ای ای اخيس استفاد اش الگزیتنتصایس تد است. دز سال ششاحي تدی تصایس پصضکی یکی اش هسائل چالص تساگيص دز پسدا - چکيد

یکی اش ااع ACO (Artificial Ant Colony)ای هصػی کلی هزچ يزیستيک )اکتطافی( تایج جالة تجی زا توسا داضت است.

( هغص Magnetic Resonance Imaging) MRIتدی تصایس تطدید هغاطيسی یا اخيس تسای احي ای هتايزیستيک است ک دز چد سالالگزیتن

،هسجغدف یک ت ػاى تادهی هزچ س کد.ای طثيؼی زا تقليد هیتصیس زفتاز هزچ ای هصػی دزاستفاد ضد است. هزچ

س زفتازاطالػات خد زا تسشزسای کد. جدیدی یافت ضد غرای شهاى س ذخيس کدی خد اطالػات اکتساتی اش هحل سکت زا دزى حافظ

تس زی تصایس اقؼی ACOالگزیتن است. یفسه هثادل اطالػات اش طسیق ا هزچسایس تيي وکازی ای وسایهزچاش هتأثسهزچ

کد غيس حفظ زا جسن جصئيات تاد یهػال تس ایک جدید الگزیتن ک دد یهطاى تجستی تایجضد؛ آشهایصهغص MRی ضثي ساشی ضد

ست.یص يص ت حساس

بي فزهی حس، (ACOهغش، الگريتن كلی هرچگبى هػفی) MRثسي تػبيز بحي -كليس اص

هقده -1

بي ثسى است تزيي اسامتزيي حسبسهغش اسبى يکی اس پيچيس

ضس كس. تغييزات حبغل ب را كتزل هیك كبركزز توبهی ارگبى

بي سيستن فػجی يب ففت هغشي زر هغش بضی اس ثيوبري

تسظ يک رش تػيز ثززاري غيزتبخوی هبس تػيزثززاري

MRI ي هتفبتی ب ثبفتهغش اسبى اس . [3-1]قبثل تطريع است

ي ب ثرصتاس ث یهبتهيکی آتطکيل ضس است ك ث لحبػ

ي، ذبكستز ي هبز ربفی،-، هبيـ هغشيخودو سيز تقسين ضز:

ثتزيي را .[5, 4]، حفزگ، چزثی، هيز، هبيچسفيس ي هبز

ثب يک رش ايي است ك ي هذكر ب ثبفت ثزرسی هطبس ثزاي

ثب . [6ز]تػيزثززاري كز ب ثبفتآى ى اس زر ،غيز تبخوی

يک رش ث فاى تطسيس هغبعيسیاستفبز اس تػيزثززاري

ذغز ك تبكى يچ هرزي اس هضزات آى هتطز طس است ثی

هطبس كزز يش ثب ثباليیي هذكر را ثب ضح ب ثبفتتاى یه

بي هرتلف هغش تاى ثرص، هیثسياستفبز اس فول بحي

ثسي بحي .[9-7]را ث وبيص زرآرز MRاسبى زر تػبيز

ثويي زليل استزقت سيبزي هستقس ،زستی تسظ هترػع

ثسي فبسي ذضرش .[10]كس است اهزي زضار ذست

ي ا گستزز، ث عر FCM (Fuzzy c-Means)يب ثسى سزپزست

FCM است.س ضکبرثززث پشضکی يزبثسي تػزر بحي

تيد، حسبس ث يش ر كس. زاعالفبت هکبی را زذيل وی

ي ضوس هبس ب رش. [11]آرتيفکت تػيزثززاري است

ثسي تػبيز پشضکی پزكبرثزز زر بحي ثسيبري فػجی ب ضجک

MRI آهسشسهبى سيبزي ثزاي ثي فػجی بضجکاهب اس ثز

قبثليت ثباليی ثسي كبتر فقبل رش بحي .[12]يبس زارس زيسى

هحبسجبت ايي . اهبزارزپشضکی س ثقسي ثسي تػبيززر بحي

اس عزف سهبى سيبزي را سپزي ذاس كزز استرش كس

كبر پبراهتزبايي ي زارز ك تؾينپبراهتزبي آساز هسأل، زيگز

-يک گزش خسيس ثزاي بحي ،زر ايي هقبل .[13]زضاري است

ي ب هرچالگريتن كلی کوکث هغش MR ثسي تػبيز

رفتبر ايي رش اس .ززيگ یهاستفبز قزار هرز ACO هػفی

ي هطبس (foraging) يبثیثزاي غذا كلی كبش خوقی

یكل(. 1-)ضکل است تک افضبي كلی البم گزفتحزكت تک

هرچ هػفی زر پززاسش تػيز، گبضتی اس هحل سکت

ثزاي رسيسى ث ACOعجيقی هرچ ث فضبي زيديتبل است.

كس. هی پيزي يک فزآيس تػبزفی تکزار ضساس هسألپبسد

ACOهتايزیستيک تکوک هغص MRتدی تصایس احي

3، فغبال فجبسی 2، سزا احوسي1يبسفجبس ثی a_biniaz@sut.ac.irزاطدي كبرضبسی ارضس، هسسی پشضکی گزايص ثيالکتزيک، زاطگب غقتی سس، تجزيش، 1،2

zahra_a_i@yahoo.comزاطدي كبرضبسی ارضس، هسسی پشضکی گزايص ثيالکتزيک، زاطگب غقتی سس، تجزيش، 2

CNLab@sut.ac.irاستبزيبر هسسی پشضکی گزايص ثيالکتزيک، زاطگب غقتی سس، تجزيش، 3

125

ب زر فضبي تػيز، فزايسبي سبز اتفبقی حزكت هرچ

ز ست ك هدز ث پيسايص را حل ثزاي هسبل است. زر اقـ

-هرچ ث تبيی ثرطی اس را حل است ك ثب استفبز اس فزهى

ي تقزيف هسألث ب تخ كس ثهی كستبي هػفی، تدزث

.[15, 14]كساعالفبت اكتطبفی را فزان هی ضس

Nest Food sourceال اذغ ـجه ال اذغ ـجه

فلاة

)پبيبى فزآيس غذايبثی(پيسا كززى هسيز ثي -، ة)ضزؿ فزآيس غذايبثی(خستد زر هسيزبي هرتلف-ب؛ الف: هکبيشم غذايبثی هرچ1ضکل

بي هحلی را زارز ايي ب تابيی فزار اس هييونكلی هرچ

ثسليل هقبم ثزى، استفبز اس فيسثک هثجت ادبم قبثليت

است؛ زر فيي حبل ACOهحبسجبت هاسي تسيـ ضس زر

, 10]زضحفؼ هی ACOسف ثکوک كيفيت خشئيبت تػيز

16 ,17].

ي حبضز ث ايني غنرت اسنت: ش كبر اراي ضس زر هقبلر

2-2زارز. ثرننص ACOگننبی گننذرا ثنن الگننريتن 1-2 ثرننص

تنبيح 3زس زر ثرص را ارائ هی ACOي الگريتن ثي ضس

4بسي هرز ثحث ثزرسی قزار ذاس گزفنت، زر ثرنص ضجي س

ضز.گيزي هقبل ارائ هیتيد

ای هصػی دز تم دیجيتالکلی هزچ -2

فسهى شی تاتغ -2-1-1

ززيپذ یهي هزثقی هحسز غرت ضجکفولکزز هرچ زر يک

ضس طبى زاز θ خت rهققيت هکبی ز هرچ ثب ضقبؿ

هستقل اس هکبى لحؾ اس سهبى، پبسد زر ز. اس آدب ك است

هرتػبت ثب هکبىهرچ است، احتوبل اتقبل اس يک قجلی ز

(r,θ )ث هکبى زيگز زر يک لحؾ ثقستز، ثب هرتػبت ( ، )

ي سی فزهى زر ز قغ ثکوک راثغ. تبثـ ضز یههطرع

:[14]ضزسيز تقزيف هی (1 )

( ) (

)

σ(r) چگبلی فزهى زر پيکسلr .ام استβ تػبزفی يزرخ

چگبلی ارتجبط ثب ر كس زثزى حزكت هرچ را كتزل هی

غلؾت فزهى كن هيشاى، βثزاي هقبزيز كچک . استفزهى

ضز ايي ت فزهى سيبز هیؾغل ،βاست اهب ثزاي هقبزيز سيبز

زس ك ثب احتوبل ثيطتزي هرچ اس ضيت را هی اعويبى

ؽزفيت حسی )تابيی حس كبص δ فزهى پيزي كس؛

است. فزهى تسظ ز هرچ زر خبيی ثبغلؾت ثبالي فزهى(

هزچ یاب هقؼيت تاتغ -2-1-2

تبثـ احتوبل اتقبل زهبليش ضس زر ضجک ثزاي رفتي اس پيکسل

k ث پيکسلi زر سهبىt [14]ضزسيز هطرع هی يزلهقب ثب: (2 )

( ) ( )

∑ ( ) ( ) ⁄

زاللت kزر وسبيگی j يب کسليپثز هدوؿ توبم j/kوبز ك

زر ز لحؾ اس سهبى حزكت هرچ تغييز زر خت زارز.

زاللت ثز ايي زارز ك ز هرچ ثب احتوبل ( ) . است

-؛ ايي احتوبل ك اساسكس یههسيز قجلی ذز فجر ثيطتزي زر

ي حزكت هرچ تب چ حس ث هسيز قجلی اثست است، ث

باس پيکسل غرت ثززار سيز ثزاي يک وسبيگی طت تبيی

: [18, 16]ضزتقزيف هی1 1 1 1 1 1 1

, , , ,1, , ,20 12 4 2 2 4 12

i

فزهى ثبثت هقسار هطرع فض كلی ز، tزر ز گبم سهبی

η ي فزهى زر ز تکزار ثب زخ ثبثت اي زس.را طت هی

بي فزهی اعالفبت ؛ يقی حسضزهتالضی هی

.[14]كسفزاهش هی قسين ذز را ثب زخ

بي هػفی ادبم ذاس گزفت فزهى تسظ هرچ طت

حدن ثبثت ηك هقسار ،است T=η + pΔh يراثغ ث غرت

زرخ تطبث Δh ضزيت سی ثبثت p .ى رسة ضس استفزه

بي آهبري قبثل هطجک است ك اس رش يثيي ز پدز

هحبسج است ذز ضبهل س تزم است:

126

(3 ) { | |

| |

|

|

( ||

|)

}

( )

زيز اذتالف ثيي سغح رضبيی توبم بپيسا كززى هق ث تزم ال

هتسظ سغح ذبكستزي زر m1اضبر زارز تػيزي ب ثرص

اريبس ضجک هزثقی زر σ1 تزم زماست. زر يک پدز

ثيي يستگزام بي ث تفبت رضبيی S تزم سمتػيز است.

.[10] اضبر زارز سغح ذبكستزي ز پدز

هغص MRتصایس تدی احي -2-2

هزچ یتسا غرا تؼسیف -2-2-1

ب ي هرچز ك زر حبفؾضهیغذا ثقاى هزخقی تغيف

ثسي استفبز هی ضز. ثزاي سبزگی غذا خز زارز ثزاي بحي

Nr(o)ثب فاى oحل پيکسل rثػرت يک وسبيگی ث ضقبؿ

-حبفؾضز. ثبثزايي غذاي هخز زر ثػرت زستی اتربة هی

:ضزثػرت سيز تقزيف هی t=0ام زر لحؾ ي iهرچ ي(1)

, 0 ( ).i t rF N o

(2) ( ) { | }.rN o e I e o r

.اضبر زارزبي تػيز پيکسل ث I وبز

جدید غرای کسدى پيدا -2-2-2

بيی ثب ب زجبل پيکسلقتی غذا تطريع زاز ضس هرچ

ب تابيی گززس ث ويي هؾر ث هرچذاظ هطبث هی

ضز. ب ثب يک هزخـ غذايی ذبظ زاز هیپيکسل يهقبيس

هقبيس ثب فزهل سيز كتزل هی ضز:(3) ( , ) ( , ). ( , )k o c o c o c

)پيکسل سف ثزاي هرچ است cك , )o c :فجبرتست اس

(4) min( , )( , )

max( , )

o c

o c

m mo c

m m

زر وسبيگی پيکسل هزكشي Nr(o) هتسظ رضبيی omك

)است. هقسار , )o c ضز:اس فزهل سيز هحبسج هی (5) 1 2

1 2( , ) c co c k p k p

. :k1+k2=1 ك(6)

1 1.

1 ( ) ( )cp

f c f o

(7)

2 1.

1 ( ( ), ( ))cp

d D c D o

( )f c سغح ذبكستزي پيکسل سف ثزاي هرچ است

( )f o پيکسل هزكشي است. رضبيی( )D o اريبس پدز

)هزكشي است. , )k o c اگز اس حس آستب ثيطتز ضز پيکسل

iي اگز هرچ. گيززثقاى هجـ غذا هرز تخ هرچ قزار هی

س غذاي هخز زر را ثقاى هجـ غذا اتربة ك cپيکسل

.ضزهی تدسيسثػرت سيز t=τسهبى حبفؾ هرچ زر(8) Fi,t=τ =aNr(c) + bFi,t=τ-1,

a b بي هسئل ستسثبثت.

فسهى کسدى تسشزسای -2-2-3

گيززرا ثقاى هجـ غذايی زر ؾز هی سفهرچ قتی يک ز

)ك هيشاى , )k o c ز ثبثزايي .زاس حس آستب ثيطتز ض

9/0 تب 4/0ثيي λرا زارز. هقسار λحس آستب زر كلی هرچ

ي سيز هطرع ثػرت هقبزل cاست. طت فزهى زر پيکسل

هی ضز:(9) ( , )

( )( , )

if

k

if

k

o cT c

p o c

η فزهى است حدن ثبثتp ثبثت است. فسزي

ز -2ج -2ة، -2بي ثتزتيت زر ضکل 100 20، 50زر تکزار بي ACO: فولکزز 2ضکل

الف

ز ج ة

127

هغش اسبى. MRي سبسي ضسزر تػبيز ضجي ACOثسي ثزرسی فولکزز : بحي3ضکل

ACOتػيز بحي ثسي تسظ -بري تػيز جهققيت الي هرچ-تػيز اغلی ة-هغش؛ الف MRثسي تػبيزاققی : بحي4ضکل

تایج ضثي ساشی -3

ب اس تػبيز هرتلفی استفبز ضس. ثزاي ثزرسی فولکزز هرچ

، 5ب را زر تکزار بي ز ثتزتيت فولکزز هرچ-2 ة تب-2ضکل

بي ايي هقبل ث اساي سبسيزس. ضجيطبى هی 100 20

0.07 هقبزيز ،0 . 0 4 ،1 . 2p ،0 . 0 2 ،3 . 5

0.015v ث 2ي ضکلبي اليثسست آهس است. تقساز هرچ

ب است.زرغس كل پيکسل 5ي اساس

سبسي ضس طبى ضجيب را ري تػبيز فولکزز هرچ 3ضکل

ج -3ة -3الف تػيز اغلی است زر ضکل -3زس. ضکل هی

زر ثم زيديتبل بضز. تقساز هرچثسي زيس هیتبيح بحي

بي تػيز است.زرغس كل پيکسل 10ي ث اساس

ادبم ضس يش هغش MRري تػبيز اققی ثز سبسيتبيح ضجي

هقغـ كزبل را وبيص زر تػيز اققی هغشف لا-4ضکل ؛است

زيديتبل ب، زر ثم ة هکبى الي ثزاي هرچ-4زر ضکلزس هی

كس زر ثسي ثتز كوک هیتقزيف ضس است ك ث ادبم بحي

-ثسي ضس وبيص زاز ضس است. حسج تػيز بحي-4ضکل

قبثل هطبس است. 5تکزار زر ضکل 100بي فزهی ثقس اس

ACOثبر تکزار 100بي فزهی ثقس اس : حس5ضکل

زس. فولکزز را طبى هی هغش MRيز اققیتػ الف-6 ضکل

ACO ج ث تػيز كطيس ضس است. -6ة ضکل -6زر ضکل

بي فزهی را تزضح بي هػفی زر ثم زيديتبل حسهرچ

بي زيگز تبثيز گذار است كس ك ثز ري فولکزز هرچهی

ب كس؛ ايي حستز هیرا كوزگبي هحلی زر حقيقت هيون

اس.ز ث تػيز كطيس ضس-6زر ضکل

الف

ج ة

الف

ج ة

128

تکزار . 100فزهی ثقس اس بي حس -، ز ACOتػيز اققی هغش اس هقغـ كزبل . ضکل)ة( )ج( تبيح بحي ثسي تسظ -: الف6ضکل

یسيگ جيت -4

پشضکی ثسي تػبيزبحيزر ايي هقبل يک ريکزز خسيس ثزاي

.هرچ بي هػفی اراي ضس كلی ثب استفبز اس الگريتن

ثزاي غذا تسظ خستدخوقی ريکزز ثيبى ضس اس رفتبر

الگريتن تکبهلی يک البم گزفت است زر ثم عجيقی بهرچ

كس. ذثی فول هی ثهغش MRثسي تػبيز است ك زر ثرص

ثزاي ضس تػبيز اققی كلييکی ضجي سبسي يزتػوچيي

ACO. هرز استفبز قزار گزفت ACOالگريتن ارسيبثی فولکزز

شئيبت خ تاسيش هقبم ست هی ث سجتزر ثم زيديتبل

ي ثسي فبساس رش ذضوبيص زس زر كبربي آيس تػيز را

استفبز ذاس ACOثسي هتبيريستيک ثزاي ثجز بحي

.ضس

:هساجغ

[1] A. Achiron, S. Gicquel, S. Miron, and M. Faibel, "Brain

MRI lesion load quantification in multiple sclerosis: a

comparison between automated multispectral and semi-automated thresholding computer-assisted techniques,"

Magnetic Resonance Imaging, vol .02 , pp. 713-720, 2002.

[2] M. A. Balafar, A. R. Ramli, M. I. Saripan, and S. Mashohor, "Review of brain MRI image segmentation methods,"

Artificial Intelligence Review, vol. 33, pp. 261-274, 2010.

[3] P. Dastidar, "Overview of Neuroradiological MRI," International Journal of Bioelectromagnetism, vol. 1, 1999.

[4] Y. Li and Z. Chi, "MR Brain image segmentation based on

self-organizing map network," International Journal of Information Technology, vol. 11, pp. 45-53, 2005.

[5] X. Huang, Z. Qian, R. Huang, and D. Metaxas,

"Deformable-model based textured object segmentation," 2005, pp. 119-135.

[6] Z. P. Liang and P. C. Lauterbur, Principles of magnetic

resonance imaging: IEEE press New York:, 2000.

[7] I. Middleton and R. I. Damper, "Segmentation of magnetic

resonance images using a combination of neural networks

and active contour models," Medical Engineering & Physics, vol. 26, pp. 71-86, 2004.

[8] J. D. Gispert, S. Reig, J. Pascau, J. J. Vaquero, P. Garc�a-Barreno, and M. Desco, "Method for bias field correction of

brain T1-weighted magnetic resonance images minimizing

segmentation error," Human Brain Mapping, vol. 22, pp.

133-144, 2004. [9] N. De Stefano, M. L. Bartolozzi, L. Guidi, M. L. Stromillo,

and A. Federico, "Magnetic resonance spectroscopy as a

measure of brain damage in multiple sclerosis," Journal of the Neurological Sciences, vol. 233, pp. 203-208, 2005.

[10] P. Huang, H. Cao, and S. Luo, "An artificial ant colonies

approach to medical image segmentation," Computer Methods and Programs in Biomedicine, vol. 92, pp. 267-

273, 2008.

[11] K. Chuang, H. Tzeng, S. Chen, J. Wu, and T. Chen, "Fuzzy c-means clustering with spatial information for image

segmentation," Computerized Medical Imaging and

Graphics, vol. 30, pp. 9-15, 2006. [12] A. Demirhan and İ. Güler, "Combining stationary wavelet

transform and self-organizing maps for brain MR image

segmentation," Engineering Applications of Artificial

Intelligence, vol. 24, pp. 358-367, 2011.

[13] J. Hwang, Y. Han, and H. W. Park, "Skull‐stripping method for brain MRI using a 3D level set with a speedup operator,"

Journal of Magnetic Resonance Imaging, 2011. [14] D. R. Chialvo and M. M. Millonas, "How swarms build

cognitive maps," NATO ASI SERIES F COMPUTER AND

SYSTEMS SCIENCES, vol. 144, pp. 439-439, 1 999. [15] B. Chandra Mohan and R. Baskaran, "A survey: Ant Colony

Optimization based recent research and implementation on

several engineering domain," Expert Systems with Applications, vol. 39, pp. 4618-4627, 2012.

[16] L. Ma, K. Wang, and D. Zhang, "A universal texture

segmentation and representation scheme based on ant colony optimization for iris image processing," Computers &

Mathematics with Applications, vol. 57, pp. 1862-1868,

2009.

[17] D. Lu, "Edge detection improvement by ant colony

optimization," Pattern Recognition Letters, vol. 29, pp. 416-

425, 2008. [18] C. Fernandes, V. Ramos, and A. C. Rosa, "Self-regulated

artificial ant colonies on digital image habitats," Arxiv

preprint cs/0512004, 2005.

الف

ز ج ة

129