Technische Universiteit Eindhoven

14 september 2005

PERSBERICHT

De computer beter leren zien

Vergeleken met de mens leven computers nog in het land der blinden. Ondanks geavanceerde digitale videocameras, dikke grafische kaarten en krachtige processoren loopt de computer bij de analyse van beelden nog mijlenver achter bij de mens. Vraag een computer bijvoorbeeld niet om uit een foto van het Mikado-spel de afzonderlijke stokjes te herkennen of om de rijkgelaagde Escher-tekeningen te begrijpen. Dankzij promovendus Ir. Remco Duits kan daar verandering in komen. Hij heeft de fysieke werking van ons visuele systeem wiskundig kunnen nabootsen, en daarmee de computer een stuk intuïtie gegeven. Duits verdedigt zijn proefschrift woensdag 14 september 2005 aan de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e).

MRI-scans
Een optimale beeldkwaliteit van medische beelden (zoals echos, CT- of MRI-scans) is in de gezondheidszorg van levensbelang. Veel onderzoek vindt dan ook plaats naar het vergroten van de resolutie van de beelden, en het met de computer beter zichtbaar maken van moeilijk herkenbare kenmerken van ziekteprocessen. Omdat de klassieke lichtkast nu bijna overal vervangen is door een computer, is de vraag door artsen naar computer-ondersteuning fors toegenomen. De computer loopt daarbij echter tegen fundamentele grenzen aan, die met het vergroten van de resolutie of de rekenkracht niet op te lossen zijn. Computers zijn bijv. nog nauwelijks in staat uit brokkelige contourfragmenten het geheel te herkennen, laat staan hele patronen te herkennen.

Cartoon
Mensen kunnen dingen wonderbaarlijk goed herkennen, zelfs als een groot gedeelte van wat ze moeten zien ontbreekt, omdat het achter iets anders zit of doorspekt is met ruis. Contouren spelen hier een essentiële rol, zoals we ons realiseren als we een cartoon herkennen. Hoe werkt dit nu wiskundig? Remco Duits: Mijn onderzoek is met name gericht op zowel de oriëntatie als de grootte (schaal) van de lijnen en contouren. De hersenen lijken speciale detectors te hebben die specifiek langs de patronen of lijnen in een bepaalde richting lopen. Dit verschijnsel heb ik met nieuwe wiskundige algoritmen gemodelleerd.

Zieke nieren
Door deze wiskundige modellering van Duits kunnen computers nu, voor het eerst, onderbroken contouren of zwakke patronen in beelden herkennen en op te vullen. De theorie is toegepast in diverse medische beeldverwerking applicaties zoals b.v. het veel beter zichtbaar maken van opnamen van catheters bij hartcatheterisaties, en het kwalitatief veel beter aflijnen van de contouren van bijvoorbeeld zieke nieren in 2D echografie beelden.

Exotische wiskunde
De promovendus aan de faculteit Biomedische Technologie van de TU/e heeft naast het toepassen van bestaande wiskunde in de beeldanalyse ook nieuwe wiskunde moeten ontwikkelen omdat de toepassing daar om vroeg. Omdat de perceptuele organisatie van ons eigen visueel systeem zo complex in elkaar steekt, moest ik soms mijn toevlucht nemen tot ietwat exotische wiskundige gebieden waarvan vrijwel niemand had gedacht dat ze tot zinvolle toepassingen zouden leiden. Bovendien heb ik in enkele gevallen de theorieën aangepast of uitgebreid, omdat ik anders de werking van ons visueel systeem nooit kon modelleren.