New medical registration and segmentation techniques using information-theoretic tools

El processament d'imatges mèdiques és una important àrea de recerca. El desenvolupament de noves tècniques que assisteixin i millorin la interpretació visual de les imatges de manera ràpida i precisa és fonamental en entorns clínics reals. La majoria de contribucions d'aquesta tesi són basades en Teoria de la Informació. Aquesta teoria tracta de la transmissió, l'emmagatzemament i el processament d'informació i és usada en camps tals com física, informàtica, matemàtica, estadística, biologia, gràfics per computador, etc. En aquesta tesi, es presenten nombroses eines basades en la Teoria de la Informació que milloren els mètodes existents en l'àrea del processament d'imatges, en particular en els camps del registre i la segmentació d'imatges. Finalment es presenten dues aplicacions especialitzades per l'assessorament mèdic que han estat desenvolupades en el marc d'aquesta tesi.

Automatic mass segmentation in mammographic images

Aquesta tesi està emmarcada dins la detecció precoç de masses, un dels símptomes més clars del càncer de mama, en imatges mamogràfiques. Primerament, s'ha fet un anàlisi extensiu dels diferents mètodes de la literatura, concloent que aquests mètodes són dependents de diferent paràmetres: el tamany i la forma de la massa i la densitat de la mama. Així, l'objectiu de la tesi és analitzar, dissenyar i implementar un mètode de detecció robust i independent d'aquests tres paràmetres. Per a tal fi, s'ha construït un patró deformable de la massa a partir de l'anàlisi de masses reals i, a continuació, aquest model és buscat en les imatges seguint un esquema probabilístic, obtenint una sèrie de regions sospitoses. Fent servir l'anàlisi 2DPCA, s'ha construït un algorisme capaç de discernir aquestes regions són realment una massa o no. La densitat de la mama és un paràmetre que s'introdueix de forma natural dins l'algorisme.

Image segmentation integrating colour, texture and boundary information

La tesis se centra en la Visión por Computador y, más concretamente, en la segmentación de imágenes, la cual es una de las etapas básicas en el análisis de imágenes y consiste en la división de la imagen en un conjunto de regiones visualmente distintas y uniformes considerando su intensidad, color o textura. Se propone una estrategia basada en el uso complementario de la información de región y de frontera durante el proceso de segmentación, integración que permite paliar algunos de los problemas básicos de la segmentación tradicional. La información de frontera permite inicialmente identificar el número de regiones presentes en la imagen y colocar en el interior de cada una de ellas una semilla, con el objetivo de modelar estadísticamente las características de las regiones y definir de esta forma la información de región. Esta información, conjuntamente con la información de frontera, es utilizada en la definición de una función de energía que expresa las propiedades requeridas a la segmentación deseada: uniformidad en el interior de las regiones y contraste con las regiones vecinas en los límites. Un conjunto de regiones activas inician entonces su crecimiento, compitiendo por los píxeles de la imagen, con el objetivo de optimizar la función de energía o, en otras palabras, encontrar la segmentación que mejor se adecua a los requerimientos exprsados en dicha función. Finalmente, todo esta proceso ha sido considerado en una estructura piramidal, lo que nos permite refinar progresivamente el resultado de la segmentación y mejorar su coste computacional. La estrategia ha sido extendida al problema de segmentación de texturas, lo que implica algunas consideraciones básicas como el modelaje de las regiones a partir de un conjunto de características de textura y la extracción de la información de frontera cuando la textura es presente en la imagen. Finalmente, se ha llevado a cabo la extensión a la segmentación de imágenes teniendo en cuenta las propiedades de color y textura. En este sentido, el uso conjunto de técnicas no-paramétricas de estimación de la función de densidad para la descripción del color, y de características textuales basadas en la matriz de co-ocurrencia, ha sido propuesto para modelar adecuadamente y de forma completa las regiones de la imagen. La propuesta ha sido evaluada de forma objetiva y comparada con distintas técnicas de integración utilizando imágenes sintéticas. Además, se han incluido experimentos con imágenes reales con resultados muy positivos.

Efficacy of the Speech Intelligibility Index as an intervention tool with pediatric cancer patients

This study evaluates the Speech Intelligibility Index (SII) as a tool to describe hearing loss and predict when hearing aids would be appropriate for pediatric oncology patients who have received or are currently receiving cisplatin. The efficacy of the SII is compared to the Brock grade which is commonly used for patients with ototoxic hearing loss secondary to cisplatin treatment. The SII is a discrete measure that precisely reflects the patient’s functional hearing status and is highly correlated with the need for audiologic intervention.

The effect of nonlinear frequency compression and linear frequency transposition on speech perception in school-aged children

The primary objective of this study is to determine whether nonlinear frequency compression and linear transposition algorithms provide speech perception benefit in school-aged children.

Auditory speech-discrimination as a function of age and type of audiogram

This paper reviews a study to determine if loss of speech discrimination is related to age and patients with audiograms showing steep high-frequency losses.

Re-interpretation of early speech perception test (standard version) in Urdu language

This paper resulted in the Urdu language version of the Early Speech Perception Test(ESP).

Visual speech perception: a comparison between younger and older adults

This paper examines the visual speech processing abilities of older adults and the age-related effects on speechreading abilities.

Speech intelligibility in noise-induced hearing loss: effects of high-frequency compensation

This dissertation examines the frequency response that results in the maximum level of speech intelligibility for persons with noise-induced hearing loss.

Computer assisted instruction for developing speech perception skills in profoundly deaf children

This paper evaluates the usefulness of the "Foundations in Speech Perception" computer program developed by Breakthrough, Inc. in conjunction with Central Institute for the Deaf.

A comparison of physical measurements of pure-tones, third-octave bands of noise and third-octave bands of speech to subjective judgments of audibility threshold, MCL and UCL for three normally hearing listeners

This study investigates the relation between physical measurements of pure-tones, third-octave bands of noise and third-octave bands of speech and subjective judgments of auditory threshold, most-comfortable listening level (MCL) and uncomfortable-listening level (UCL) for three normally hearing listeners.

Effect of amplification bandwidth on intelligibility of several different speech samples for a listener with sensorineural hearing loss

This paper examines the effect of amplification bandwidth on speech intelligibility using multiple speech samples.

The development of the computerized version of the early speech perception test battery

This paper discusses the development of a computerized version of the CID Early Speech Perception Test.

Does systematic instruction in rhythmic movement influence the speech of the deaf

This paper discusses the influence of rhythm in teaching of hearing impaired children.