; rejestrowane w danej

chwili, ustalonej płaszczyźnie, warstwie czy podprzestrzeni

stanowią jedynie ograniczony rzut ciągłej (w więc w swym wy-

miarze nieskończonej) rzeczywistości. Model obrazu winien

więc nawiązywać do modelu świata i określonych form pomiaro-

wych. Nie można o tym zapomnieć, ustalając reguły rozumienia

obrazów. Z drugiej strony nie można abstrahować od zdolności

poznawczych ludzkiego umysłu, tak przecież złożonych i niejed-

noznacznych. Odwołując się przykładowo do filozofii Platona,

nie sposób zbudować jednoznacznego modelu ludzkiej myśli

i postrzegania, prowadzących do rozumienia świata.

Platon twierdził, że myśl, wbrew panującemu mniemaniu, jest

od postrzegania niezależna – choć występuje po postrzeżeniu, nie

opiera się na nim. Postrzeganie jest okazją do uświadomienia sobie

pojęć, ale nie jest materiałem ani podstawą do ich wytwarzania.

Nie wywołuje pojęć, lecz jedynie je przypomina. To, że posiadamy

wiedzę, zanim jeszcze zetknęliśmy się zmysłami z rzeczywistością,

potwierdzają fakty. Oto ludzie na trafnie postawione pytania sami

z siebie znajdują trafne odpowiedzi; odnajdują np. w ten sposób

własności figur geometrycznych, choć nie uczyli się poprzednio

geometrii. Obok wiedzy opartej na postrzeganiu istnieje inna wie-

dza, która postrzeganiewyprzedza. Podczas gdy tamta formuje się

stopniowo, ta jest dana od urodzenia, wrodzona.

Według Platona materia zbudowana jest z całostek i nie jest

podzielna, a całostki te mają charakter idealny. Nie są bowiem

ciałami stałymi, lecz figurami geometrycznymi. Atomy materii

mają kształt najpiękniejszych brył, czyli wielościanów forem-

nych (Rys. 1). Uznał, że cała rzeczywistość jest zorganizowana

jako odbicie podstawowych figur geometrycznych, czyli form

najdoskonalszych.

Rys. 1

Pięć doskonale symetrycznych figur Platona – podstawa modelu wszechświa-

ta, może też przestrzennych obrazów?

Źródło: Wikipedia.

Pewnym nawiązaniem do platońskich koncepcji w kontekście

rozumienia obrazów jest teoria geonów (

geons

), czyli geome-

trycznych niezmienników postrzegania i rozpoznawania percep-

cyjnego obiektów według zdolności HVS (

Human Visual Systems

)

[10] (Rys. 2). Przyjęto, że cechy ludzkiego systemu widzenia

kształtują zdolności poznania, w tym postrzegania i rozumienia

Page 27 - IFM_201401_v9 150