I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E l e c t r i c a l   a n d   C o m p u t e r   E n g i n e e r i n g   ( I J E C E )   V o l . 2 ,   N o . 4 ,   A u g u s t   2 0 1 2 ,   p p .   4 6 3 ~ 4 7 2   I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8             4 6 3       J o u r n a l   h o m e p a g e :   h t t p : / / i a e s j o u r n a l . c o m / o n l i n e / i n d e x . p h p / I J E C E   A u t o m a t i c   S e g m e n t a t i o n   o f   G l o t t a l   S p a c e   f r o m   V i d e o   I m a g e s   B a s e d   o n   M a t h e m a t i c a l   M o r p h o l o g y   a n d   t h e   h o u g h   T r a n s f o r m       D a v o d   A g h l m a n d i ,   K a r i m   F a e z   D e p a r t m e n t   o f   e l e c t r o n i c s   /   A m i r k a b i r   U n i v e r s i t y   ( T e h r a n   P o l y t e c h n i c ) ,   I r a n     D e p a r t m e n t   o f   c o m p u t e r   a n d   e l e c t r o n i c s   /   Q a z v i n   I s l a m i c   A z a d   U n i v e r s i t y ,   I r a n     Q z v i n ,   I r a n     e - m a i l :   D _ a g h l m a n d i @ q i a u . a c . i r ,   K f a e z @ a u t . a c . i r         A r t i c l e   I n f o     A B S T R A C T   A r t i c l e   h i s t o r y :   R e c e i v e d   J u n   1 2 th ,   2 0 1 2   R e v i s e d   A u g   2 0 th ,   2 0 1 2   A c c e p t e d   A u g   2 6 th ,   2 0 1 2       V o c a l   d i s o r d e r s   d i r e c t l y   a r i s e   f r o m   t h e   p h y s i c a l   s h a p e   o f   t h e   v o c a l   c o r d s .   V i d e o s t r o b o s c o p i c   i m a g i n g   p r o v i d e s   d o c t o r s   w i t h   v a l u a b l e   i n f o r m a t i o n   a b o u t   t h e   p h y s i c a l   s h a p e   o f   t h e   v o c a l   c o r d s   a n d   a b o u t   t h e   w a y   t h e s e   c o r d s   m o v e .   S e g m e n t a t i o n   o f   t h e   g l o t t a l   s p a c e   i s   n e c e s s a r y   i n   o r d e r   t o   c h a r a c t e r i z e   m o r p h o l o g i c a l   d i s o r d e r s   o f   v o c a l   f o l d s .   O n e   o f   t h e   m a i n   p r o b l e m s   w i t h   t h e   m e t h o d s   p r e s e n t e d   i s   t h e i r   l o w   l e v e l   o f   a c c u r a c y .   T o   s o l v e   t h i s   p r o b l e m ,   a n   a u t o m a t i c   m e t h o d   b a s e d   o n   M a t h e m a t i c a l   M o r p h o l o g y   e d g e   d e t e c t i o n   a n d   t h e   H o u g h   t r a n s f o r m a t i o n   i s   p r e s e n t e d   i n   t h i s   a r t i c l e   t o   e x t r a c t   t h e   g l o t t a l   s p a c e   f r o m   t h e   v i d e o s t r o b o s c o p i c   i m a g e s   p r e s e n t e d .   T h i s   m e t h o d   a n d   t w o   o t h e r   p o p u l a r   a l g o r i t h m s ,   h i s t o g r a m   a n d   a c t i v e   c o n t o u r ,   a r e   p e r f o r m e d   o n   1 0   s e t s   o f   v i d e o s t r o b o s c o p y   d a t a   f r o m   e x c i s e d   l a r y n x   e x p e r i m e n t s   t o   c o m p a r e   t h e i r   p e r f o r m a n c e s   i n   a n a l y z i n g   v i d e o s t r o b o s c o p y   i m a g e s .   T h e   a c c u r a c y   i n   c o m p u t i n g   g l o t t a l   a r e a   o f   t h e s e   m e t h o d s   a r e   i n v e s t i g a t e d .   T h e   r e s u l t s   s h o w   t h a t   o u r   p r o p o s e d   m e t h o d   p r o v i d e s   t h e   m o s t   a c c u r a t e   a n d   e f f i c i e n t   d e t e c t i o n ,   a n d   i s   a p p l i c a b l e   w h e n   p r o c e s s i n g   l o w - r e s o l u t i o n   i m a g e s .   I n   t h i s   p a p e r   w e   u s e d   e d g e   d e t e c t i o n   b a s e d   o n   g e o m e t r i c   m o r p h o l o g y   t o   d e t e c t i n g   t h e   e d g e s   o f   v o c a l   c o r d s .   T h e n   i n   t h e   n e x t   s t e p   t h e   e d g e s   t h a t   w e r e   e x t r a c t e d ,   u s i n g   H o u g h   t r a n s f o r m   c h a n g e   t o   s o m e   l i n e s .   A f t e r   t h a t   t h r o u g h   u s i n g   p r o p o s e d   a l g o r i t h m ,   w e   o m i t   t h e   e x t r a   l i n e s   a n d   e x t r a c t   t h e   g l o t t i s .   K e y w o r d :   G l o t t a l   a r e a   M a t h e m a t i c a l   M o r p h o l o g y   V i d e o   S t r o b o s c o p y   V o c a l   F o l d s   Co p y r i g h t   ©   2 0 1 2   I n s t i t u t e   o f   A d v a n c e d   E n g i n e e r i n g   a n d   S c i e n c e .     A l l   r i g h t s   r e s e r v e d .   C o r r e s p o n d i n g   A u t h o r :   D a v o d   A g h l m a n d i ,     D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r o n i c s ,   A m i r k a b i r   U n i v e r s i t y ,   Q z v i n ,   I r a n .   E m a i l :   D _ a g h l m a n d i @ q i a u . a c . i r       1 .   I N T R O D U C T I O N   I t   i s   n e c e s s a r y   t o   s t u d y   s t r u c t u r e   a n d   f u n c t i o n   o f   t h e   v o c a l   f o l d s   i n   o r d e r   t o   d e t e r m i n a t e   n o r m a l i t y   o f   t h e   v o i c e .   T h e   s c i e n t i f i c   c o m m u n i t y   u s e s   t w o   m e t h o d s :   h i g h   s p e e d   d i g i t a l   i m a g i n g   [ 2 ]   a n d   l o w   s p e e d   i m a g i n g   w i t h   a   s t r o b o s c o p y   [ 3 ]   t o   e v a l u a t e   a n d   i d e n t i f y   t h e   m o v e m e n t s   o f   t h e   v o c a l   f o l d s .   A   s a m p l e   o f   s t r o b o s c o p i c   i m a g e s   t a k e n   o f   t h e   v o c a l   f o l d s   a t   t h e   s t a g e s   o f   o p e n i n g   a n d   c l o s i n g   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   1 .   I n   e x a m i n i n g   t h e   l a r y n x   u s i n g   t h e   v i d e o s t r o b o s c o p y   m e t h o d ,   a n   e n d o s c o p e   i s   u s e d   w h i c h   i s   c o n n e c t e d   t o   a   c a m e r a   a n d   t o   a   l i g h t   s o u r c e .   T h e   e n d o s c o p e   e n t e r s   t h e   m o u t h   a n d   i s   p l a c e d   a t   t h e   e n t r a n c e   o f   t h e   l a r y n x   t o   s t a r t   f i l m i n g   t h e   s t r u c t u r e   a n d   t h e   o p e r a t i o n   o f   t h e   l a r y n x ,   a n d   e s p e c i a l l y   o f   t h e   v o c a l   c o r d s .   A t   p r e s e n t ,   e v a l u a t i n g   t h e   l a r y n x   i n   t h e   v i d e o s t r o b o s c o p y   m e t h o d   i s   o n e   o f   t h e   m o s t   p r a c t i c a l   a n d   m o s t   o f t e n   u s e d   m e t h o d s   o f   e x a m i n i n g   t h e   l a r y n x   b e c a u s e   i t   h a s   n u m e r o u s   a d v a n t a g e s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                  I J E C E   V o l .   2 ,   N o .   4 ,   A u g u s t   2 0 1 4 6 4 F i g u r e   1 .   V i d e o s t r o b o s c o p i c   I m a g e s   o f   F r o m   t h e   i m a g e   p r o c e s s i n g   p o i n t   o f   v i e w ,   t h e   f o l l o w i n g   b a s i c   p r o b l e m s   a r e   u s u a l l y   a s s o c i a t e d   w i t h   t h e   i m a g e s   t a k e n :               S u d d e n   c h a n g e s   i n   t h e   l i g h t i n g   i n t e n s i t y             M o v e m e n t   o f   t h e   p a t i e n t   a t   t h e   m o m e n t   o f   t a k i n g   t h e   i m a g e ,   w h i c h   b l u r s   t h e   i m a g e T h e r e f o r e ,   g i v e n   t h e   p r o b l e m s   c i t e d   a b o v e ,   s e g m e n t a t i o n   o f   i m a g e s   w i t h o u t   i n i t i a l i z a t i o n   i s   a   d i f f i c u l t   t a s k .   I n   p r e v i o u s   w o r k s   i n   t h i s   a r e a ,   s e g m e n t a t i o n   a l g o r i t h m s   b a [ 4 ] - [ 6 ]   h a v e   b e e n   m o s t l y   u s e d .   T h e   r e m a i n i n g   a p p r o a c h e s   c o n d u c t e d   o n   s e g m e n t a t i o n   h a v e   b e e n   m o s t l y   b a s e d   o n   e d g e   d e t e c t i o n   a l g o r i t h m s   a n d   a c t i v e   c o n t o u r s   m o d e l s   [ 7 c o n t o u r s   w i t h   s h a p e   p r i o r s .   H o w e v e r ,   t h i s   m e t h o d   i s   v e r y   t i m e   c o n s u m i n g   a n d   m a y   n o t   y i e l d   g o o d   r e s u l t s .   S e v e r a l   a u t o m a t i c   s e g m e n t a t i o n   m e t h o d s   o f   t h e   g l o t t a l   s p a c e   h a v e   a l s o   b e e n   p r e v i o u s l y   p r e s e n t e d   w h i c h   a r e   b a s e d   o n   r e g i o n   g r o w i n g   a n d   a c t i v e   c o n t o u r s .   i m a g e   p r o c e s s i n g . [ 5 ] , [ 1 0 ] ,   A   h i s t o g r a m   i s   t h e   g r a p h i c a l   v e r s i o n   o f   a   t a b l e   w h i c h   s h o w s   w h a t   p r o p o r t i o n   o f   i m a g e   i n t e n s i t y   f a l l s   i n t o   e a c h   o f   s e v e r a l   o r   m a n y   s p e c i f i e d   g r a y s c a l e   v a l u e s .   A s   t h e   v o c a l   f o l d   i m a g e   c o n t a i n s   b o t h   h i g h - i n t e n s i t y   ( s u r r o u n d i n g   t i s s u e )   a n d   l o w b e t w e e n   t h e   t w o   c a n   b e   t r e a t e d   a s   t h e   t h r e s h o l d   l e v e l .   T h e   t h r e s h o l d   i s   d e t e r m i n e d   b y   f i n d i n g   t h e   f i r s t   l o c a l   m i n i m u m   i n   t h e   h i s t o g r a m ,   s i m i l a r l y   t o   t d e r i v e d   f r o m   t h e   h i s t o g r a m   a l g o r i t h m ,   w e   m a y   s e p a r a t e   t h e   g l o t t a l   g a p   f r o m   t h e   s u r r o u n d i n g   t i s s u e s . D u e   t o   i t s   s i m p l i c i t y ,   t h e   h i s t o g r a m   a l g o r i t h m   h a s   h i g h   e f f i c i e n c y   i n   b a t c h   p r o c e s s i n g   l a r g e   o f   i m a g e   d a t a .   T h e   h i s t o g r a m   m e t h o d ,   a s s u m i n g   t h a t   t h e r e   i s   a   f u n d a m e n t a l   d i f f e r e n c e   b e t w e e n   t h e   l i g h t i n g   o f   p i x e l s   o f   t h e   o b j e c t   a n d   t h a t   o f   t h e   p i x e l s   o f   t h e   b a c k g r o u n d ,   w i l l   g i v e   a   g o o d   r e s u l t .   W h e n   t h e   g l o t t a l   i s   c l o s i n g ,   o r   i s   c o m p l e t e l y   c l o s e s e g m e n t a t i o n   [ 1 4 ] .   T h e   a c t i v e   c o n t o u r   ( s n a k e )   m o d e l   i n t r o d u c e d   b y   K a s s   e t   a l [ 1 5 ] ,   i s   a n   a u t o m a t i c   m e t h o d   f o r   m a g e   s e g m e n t a t i o n .   T h e   c o n t o u r ,   o r   s n a k e ,   i s   d e f i n e d   a s   a   c u r v e   V ( s )   =   ( x s p a t i a l   d o m a i n   o f   a n   i m a g e   I ( x , y )   t o   m i n i m i z e   t h e   e n e r g y   f u n c t i o n ,   [ v   w i t h   r e s p e c t   t o   s .   T h e n   t h e   s n a α   a n d   β   a r e   t h e   w e i g h t s   t o   c o n t r o l   t h e   s n a k e s   t e n s i o n   a n d   r i g i d i t y ,   r e s p e c t i v e l y .   v s s s s   d e n o t e s   t h e   f o u r t h   d e r i v a t i v e   o f   v   w i t h   r e s p e c t   t o   s .   W e   a p p l y   E e x t   f r o m   t h e   i m a g e   g r a y   l e v e l   f ( x , y )   t h a t   w i l l   t a k e   o n   s m a l l e r   v a l u e s   a t   t h e   b o u n d a r i e s .   T h e   f i n a l   p o s i t i o n   o f   t h e   c o n t o u r   w i l l   h a v e   a   m i n i m u m   v a l u e   o f   e n e r g y   E ,   s o   f i n d i n g   t h e   o b j e c t   b o u n d a r y   b e c o m e s   a n   e n e r g y   m i n i m i z a t i o n   p r ( o r   g l o t t a l   g a p )   b o u n d a r y ,   t h e   s n a k e ,   w h i c h   i s   s e e n   a s   a n   e n e r g y   m i n i m i z i n g   s p l i n e ,   s t a r t s   d e f o r m i n g   t o   f i t   t h e   l o c a l   m i n i m a   s o   a s   t o   m o v e   t o w a r d   t h e   d e s i r e d   o b j e c t   b o u n d a r y   a n d   f i n a l l y   s e t t l e s   o n   t h e   o [ 9 ] - [ 1 0 ] ,   [ 1 5 ] - [ 1 8 ] .   G i v e n   t h e   l o n g   t i m e   i t   n e e d s   t o   p r o c e s s   t h e   i m a g e s ,   t h e   a c t i v e   c o n t o u r s   m e t h o d   a l s o   w i l l   n o t   b e   s u i t a b l e   f o r   c a s e s   w h e r e   t h e r e   i s   a   l a r g e   v o l u m e   o f   i m a g e s .   T h e r e f o r e ,   i t   i s   n e c e s s a r y   t o   i m p l e m e n t   a   n e w   m e t h o d   t o   o v e r c o m e   t h e   a b o v e   C o n s e q u e n t l y ,   a n   a u t o m a t i c   a l g o r i t h m   b a s e d   o n   e d g e t h e   g l o t t a l   a r e a   f r o m   t h e   v i d e o   i m a g e s   i s   p r e s e n t e d .   T h i s   m e t h o d   c o n s i s t t h e   i m a g e ,   e d g e   d e t e c t i o n ,   a n d   t h e   H o u g h   t r a n s f o r m a t i o n . T h i s   p a p e r   i s   d i v i d e d   i n   t h e   f o l l o w i n g   p r i n c i p a l   s e c t i o n s :   s e c t i o n   2   d e s c r i b e s   t h e   p r o p o s e d   a l g o r i t h m ,   s e c t i o n   3   s h o w s   t h e   o b t a i n e d   R e s u l t s ,   a n d   s e c t i o n   4   p r e s e         2 0 1 2   :   4 6 3 4 7 2   V i d e o s t r o b o s c o p i c   I m a g e s   o f   t h e   V o c a l   F o l d s   a t   t h e   O p e n i n g   a n d   C l o s i n g   S t a g e s   o f   t h e   V o c a l   F o l d s . F r o m   t h e   i m a g e   p r o c e s s i n g   p o i n t   o f   v i e w ,   t h e   f o l l o w i n g   b a s i c   p r o b l e m s   a r e   u s u a l l y   a s s o c i a t e d   w i t h         S u d d e n   c h a n g e s   i n   t h e   l i g h t i n g   i n t e n s i t y         M o v e m e n t   o f   t h e   p a t i e n t   a t   t h e   m o m e n t   o f   t a k i n g   t h e   i m a g e ,   w h i c h   b l u r s   t h e   i m a g e T h e r e f o r e ,   g i v e n   t h e   p r o b l e m s   c i t e d   a b o v e ,   s e g m e n t a t i o n   o f   i m a g e s   w i t h o u t   i n i t i a l i z a t i o n   i s   a   I n   p r e v i o u s   w o r k s   i n   t h i s   a r e a ,   s e g m e n t a t i o n   a l g o r i t h m s   b a s e d   o n   r e g i o n   g r o w i n g   o r   t h r e s h o l d i n g   6 ]   h a v e   b e e n   m o s t l y   u s e d .   T h e   r e m a i n i n g   a p p r o a c h e s   c o n d u c t e d   o n   s e g m e n t a t i o n   h a v e   b e e n   m o s t l y   b a s e d   o n   e d g e   d e t e c t i o n   a l g o r i t h m s   a n d   a c t i v e   c o n t o u r s   m o d e l s   [ 7 ] , [ 8 ] .   M a r e n d i c   e t   a l . [ 9 ]   p r o p o s e d   a c t i v e   s h a p e   p r i o r s .   H o w e v e r ,   t h i s   m e t h o d   i s   v e r y   t i m e   c o n s u m i n g   a n d   m a y   n o t   y i e l d   g o o d   r e s u l t s .   S e v e r a l   a u t o m a t i c   s e g m e n t a t i o n   m e t h o d s   o f   t h e   g l o t t a l   s p a c e   h a v e   a l s o   b e e n   p r e v i o u s l y   p r e s e n t e d   w h i c h   a r e   b a s e d   o n   r e g i o n   g r o w i n g   a n d   a c t i v e   c o n t o u r s .   T h e   h i s t o g r a m   a l g o r i t h m   i s   w i d e l y   u s e d   f o r   c o n t e n t A   h i s t o g r a m   i s   t h e   g r a p h i c a l   v e r s i o n   o f   a   t a b l e   w h i c h   s h o w s   w h a t   p r o p o r t i o n   o f   i m a g e   i n t e n s i t y   f a l l s   i n t o   e a c h   o f   s e v e r a l   o r   m a n y   s p e c i f i e d   g r a y s c a l e   v a l u e s .   A s   t h e   v o c a l   f o l d   i m a g e   i n t e n s i t y   ( s u r r o u n d i n g   t i s s u e )   a n d   l o w - i n t e n s i t y   ( g l o t t a l   g a p )   a r e a s ,   t h e n   t h e   v a l e   i n   b e t w e e n   t h e   t w o   c a n   b e   t r e a t e d   a s   t h e   t h r e s h o l d   l e v e l .   T h e   t h r e s h o l d   i s   d e t e r m i n e d   b y   f i n d i n g   t h e   f i r s t   l o c a l   s i m i l a r l y   t o   t h e   m e t h o d   u s e d   b y   W i t t e n b e r g   e t   a l . [ 1 0 ]   B a s e d   o n   t h e   t h r e s h o l d   d e r i v e d   f r o m   t h e   h i s t o g r a m   a l g o r i t h m ,   w e   m a y   s e p a r a t e   t h e   g l o t t a l   g a p   f r o m   t h e   s u r r o u n d i n g   t i s s u e s . D u e   t o   i t s   s i m p l i c i t y ,   t h e   h i s t o g r a m   a l g o r i t h m   h a s   h i g h   e f f i c i e n c y   i n   b a t c h   p r o c e s s i n g   l a r g e   T h e   h i s t o g r a m   m e t h o d ,   a s s u m i n g   t h a t   t h e r e   i s   a   f u n d a m e n t a l   d i f f e r e n c e   b e t w e e n   t h e   l i g h t i n g   o f   p i x e l s   o f   t h e   o b j e c t   a n d   t h a t   o f   t h e   p i x e l s   o f   t h e   b a c k g r o u n d ,   w i l l   g i v e   a   g o o d   r e s u l t .   W h e n   t h e   g l o t t a l   i s   c l o s i n g ,   o r   i s   c o m p l e t e l y   c l o s e d ,   t h i s   a l g o r i t h m   w i l l   n o t   b e   a b l e   t o   d e f i n e   a   s u i t a b l e   t h r e s h o l d   f o r   t h e   T h e   a c t i v e   c o n t o u r   ( s n a k e )   m o d e l   i n t r o d u c e d   b y   K a s s   e t   a l [ 1 5 ] ,   i s   a n   a u t o m a t i c   m e t h o d   f o r   m a g e   s e g m e n t a t i o n .   T h e   c o n t o u r ,   o r   s n a k e ,   i s   d e f i n e d   a s   a   c u r v e   V ( s )   =   ( x ( s ) , y ( s ) ) ,   s   Î [ 0 , 1 ]   t h a t   m o v e s   t h r o u g h   t h e   s p a t i a l   d o m a i n   o f   a n   i m a g e   I ( x , y )   t o   m i n i m i z e   t h e   e n e r g y   f u n c t i o n ,   [ ,   w h e r e   v s   a n d   v s s   r e p r e s e n t   t h e   f i r s t   a n d   s e c o n d   d e r i v a t i v e s   o f   v   w i t h   r e s p e c t   t o   s .   T h e n   t h e   s n a k e   s a t i s f i e s   t h e   f o l l o w i n g   E u l e r   q u a t i o n ,   a v s s     b v s s s s   α β   a r e   t h e   w e i g h t s   t o   c o n t r o l   t h e   s n a k e s   t e n s i o n   a n d   r i g i d i t y ,   r e s p e c t i v e l y .   v s s s s   d e n o t e s   t h e   f o u r t h   w i t h   r e s p e c t   t o   s .   W e   a p p l y   E e x t   f r o m   t h e   i m a g e   g r a y   l e v e l   f ( x , y )   t h a t   w i l l   t a k e   o n   s m a l l e r   v a l u e s   a t   t h e   b o u n d a r i e s .   T h e   f i n a l   p o s i t i o n   o f   t h e   c o n t o u r   w i l l   h a v e   a   m i n i m u m   v a l u e   o f   e n e r g y   E ,   s o   f i n d i n g   t h e   o b j e c t   b o u n d a r y   b e c o m e s   a n   e n e r g y   m i n i m i z a t i o n   p r o b l e m .   A f t e r   i n i t i a l i z i n g   a   c u r v e   c l o s e   t o   t h e   o b j e c t   ( o r   g l o t t a l   g a p )   b o u n d a r y ,   t h e   s n a k e ,   w h i c h   i s   s e e n   a s   a n   e n e r g y   m i n i m i z i n g   s p l i n e ,   s t a r t s   d e f o r m i n g   t o   f i t   t h e   l o c a l   m i n i m a   s o   a s   t o   m o v e   t o w a r d   t h e   d e s i r e d   o b j e c t   b o u n d a r y   a n d   f i n a l l y   s e t t l e s   o n   t h e   o G i v e n   t h e   l o n g   t i m e   i t   n e e d s   t o   p r o c e s s   t h e   i m a g e s ,   t h e   a c t i v e   c o n t o u r s   m e t h o d   a l s o   w i l l   n o t   b e   s u i t a b l e   f o r   c a s e s   w h e r e   t h e r e   i s   a   l a r g e   v o l u m e   o f   i m a g e s .   T h e r e f o r e ,   i t   i s   n e c e s s a r y   t o   i m p l e m e n t   a   n e w   e   t h e   a b o v e     m e n t i o n e d   r e s t r i c t i o n s   i n   s e g m e n t i n g   v i d e o   i m a g e s   o f   t h e   l a r y n x .   C o n s e q u e n t l y ,   a n   a u t o m a t i c   a l g o r i t h m   b a s e d   o n   e d g e   d e t e c t i o n   a n d   t h e   H o u g h   t r a n s f o r m a t i o n   f o r   e x t r a c t i n g   t h e   g l o t t a l   a r e a   f r o m   t h e   v i d e o   i m a g e s   i s   p r e s e n t e d .   T h i s   m e t h o d   c o n s i s t s   o f   t h r e e   s t a g e s   o f :   p r e p r o c e s s i n g   o f   t h e   i m a g e ,   e d g e   d e t e c t i o n ,   a n d   t h e   H o u g h   t r a n s f o r m a t i o n .   T h i s   p a p e r   i s   d i v i d e d   i n   t h e   f o l l o w i n g   p r i n c i p a l   s e c t i o n s :   s e c t i o n   2   d e s c r i b e s   t h e   p r o p o s e d   a l g o r i t h m ,   s e c t i o n   3   s h o w s   t h e   o b t a i n e d   R e s u l t s ,   a n d   s e c t i o n   4   p r e s e n t s   t h e   t h e   a u t h o r s   C o n c l u s i o n s               I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8     t h e   V o c a l   F o l d s   a t   t h e   O p e n i n g   a n d   C l o s i n g   S t a g e s   o f   t h e   V o c a l   F o l d s .   F r o m   t h e   i m a g e   p r o c e s s i n g   p o i n t   o f   v i e w ,   t h e   f o l l o w i n g   b a s i c   p r o b l e m s   a r e   u s u a l l y   a s s o c i a t e d   w i t h         M o v e m e n t   o f   t h e   p a t i e n t   a t   t h e   m o m e n t   o f   t a k i n g   t h e   i m a g e ,   w h i c h   b l u r s   t h e   i m a g e   T h e r e f o r e ,   g i v e n   t h e   p r o b l e m s   c i t e d   a b o v e ,   s e g m e n t a t i o n   o f   i m a g e s   w i t h o u t   i n i t i a l i z a t i o n   i s   a   s e d   o n   r e g i o n   g r o w i n g   o r   t h r e s h o l d i n g   6 ]   h a v e   b e e n   m o s t l y   u s e d .   T h e   r e m a i n i n g   a p p r o a c h e s   c o n d u c t e d   o n   s e g m e n t a t i o n   h a v e   b e e n   m o s t l y   8 ] .   M a r e n d i c   e t   a l . [ 9 ]   p r o p o s e d   a c t i v e   s h a p e   p r i o r s .   H o w e v e r ,   t h i s   m e t h o d   i s   v e r y   t i m e   c o n s u m i n g   a n d   m a y   n o t   y i e l d   g o o d   r e s u l t s .   S e v e r a l   a u t o m a t i c   s e g m e n t a t i o n   m e t h o d s   o f   t h e   g l o t t a l   s p a c e   h a v e   a l s o   b e e n   p r e v i o u s l y   p r e s e n t e d   w h i c h   a r e   a l g o r i t h m   i s   w i d e l y   u s e d   f o r   c o n t e n t - b a s e d   A   h i s t o g r a m   i s   t h e   g r a p h i c a l   v e r s i o n   o f   a   t a b l e   w h i c h   s h o w s   w h a t   p r o p o r t i o n   o f   i m a g e   i n t e n s i t y   f a l l s   i n t o   e a c h   o f   s e v e r a l   o r   m a n y   s p e c i f i e d   g r a y s c a l e   v a l u e s .   A s   t h e   v o c a l   f o l d   i m a g e   i n t e n s i t y   ( g l o t t a l   g a p )   a r e a s ,   t h e n   t h e   v a l e   i n   b e t w e e n   t h e   t w o   c a n   b e   t r e a t e d   a s   t h e   t h r e s h o l d   l e v e l .   T h e   t h r e s h o l d   i s   d e t e r m i n e d   b y   f i n d i n g   t h e   f i r s t   l o c a l   B a s e d   o n   t h e   t h r e s h o l d   d e r i v e d   f r o m   t h e   h i s t o g r a m   a l g o r i t h m ,   w e   m a y   s e p a r a t e   t h e   g l o t t a l   g a p   f r o m   t h e   s u r r o u n d i n g   t i s s u e s .   D u e   t o   i t s   s i m p l i c i t y ,   t h e   h i s t o g r a m   a l g o r i t h m   h a s   h i g h   e f f i c i e n c y   i n   b a t c h   p r o c e s s i n g   l a r g e   a m o u n t s   T h e   h i s t o g r a m   m e t h o d ,   a s s u m i n g   t h a t   t h e r e   i s   a   f u n d a m e n t a l   d i f f e r e n c e   b e t w e e n   t h e   l i g h t i n g   o f   p i x e l s   o f   t h e   o b j e c t   a n d   t h a t   o f   t h e   p i x e l s   o f   t h e   b a c k g r o u n d ,   w i l l   g i v e   a   g o o d   r e s u l t .   W h e n   t h e   g l o t t a l   i s   d ,   t h i s   a l g o r i t h m   w i l l   n o t   b e   a b l e   t o   d e f i n e   a   s u i t a b l e   t h r e s h o l d   f o r   t h e   T h e   a c t i v e   c o n t o u r   ( s n a k e )   m o d e l   i n t r o d u c e d   b y   K a s s   e t   a l [ 1 5 ] ,   i s   a n   a u t o m a t i c   m e t h o d   f o r   m a g e   [ 0 , 1 ]   t h a t   m o v e s   t h r o u g h   t h e   s p a t i a l   d o m a i n   o f   a n   i m a g e   I ( x , y )   t o   m i n i m i z e   t h e   e n e r g y   f u n c t i o n ,   [ 9 ] - [ 1 0 ] ,   E   =   ,   w h e r e   v s   a n d   v s s   r e p r e s e n t   t h e   f i r s t   a n d   s e c o n d   d e r i v a t i v e s   o f   b v s s s s   -   V E e x t   =   0 ,   w h e r e   α β   a r e   t h e   w e i g h t s   t o   c o n t r o l   t h e   s n a k e s   t e n s i o n   a n d   r i g i d i t y ,   r e s p e c t i v e l y .   v s s s s   d e n o t e s   t h e   f o u r t h   w i t h   r e s p e c t   t o   s .   W e   a p p l y   E e x t   f r o m   t h e   i m a g e   g r a y   l e v e l   f ( x , y )   t h a t   w i l l   t a k e   o n   s m a l l e r   v a l u e s   a t   t h e   b o u n d a r i e s .   T h e   f i n a l   p o s i t i o n   o f   t h e   c o n t o u r   w i l l   h a v e   a   m i n i m u m   v a l u e   o f   e n e r g y   E ,   s o   f i n d i n g   o b l e m .   A f t e r   i n i t i a l i z i n g   a   c u r v e   c l o s e   t o   t h e   o b j e c t   ( o r   g l o t t a l   g a p )   b o u n d a r y ,   t h e   s n a k e ,   w h i c h   i s   s e e n   a s   a n   e n e r g y   m i n i m i z i n g   s p l i n e ,   s t a r t s   d e f o r m i n g   t o   f i t   t h e   l o c a l   m i n i m a   s o   a s   t o   m o v e   t o w a r d   t h e   d e s i r e d   o b j e c t   b o u n d a r y   a n d   f i n a l l y   s e t t l e s   o n   t h e   o b j e c t   b o u n d a r y .   G i v e n   t h e   l o n g   t i m e   i t   n e e d s   t o   p r o c e s s   t h e   i m a g e s ,   t h e   a c t i v e   c o n t o u r s   m e t h o d   a l s o   w i l l   n o t   b e   s u i t a b l e   f o r   c a s e s   w h e r e   t h e r e   i s   a   l a r g e   v o l u m e   o f   i m a g e s .   T h e r e f o r e ,   i t   i s   n e c e s s a r y   t o   i m p l e m e n t   a   n e w   m e n t i o n e d   r e s t r i c t i o n s   i n   s e g m e n t i n g   v i d e o   i m a g e s   o f   t h e   l a r y n x .   d e t e c t i o n   a n d   t h e   H o u g h   t r a n s f o r m a t i o n   f o r   e x t r a c t i n g   s   o f   t h r e e   s t a g e s   o f :   p r e p r o c e s s i n g   o f   T h i s   p a p e r   i s   d i v i d e d   i n   t h e   f o l l o w i n g   p r i n c i p a l   s e c t i o n s :   s e c t i o n   2   d e s c r i b e s   t h e   p r o p o s e d   a l g o r i t h m ,   n t s   t h e   t h e   a u t h o r s   C o n c l u s i o n s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E       A u t o m a t i c   S e g m e n t a t i o n   o f   G l o t t a l   S p a c e   f r o m   V i d e o   I m a g e s   B a s e d   o n   2 .   T H E   P R O P O S E D   M E T H O D B l o c k   d i a g r a m   o f   t h e   p r o p o s e d   m e t h o d   i s   p r e s e n t e d   i n                                                                                                                                                               T h e   p r e p r o c e s s i n g   s t a g e   w a s   u s e d   t o   r e d u c e   n o i s e   a n d   d e t a i l s   o f   t h e   i m a g e .   I n   t h e   n e x t   s t a g e ,   E d g e   D e t e c t i o n   B a s e d   o n   M a t h e m a t i c a l   M o r p h o l o g y   w a s   u s e d   t o   e x t r a c t   e d g e s   o f   t h e   i m a g e .   T h e n ,   t h e   H o u g h   t r a n s f o r m a t i o n   w a s   u s e d   t o   f i n d   l i n e s   o f   t h e   i m a g e .   T h e   l i n e s   e m p l o y i n g   a n   i n n o v a t i v e   a l g o r i t h m .   F i n a l l y ,   t h e   l i n e s   o f   t h e   g l o t t a l   a r e a   w e r e   e x t r a c t e d   b y   u s i n g   t h e s e   l i n e s .   T h e   d e t a i l s   a r e   p r e s e n t e d   i n   l a t e r   s e c t i o n s .   2 . 1 .   I m a g e   P r e p r o c e s s i n g     T h e   i m a g e s   t a k e n   h a v e   p o o r b e c a u s e   o f   t h e   l i m i t a t i o n s   o f   t h e   e q u i p m e n t .   T h e r e f o r e ,   t o   i n c r e a s e   t h e   a c c u r a c y   o f   t h e   s e g m e n t a t i o n ,   b e f o r e   d o i n g   t h i s ,   a n   i n i t i a l   p r e p r o c e s s i n g   w a s   c a r r i e d   o u t   o n   t h e   i m a g e .   T h e   e c i r c l e   i n   F i g u r e   3 a .   T h e   p r e s e n c e   o f   t h e s e   p o i n t s   w i l l   r e d u c e   t h e   a c c u r a c y   o f   t h e   s e g m e n t a t i o n   a l g o r i t h m ,   w h i c h   i s   b a s e d   o n   e d g e s .   T h e r e f o r e ,   n o n I o u t ( x , y )   =     ( 1 )     L =     W h e r e   I ( x ,   y )   d e n o t e s   a n   s t r o b o s c o p i c   i m a g e ,   L   i s   t h e   m e a n   o f   l i g h t i n g   l e v e l s   i n   e a c h   r o w   o f   t h e   i m a g e ,   n   i s   t h e   n u m b e r   o f   c o l u m n s   i n   t h e   i m a g e   a n d   o u r   i m p l e m e n t a t i o n .   A s   c a n   b e   s e e n   i n   o m i t t e d   t h r o u g h   t h e   m a p p i n g   r e l a t i o n   1 .   2 . 2 .   F i n d i n g   e d g e s   o f   t h e   g l o t t a l   B y   o m i t t i n g   t h e   n o i s e   l i n e s ,   w e   u s e   t h e   e d g e   d e t e c t i o n   a l g o r i t h m   w i t h   d o u b l e   t h r e s h o l d i n g   t o   e x t r a c t   t h e   e d g e s   o f   t h e   g l o t t a l   a r e a   [ 1 1 ] . I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8     A u t o m a t i c   S e g m e n t a t i o n   o f   G l o t t a l   S p a c e   f r o m   V i d e o   I m a g e s   B a s e d   o n   M a t h e m a t i c a l   T H E   P R O P O S E D   M E T H O D   B l o c k   d i a g r a m   o f   t h e   p r o p o s e d   m e t h o d   i s   p r e s e n t e d   i n   F i g u r e   2 .                                                                                                                                                             F i g u r e   2 .   B l o c k   d i a g r a m   o f   t h e   p r o p o s e d   m e t h o d .     p r e p r o c e s s i n g   s t a g e   w a s   u s e d   t o   r e d u c e   n o i s e   a n d   d e t a i l s   o f   t h e   i m a g e .   I n   t h e   n e x t   s t a g e ,   E d g e   D e t e c t i o n   B a s e d   o n   M a t h e m a t i c a l   M o r p h o l o g y   w a s   u s e d   t o   e x t r a c t   e d g e s   o f   t h e   i m a g e .   T h e n ,   t h e   H o u g h   t r a n s f o r m a t i o n   w a s   u s e d   t o   f i n d   l i n e s   o f   t h e   i m a g e .   T h e   l i n e s   o f   t h e   g l o t t a l   a r e a   w e r e   f o u n d   a n d   e x p a n d e d   b y   e m p l o y i n g   a n   i n n o v a t i v e   a l g o r i t h m .   F i n a l l y ,   t h e   l i n e s   o f   t h e   g l o t t a l   a r e a   w e r e   e x t r a c t e d   b y   u s i n g   t h e s e   l i n e s .   T h e   d e t a i l s   a r e   p r e s e n t e d   i n   l a t e r   s e c t i o n s .   T h e   i m a g e s   t a k e n   h a v e   p o o r   q u a l i t y   d u e   t o   t h e   u s e   o f   f l a s h   a t   t h e   t i m e   o f   t a k i n g   t h e   i m a g e s   a n d   a l s o   b e c a u s e   o f   t h e   l i m i t a t i o n s   o f   t h e   e q u i p m e n t .   T h e r e f o r e ,   t o   i n c r e a s e   t h e   a c c u r a c y   o f   t h e   s e g m e n t a t i o n ,   b e f o r e   d o i n g   t h i s ,   a n   i n i t i a l   p r e p r o c e s s i n g   w a s   c a r r i e d   o u t   o n   t h e   i m a g e .   T h e   e f f e c t   o f   t h e   f l a s h   w a s   m a r k e d   b y   a   3 a .   T h e   p r e s e n c e   o f   t h e s e   p o i n t s   w i l l   r e d u c e   t h e   a c c u r a c y   o f   t h e   s e g m e n t a t i o n   a l g o r i t h m ,   w h i c h   i s   b a s e d   o n   e d g e s .   T h e r e f o r e ,   n o n - l i n e a r   m a p p i n g   m e t h o d   w a s   u s e d   t o   s o l v e   t h i s   p r o b l e m .           W h e r e   I ( x ,   y )   d e n o t e s   a n   s t r o b o s c o p i c   i m a g e ,   L   i s   t h e   m e a n   o f   l i g h t i n g   l e v e l s   i n   e a c h   r o w   o f   t h e   i m a g e ,   n   i s   t h e   n u m b e r   o f   c o l u m n s   i n   t h e   i m a g e   a n d     i s   a n   i m a g e   c o e f f i c i e n t   c o n s i d e r e d   t o   b e   o u r   i m p l e m e n t a t i o n .   A s   c a n   b e   s e e n   i n   F i g u r e   3 c   a n d   3 d ,   a   l a r g e   v o l u m e   o f   u n w a n t e d   i n f o r m a t i o n   w a s   o m i t t e d   t h r o u g h   t h e   m a p p i n g   r e l a t i o n   1 .   2 .   F i n d i n g   e d g e s   o f   t h e   g l o t t a l     n o i s e   l i n e s ,   w e   u s e   t h e   e d g e   d e t e c t i o n   a l g o r i t h m   w i t h   d o u b l e   t h r e s h o l d i n g   t o   e x t r a c t   t h e   e d g e s   o f   t h e   g l o t t a l   a r e a   [ 1 1 ] .         M a t h e m a t i c a l     ( D a v o d   A g h l m a n d i )   4 6 5 p r e p r o c e s s i n g   s t a g e   w a s   u s e d   t o   r e d u c e   n o i s e   a n d   d e t a i l s   o f   t h e   i m a g e .   I n   t h e   n e x t   s t a g e ,   E d g e   D e t e c t i o n   B a s e d   o n   M a t h e m a t i c a l   M o r p h o l o g y   w a s   u s e d   t o   e x t r a c t   e d g e s   o f   t h e   i m a g e .   T h e n ,   t h e   H o u g h   o f   t h e   g l o t t a l   a r e a   w e r e   f o u n d   a n d   e x p a n d e d   b y   e m p l o y i n g   a n   i n n o v a t i v e   a l g o r i t h m .   F i n a l l y ,   t h e   l i n e s   o f   t h e   g l o t t a l   a r e a   w e r e   e x t r a c t e d   b y   u s i n g   t h e s e   l i n e s .   q u a l i t y   d u e   t o   t h e   u s e   o f   f l a s h   a t   t h e   t i m e   o f   t a k i n g   t h e   i m a g e s   a n d   a l s o   b e c a u s e   o f   t h e   l i m i t a t i o n s   o f   t h e   e q u i p m e n t .   T h e r e f o r e ,   t o   i n c r e a s e   t h e   a c c u r a c y   o f   t h e   s e g m e n t a t i o n ,   b e f o r e   f f e c t   o f   t h e   f l a s h   w a s   m a r k e d   b y   a   3 a .   T h e   p r e s e n c e   o f   t h e s e   p o i n t s   w i l l   r e d u c e   t h e   a c c u r a c y   o f   t h e   s e g m e n t a t i o n   a l g o r i t h m ,   l i n e a r   m a p p i n g   m e t h o d   w a s   u s e d   t o   s o l v e   t h i s   p r o b l e m .       W h e r e   I ( x ,   y )   d e n o t e s   a n   s t r o b o s c o p i c   i m a g e ,   L   i s   t h e   m e a n   o f   l i g h t i n g   l e v e l s   i n   e a c h   r o w   o f   t h e   i s   a n   i m a g e   c o e f f i c i e n t   c o n s i d e r e d   t o   b e     =   1 . 8   i n   3 c   a n d   3 d ,   a   l a r g e   v o l u m e   o f   u n w a n t e d   i n f o r m a t i o n   w a s   n o i s e   l i n e s ,   w e   u s e   t h e   e d g e   d e t e c t i o n   a l g o r i t h m   w i t h   d o u b l e   t h r e s h o l d i n g   t o   e x t r a c t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                  I J E C E   V o l .   2 ,   N o .   4 ,   A u g u s t   2 0 1 4 6 6 F i g u r e   3 .   ( a )   a n d   ( b )   a r e   t h e   o r i g i n a l   i m a g e s ,   ( c )   a n d   ( d )   s h o w   ( a )   a n d   ( b ) ,   r e s p e c t i v e l y ,   p r e p r o c e s s e d   b y   r e l a t i o n   1 .   I n   i m a g e   ( a )   t h e   e f f e c t   o f   t h e   f l a s h   w a s   m a r k e d   b y   c i r c l e . 2 . 2 . 1 .   E d g e   D e t e c t i o n   E d g e   d e t e c t i o n   i s   o n e   o f   t h e   m o s t   f u n d a m e n t a l   s t a g e s   i n   i m a g e b a s e d   o n   d i f f e r e n t i a t i o n ,   t h e   d i f f e r e n t i a t i o n   p r o c e s s   i s   d i r e c t l y   u s e d   t o   d e t e c t   e d g e s .   T h e   f i r s t   o r d e r   d i f f e r e n t i a t i o n   o p e r a t o r s ,   s u c h   a s   t h e   R o b e r t   a n d   S o b e l   o p e r a t o r s ,   i n c r e a s e   t h e   e x t e n t   t o   w h i c h   t h e   l i g h t i n g   i n   t h e   i m a g e s   c h a n g e s ,   a n d   t h e n ,   w i t h   t h e   h e l p   o f   a   t h r e s h o l d ,   t h e y   e x t r a c t   t h e   e d g e   p o i n t s .   S e c o n d   o r d e r   d i f f e r e n t i a t i o n   o p e r a t o r s ,   s u c h   a s   t h e   L a p l a c i a n   o p e r a t o r ,   u s e   t h e i r   a b i l i t y   t o   p a s s   t h r o u g h   z e r o s   t o   d e t e r m i n e   t h e   e d g e   p o i n t s .   T h e   P r e w i t t   a n d   C a n n y   e d g e   d e t e c e r t a i n   a l g o r i t h m s   a s   w e l l ,   t o   d e t e c t   t h e   e d g e s   o f   t h e   i m a g e s ;   h o w e v e r ,   t h e s e   e d g e   d e t e c t o r s   a r e   n o t   a b l e   t o   e x t r a c t   t h e   e d g e s   i n   t h e   d a r k   p a r t s   o f   t h e   i m a g e ,   i n   d i m m e d   i m a g e s ,   o r   i n   i m a g e s   w h i c h   h a T h e r e f o r e ,   w e   u s e   e d g e   d e t e c t i o n   b a s e d   o n   m a t h e m a t i c a l   m o r p h o l o g y   i n   o r d e r   t o   h a v e   s t r o n g   e d g e s .   2 . 2 . 1 .   B a s e   M o r p h o l o g i c a l   O p e r a t o r s   M a t h e m a t i c a l   m o r p h o l o g y   i s   a   m a t h e m a t i c a l   t h e o r y   w h i c h   c a n   b e   u s e d   t o   p r o c e s s   a n d   a n a l y z e   i m a g e s .   A c c o r d i n g   t o   t h i s   t h e o r y ,   i m a g e s   b e h a v e   l i k e   s e t s ,   s o   t h a t   m o r p h o l o g i c a l   t r a n s f o r m s   c a n   b e   u s e d   t o   e x t r a c t   f e a t u r e s   o f   t h e   i m a g e s .   A   s t r u c t u r a l   e l e m e n t   i s   u s e d   i n   a l l   m o r p h o l o g i c a l   p r o c e s s i n g .   T h i s   e l e m e n t   h a s   a n   i m p o r t a n t   r o l e   i n   m o r p h o l o g i c a l   p r o c e s s i n g ;   t h e r e f o r e   i t p a r t   o f   a   p r o c e s s i n g   o p e r a t i o n .   T h e   s t r u c t u r a l   e l e m e n t   u s u a l l y   m o v e s   a c r o s s   t h e   i m a g e   l i k e   a   m a s k   a n d   c o n t r o l s   t h e   m o r p h o l o g i c a l   p r o c e s s i n g . D i l a t i o n   a n d   e r o s i o n   a r e   t w o   o f   t h e   b a s e   m o r p h o l o g i c a l   a r e   o f t e n   f o r m e d   f r o m   a   c o m b i n a t i o n   o f   t h e s e   t w o .   A s s u m i n g   t h a t     I     r e p r e s e n t s   t h e   t w o   d i m e n s i o n a l   g r a y s c a l e   i m a g e   a n d   B   i s   a   s t r u c t u r a l   e l e m e n t   ,   t h e n   t h e   d i l a t i o n   o f   a   g r a y e l e m e n t   B ( s , t )   i s   d e t e r m i n e d   a s   f o l l o w s   :   ( I   Å   B )   ( x , y   =   m a x   { I ( x   ( 1 )     T h e   d o m a i n   o f   I   Å   B   i s   t h e   d i l a t i o n   o f   t h e   d o m a i n   o f   I   b y   t h e   d o m a i n   o f   B . T h e   e r o s i o n   o f   a   g r a y - s c a l e   i m a g e   I ( x , y )   w i t h   t h e   s t r u c t u r a l   e l e m e n t   ( I   Θ   B )   ( x , y )   =   m i n   { I ( x + s , y + t )     ( 2 )     T h e   d o m a i n   o f   I   Θ   B   i s   t h e   e r o s i o n   o f   t h e   d o m a i n   o f   I   b y   t h e   d o m a i n   o f   B . T h e   o p e n i n g   o f   a   g r a y   - s c a l e   i m a g e   I ( x , y )   w i t h   t h e   s t r u c t u r a l   e l e m e n t   I   o   B   =   ( I Θ B )   Å   ( 3 )   T h e   o p e n i n g   o p e r a t i o n   u s u a l l y   s m o o t h e s   t h e   c u r v e s   o f   t h e   i m a g e ,   b r e a k s   n a r r o w   c o n n e c t i o n s   ,   a n d   o m i t s   n a r r o w   p r o t r u s i o n s   .   T h e   c l o s i n g   p r o c e s s   o f   a   g r a y   s u r f a c e   i m a g e   I ( x , y )   w i t h   t h e   s t r u c t u r a l   e l e m e n t f o l l o w s :       2 0 1 2   :   4 6 3 4 7 2   a     b     c       d   3 .   ( a )   a n d   ( b )   a r e   t h e   o r i g i n a l   i m a g e s ,   ( c )   a n d   ( d )   s h o w   ( a )   a n d   ( b ) ,   r e s p e c t i v e l y ,   p r e p r o c e s s e d   b y   I n   i m a g e   ( a )   t h e   e f f e c t   o f   t h e   f l a s h   w a s   m a r k e d   b y   c i r c l e .   E d g e   d e t e c t i o n   i s   o n e   o f   t h e   m o s t   f u n d a m e n t a l   s t a g e s   i n   i m a g e   s e g m e n t a t i o n .   I n   e d g e   d e t e c t i o n   b a s e d   o n   d i f f e r e n t i a t i o n ,   t h e   d i f f e r e n t i a t i o n   p r o c e s s   i s   d i r e c t l y   u s e d   t o   d e t e c t   e d g e s .   T h e   f i r s t   o r d e r   d i f f e r e n t i a t i o n   o p e r a t o r s ,   s u c h   a s   t h e   R o b e r t   a n d   S o b e l   o p e r a t o r s ,   i n c r e a s e   t h e   e x t e n t   t o   w h i c h   t h e   l i g h t i n g   i n   g e s   c h a n g e s ,   a n d   t h e n ,   w i t h   t h e   h e l p   o f   a   t h r e s h o l d ,   t h e y   e x t r a c t   t h e   e d g e   p o i n t s .   S e c o n d   o r d e r   d i f f e r e n t i a t i o n   o p e r a t o r s ,   s u c h   a s   t h e   L a p l a c i a n   o p e r a t o r ,   u s e   t h e i r   a b i l i t y   t o   p a s s   t h r o u g h   z e r o s   t o   d e t e r m i n e   t h e   e d g e   p o i n t s .   T h e   P r e w i t t   a n d   C a n n y   e d g e   d e t e c t o r   a l g o r i t h m s   a l s o   u s e   t h e   d i f f e r e n t i a t i o n   p r o c e s s ,   a n d   c e r t a i n   a l g o r i t h m s   a s   w e l l ,   t o   d e t e c t   t h e   e d g e s   o f   t h e   i m a g e s ;   h o w e v e r ,   t h e s e   e d g e   d e t e c t o r s   a r e   n o t   a b l e   t o   e x t r a c t   t h e   e d g e s   i n   t h e   d a r k   p a r t s   o f   t h e   i m a g e ,   i n   d i m m e d   i m a g e s ,   o r   i n   i m a g e s   w h i c h   h a T h e r e f o r e ,   w e   u s e   e d g e   d e t e c t i o n   b a s e d   o n   m a t h e m a t i c a l   m o r p h o l o g y   i n   o r d e r   t o   h a v e   s t r o n g   e d g e s . 2 . 2 . 1 .   B a s e   M o r p h o l o g i c a l   O p e r a t o r s     M a t h e m a t i c a l   m o r p h o l o g y   i s   a   m a t h e m a t i c a l   t h e o r y   w h i c h   c a n   b e   u s e d   t o   p r o c e s s   a n d   a n a l y z e   t h i s   t h e o r y ,   i m a g e s   b e h a v e   l i k e   s e t s ,   s o   t h a t   m o r p h o l o g i c a l   t r a n s f o r m s   c a n   b e   u s e d   t o   e x t r a c t   f e a t u r e s   o f   t h e   i m a g e s .   A   s t r u c t u r a l   e l e m e n t   i s   u s e d   i n   a l l   m o r p h o l o g i c a l   p r o c e s s i n g .   T h i s   e l e m e n t   h a s   a n   i m p o r t a n t   r o l e   i n   m o r p h o l o g i c a l   p r o c e s s i n g ;   t h e r e f o r e   i t s   a p p r o p r i a t e   s e l e c t i o n   i s   o f t e n   t h e   m o s t   i m p o r t a n t   p a r t   o f   a   p r o c e s s i n g   o p e r a t i o n .   T h e   s t r u c t u r a l   e l e m e n t   u s u a l l y   m o v e s   a c r o s s   t h e   i m a g e   l i k e   a   m a s k   a n d   c o n t r o l s   t h e   m o r p h o l o g i c a l   p r o c e s s i n g .   D i l a t i o n   a n d   e r o s i o n   a r e   t w o   o f   t h e   b a s e   m o r p h o l o g i c a l   o p e r a t o r s   a n d   o t h e r   m o r p h o l o g i c a l   o p e r a t o r s   a r e   o f t e n   f o r m e d   f r o m   a   c o m b i n a t i o n   o f   t h e s e   t w o .   A s s u m i n g   t h a t     I     r e p r e s e n t s   t h e   t w o   d i m e n s i o n a l   g r a y s c a l e   i m a g e   a n d   B   i s   a   s t r u c t u r a l   e l e m e n t   ,   t h e n   t h e   d i l a t i o n   o f   a   g r a y -   s c a l e   i m a g e   I (   x , y )   w i t h   t h e   s t r u c e l e m e n t   B ( s , t )   i s   d e t e r m i n e d   a s   f o l l o w s   :   B )   ( x , y   =   m a x   { I ( x - s , y - t )   +   B ( s , t ) }         B   i s   t h e   d i l a t i o n   o f   t h e   d o m a i n   o f   I   b y   t h e   d o m a i n   o f   B .   s c a l e   i m a g e   I ( x , y )   w i t h   t h e   s t r u c t u r a l   e l e m e n t   B ( s , t )   i s   s p Θ   B )   ( x , y )   =   m i n   { I ( x + s , y + t )   -   b ( s , t ) }         Θ   B   i s   t h e   e r o s i o n   o f   t h e   d o m a i n   o f   I   b y   t h e   d o m a i n   o f   B .   s c a l e   i m a g e   I ( x , y )   w i t h   t h e   s t r u c t u r a l   e l e m e n t   B ( s , t )   i s   s p e c i f i e d   a s   f o l l o w s Å   B             T h e   o p e n i n g   o p e r a t i o n   u s u a l l y   s m o o t h e s   t h e   c u r v e s   o f   t h e   i m a g e ,   b r e a k s   n a r r o w   c o n n e c t i o n s   ,   a n d   T h e   c l o s i n g   p r o c e s s   o f   a   g r a y   s u r f a c e   i m a g e   I ( x , y )   w i t h   t h e   s t r u c t u r a l   e l e m e n t               I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   3 .   ( a )   a n d   ( b )   a r e   t h e   o r i g i n a l   i m a g e s ,   ( c )   a n d   ( d )   s h o w   ( a )   a n d   ( b ) ,   r e s p e c t i v e l y ,   p r e p r o c e s s e d   b y   I n   i m a g e   ( a )   t h e   e f f e c t   o f   t h e   f l a s h   w a s   m a r k e d   b y   c i r c l e .   s e g m e n t a t i o n .   I n   e d g e   d e t e c t i o n   b a s e d   o n   d i f f e r e n t i a t i o n ,   t h e   d i f f e r e n t i a t i o n   p r o c e s s   i s   d i r e c t l y   u s e d   t o   d e t e c t   e d g e s .   T h e   f i r s t   o r d e r   d i f f e r e n t i a t i o n   o p e r a t o r s ,   s u c h   a s   t h e   R o b e r t   a n d   S o b e l   o p e r a t o r s ,   i n c r e a s e   t h e   e x t e n t   t o   w h i c h   t h e   l i g h t i n g   i n   g e s   c h a n g e s ,   a n d   t h e n ,   w i t h   t h e   h e l p   o f   a   t h r e s h o l d ,   t h e y   e x t r a c t   t h e   e d g e   p o i n t s .   S e c o n d   o r d e r   d i f f e r e n t i a t i o n   o p e r a t o r s ,   s u c h   a s   t h e   L a p l a c i a n   o p e r a t o r ,   u s e   t h e i r   a b i l i t y   t o   p a s s   t h r o u g h   z e r o s   t o   d e t e r m i n e   c t o r   a l g o r i t h m s   a l s o   u s e   t h e   d i f f e r e n t i a t i o n   p r o c e s s ,   a n d   c e r t a i n   a l g o r i t h m s   a s   w e l l ,   t o   d e t e c t   t h e   e d g e s   o f   t h e   i m a g e s ;   h o w e v e r ,   t h e s e   e d g e   d e t e c t o r s   a r e   n o t   a b l e   t o   e x t r a c t   t h e   e d g e s   i n   t h e   d a r k   p a r t s   o f   t h e   i m a g e ,   i n   d i m m e d   i m a g e s ,   o r   i n   i m a g e s   w h i c h   h a v e   n o i s e .   T h e r e f o r e ,   w e   u s e   e d g e   d e t e c t i o n   b a s e d   o n   m a t h e m a t i c a l   m o r p h o l o g y   i n   o r d e r   t o   h a v e   s t r o n g   e d g e s .   M a t h e m a t i c a l   m o r p h o l o g y   i s   a   m a t h e m a t i c a l   t h e o r y   w h i c h   c a n   b e   u s e d   t o   p r o c e s s   a n d   a n a l y z e   t h i s   t h e o r y ,   i m a g e s   b e h a v e   l i k e   s e t s ,   s o   t h a t   m o r p h o l o g i c a l   t r a n s f o r m s   c a n   b e   u s e d   t o   e x t r a c t   f e a t u r e s   o f   t h e   i m a g e s .   A   s t r u c t u r a l   e l e m e n t   i s   u s e d   i n   a l l   m o r p h o l o g i c a l   p r o c e s s i n g .   T h i s   e l e m e n t   h a s   s   a p p r o p r i a t e   s e l e c t i o n   i s   o f t e n   t h e   m o s t   i m p o r t a n t   p a r t   o f   a   p r o c e s s i n g   o p e r a t i o n .   T h e   s t r u c t u r a l   e l e m e n t   u s u a l l y   m o v e s   a c r o s s   t h e   i m a g e   l i k e   a   m a s k   a n d   o p e r a t o r s   a n d   o t h e r   m o r p h o l o g i c a l   o p e r a t o r s   a r e   o f t e n   f o r m e d   f r o m   a   c o m b i n a t i o n   o f   t h e s e   t w o .   A s s u m i n g   t h a t     I     r e p r e s e n t s   t h e   t w o   d i m e n s i o n a l   g r a y -   s c a l e   i m a g e   I (   x , y )   w i t h   t h e   s t r u c t u r a l     B ( s , t )   i s   s p e c i f i e d   a s   f o l l o w s :     B ( s , t )   i s   s p e c i f i e d   a s   f o l l o w s :     T h e   o p e n i n g   o p e r a t i o n   u s u a l l y   s m o o t h e s   t h e   c u r v e s   o f   t h e   i m a g e ,   b r e a k s   n a r r o w   c o n n e c t i o n s   ,   a n d   T h e   c l o s i n g   p r o c e s s   o f   a   g r a y   s u r f a c e   i m a g e   I ( x , y )   w i t h   t h e   s t r u c t u r a l   e l e m e n t   B ( s , t )   i s   s p e c i f i e d   a s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E       A u t o m a t i c   S e g m e n t a t i o n   o f   G l o t t a l   S p a c e   f r o m   V i d e o   I m a g e s   B a s e d   o n   I · B   =   ( I Å   B )   Θ   ( 4 )     T h e   c l o s i n g   o p e r a t o r   a l s o   s m o o t h e s   p a r t s   o f   t h e   s u r r o u n d i n g   a r e a ,   b u t ,   c o n t r a r y   t o   t h e   o p e n i n g   o p e r a t o r ,   i t   u s u a l l y   m e r g e s   n a r r o w   b r e a k s ,   o m i t s   s m a l l   h o l e s ,   a n d   f i l l s   t h e   g a p s   s u r r o u n d i n g   t h e   o b j e c t .   I n   t h i s   a r t i c l e ,   w e   h a v e   u s e d   t h e   f o l l o w i n g   m e t h o d   t o   d e t e c t   t h e   e d g e s   o f   g l o t t a l   [ 1 2 ] :   M   =   ( I B )   o   B     ( 5 )   E a d g   =   ( M B )     ( 6 )   F i g u r e   4 .   ( a )   a n d   ( b )   t h e   o r i g i n a l   i m a g e ,   ( c )   a n d   ( d )     e x t r a c t e d   e d g e . A l t h o u g h   t h e   e d g e   d e t e c t i o n   w i l l   b e   n o   g u a r a n t e e   t h a t   t h e   e x t r a c t i o n   o f   t h e   g l o t t a l   a r e a   i s   c o r r e c t   s i n c e   t h e   q u a l i t y   o f   v i d e o   i m a g e s   i s   l o w .   F o r   e x a m p l e ,   F i g u r e   ( 4 d ) ,   i t   c a n   b e   s e e n   t h a t   t h e   e x t r a   l i n e s   a r e   n o t   . T h e r e   i s   a l s o   t h i s   p o s s i b i l i t y   t h a t   a   p a r t   o f   t h e   e d g e   o f   t h e   g l o t t a l   w i l l   n o t   b e   d e t e c t e d .   s t a g e s   w e   w i l l   b e   u s i n g   t h e   H o u g h   t r a n s f o r m a t i o n   i n   e x t r a c t i n g   t h e   l i n e s   o f   t h e   g l o t t a l   i n   o r d e r   t o   i a c c u r a c y   a n d   c o r r e c t n e s s   o f   t h e   p r o c e s s   o f   e x t r a c t i n g   t h e   g l o t t a l   a r e a .   2 . 3     F i n d i n g   t h e   i n i t i a l   l i n e s   H o u g h   p r o p o s e d   a   m e t h o d   f o r   i d e n t i f y i n g   l i n e s   [ 1 2 ]   i n   1 9 6 2   i n   w h i c h   t h e   l i n e   y a l l   t h e   p o i n t s   i n   t h e   s p a c e   o f   t h e   p a r a t h r o u g h   w h i c h   m a n y   l i n e s   p a s s )   a r e   d e t e r m i n e d .   E a c h   o f   t h e s e   p o i n t s   i s   a n   e q u i v a l e n t   o f   t h e   p a r a m e t e r s   o f   a   l i n e .   T o   s o l v e   t h e   p r o b l e m   o f   v e r t i c a l   l i n e s ,   w e   c o n s i d e r   t h e   e q u a t i o n   f o r   t h e   w e   s e a r c h   f o r   p e a k   p o i n t s   i n   t h e   s p a c e   o f   t h e   p a r a m e t e r s   ρ θ d e f i n e d   b y   t h e   θ   a n d   ρ   s p e c i f i e d   f o r   t h a t   l i n e   s o   t h a t   ρ t h a t   l i n e   a n d   θ   i s   t h e   a n g l e   b e t w e e n   t h e   l i n e   f r o m   t h e   o r i g i n   o f   c o o r d i n a t e s   w h i c h   i s   p e r p e n d i c u l a r   t o   t h e   l i n e   u n d e r   c o n s i d e r a t i o n   a n d   t h e   p o s i t i v e   d i r e c t i o n   o f   t h e   x   a x i s .   A t   t h i s   s t a g e ,   t h e   e d g e s   e x t r a c t e d   f r o m   t h e   p r e v i o u s   s t a g e   a r e   t r a n s f o r m e d   t o     2 . 3 . 1 .   E x t r a c t i o n   o f   t h e   c o n t o u r s   o f   t h e   g l o t t a l   a r e a I n   t h i s   s t a g e ,   t h e   p u r p o s e   i s   t o   e x t r a c t   l i n e s   w h i c h   s e p a r a t e   t h e   a r e a   o f   t h e   g l o t t a l   f r o m   t h e   v o c a l   f o l d s   ( t h e   e d g e s   o f   t h e   v o c a l   f o l d s ) .   T o   d o   t h i s ,   w e   u s e d   a n   i n n o v a t i v e   m e t h o d   p r e s e n t e d   i n   t h i s   a r t i c l e .   I n   t h i s   m e t h o d ,   t h e   f e a t u r e   o f   t h e   i m a g e   i t s e l f ,   t h a t   o f   t h e   v o c a l   f o l d s ,   w a s   u s e d   t o   f i n d   t h e   l i n e s   r e l a t e d   t o   t h e   g l o t t a l .   I n   t h e   i m a g e s   o f   t h e   l a r y n x ,   t h e   l e v e l   o f   l i g h t i n g   o f   t h e   g l o t t a l   a r e a   i s   m u c h   l o w e r   t h a n   t h a t   o f   t h e   v o c a l w a s   t o   f i n d   t h e   l i n e s   o f   t h e   e d g e   o f   t h e   v o c a l   f o l d   o n   t h e   r i g h t ,   w e   w i l l   w i t n e s s   a   s h a r p   d e c l i n e   i n   t h e   l e v e l s   o f   I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8     A u t o m a t i c   S e g m e n t a t i o n   o f   G l o t t a l   S p a c e   f r o m   V i d e o   I m a g e s   B a s e d   o n   M a t h e m a t i c a l   B )   Θ B               T h e   c l o s i n g   o p e r a t o r   a l s o   s m o o t h e s   p a r t s   o f   t h e   s u r r o u n d i n g   a r e a ,   b u t ,   c o n t r a r y   t o   t h e   o p e n i n g   o p e r a t o r ,   i t   u s u a l l y   m e r g e s   n a r r o w   b r e a k s ,   o m i t s   s m a l l   h o l e s ,   a n d   f i l l s   t h e   g a p s   s u r r o u n d i n g   t h e   o b j e c t .   I n   t h i s   h a v e   u s e d   t h e   f o l l o w i n g   m e t h o d   t o   d e t e c t   t h e   e d g e s   o f   g l o t t a l   [ 1 2 ] :                 E a d g   =   ( M B )   B     ( M B )             B   a   D   c   F i g u r e   4 .   ( a )   a n d   ( b )   t h e   o r i g i n a l   i m a g e ,   ( c )   a n d   ( d )     e x t r a c t e d   e d g e .   A l t h o u g h   t h e   e d g e   d e t e c t i o n   a l g o r i t h m   g i v e s   a c c e p t a b l e   r e s u l t s   i n   e x t r a c t i n g   t h e   g l o t t a l   a r e a ,   t h e r e   w i l l   b e   n o   g u a r a n t e e   t h a t   t h e   e x t r a c t i o n   o f   t h e   g l o t t a l   a r e a   i s   c o r r e c t   s i n c e   t h e   q u a l i t y   o f   v i d e o   i m a g e s   i s   l o w .   d ) ,   i t   c a n   b e   s e e n   t h a t   t h e   e x t r a   l i n e s   a r e   n o t   p r o d u c e d   b y   t h e   e d g e s   o f   t h e   g l o t t a l   a r e a   . T h e r e   i s   a l s o   t h i s   p o s s i b i l i t y   t h a t   a   p a r t   o f   t h e   e d g e   o f   t h e   g l o t t a l   w i l l   n o t   b e   d e t e c t e d .   s t a g e s   w e   w i l l   b e   u s i n g   t h e   H o u g h   t r a n s f o r m a t i o n   i n   e x t r a c t i n g   t h e   l i n e s   o f   t h e   g l o t t a l   i n   o r d e r   t o   i a c c u r a c y   a n d   c o r r e c t n e s s   o f   t h e   p r o c e s s   o f   e x t r a c t i n g   t h e   g l o t t a l   a r e a .   H o u g h   p r o p o s e d   a   m e t h o d   f o r   i d e n t i f y i n g   l i n e s   [ 1 2 ]   i n   1 9 6 2   i n   w h i c h   t h e   l i n e   y a l l   t h e   p o i n t s   i n   t h e   s p a c e   o f   t h e   p a r a m e t e r   ( a , b )   a n d   t h e   p e a k   p o i n t s   ( i . e . ,   p o i n t s   i n   t h e   p a r a m e t e r   s p a c e   t h r o u g h   w h i c h   m a n y   l i n e s   p a s s )   a r e   d e t e r m i n e d .   E a c h   o f   t h e s e   p o i n t s   i s   a n   e q u i v a l e n t   o f   t h e   p a r a m e t e r s   o f   a   l i n e .   T o   s o l v e   t h e   p r o b l e m   o f   v e r t i c a l   l i n e s ,   w e   c o n s i d e r   t h e   e q u a t i o n   f o r   t h e   l i n e   a s :   x . c o s θ θ ρ w e   s e a r c h   f o r   p e a k   p o i n t s   i n   t h e   s p a c e   o f   t h e   p a r a m e t e r s   ρ   a n d   θ .   I n   t h i s   m e t h o d ,   t h e   e q u a t i o n   f o r   e a c h   l i n e   i s   θ ρ   s p e c i f i e d   f o r   t h a t   l i n e   s o   t h a t   ρ   s t a n d s   f o r   t h e   d i s t a n c e   f r o m   t h e   o r i g i n   o f   c o o r d i n a t e s θ   i s   t h e   a n g l e   b e t w e e n   t h e   l i n e   f r o m   t h e   o r i g i n   o f   c o o r d i n a t e s   w h i c h   i s   p e r p e n d i c u l a r   t o   t h e   l i n e   u n d e r   c o n s i d e r a t i o n   a n d   t h e   p o s i t i v e   d i r e c t i o n   o f   t h e   x   a x i s .   A t   t h i s   s t a g e ,   t h e   e d g e s   e x t r a c t e d   f r o m   t h e   p r e v i o u s   s t a g e   a r e   t r a n s f o r m e d   t o   a   s e r i e s   o f   l i n e s   t h r o u g h   t h e   u s e   o f   t h e   H o u g h   t r a n s f o r m a t i o n . 2 . 3 . 1 .   E x t r a c t i o n   o f   t h e   c o n t o u r s   o f   t h e   g l o t t a l   a r e a   I n   t h i s   s t a g e ,   t h e   p u r p o s e   i s   t o   e x t r a c t   l i n e s   w h i c h   s e p a r a t e   t h e   a r e a   o f   t h e   g l o t t a l   f r o m   t h e   v o c a l   f o l d s   ( t h e   e d g e s   o f   t h e   v o c a l   f o l d s ) .   T o   d o   t h i s ,   w e   u s e d   a n   i n n o v a t i v e   m e t h o d   p r e s e n t e d   i n   t h i s   a r t i c l e .   I n   t h i s   m e t h o d ,   t h e   f e a t u r e   o f   t h e   i m a g e   i t s e l f ,   w h i c h   i s   t h e   d i f f e r e n c e   i n   t h e   l e v e l   o f   l i g h t i n g   i n   t h e   g l o t t a l   a r e a   a n d   t h a t   o f   t h e   v o c a l   f o l d s ,   w a s   u s e d   t o   f i n d   t h e   l i n e s   r e l a t e d   t o   t h e   g l o t t a l .   I n   t h e   i m a g e s   o f   t h e   l a r y n x ,   t h e   l e v e l   o f   l i g h t i n g   o f   t h e   g l o t t a l   a r e a   i s   m u c h   l o w e r   t h a n   t h a t   o f   t h e   v o c a l   f o l d s .   T h e r e f o r e ,   a s s u m i n g   t h a t   t h e   p u r p o s e   w a s   t o   f i n d   t h e   l i n e s   o f   t h e   e d g e   o f   t h e   v o c a l   f o l d   o n   t h e   r i g h t ,   w e   w i l l   w i t n e s s   a   s h a r p   d e c l i n e   i n   t h e   l e v e l s   o f     M a t h e m a t i c a l     ( D a v o d   A g h l m a n d i )   4 6 7   T h e   c l o s i n g   o p e r a t o r   a l s o   s m o o t h e s   p a r t s   o f   t h e   s u r r o u n d i n g   a r e a ,   b u t ,   c o n t r a r y   t o   t h e   o p e n i n g   o p e r a t o r ,   i t   u s u a l l y   m e r g e s   n a r r o w   b r e a k s ,   o m i t s   s m a l l   h o l e s ,   a n d   f i l l s   t h e   g a p s   s u r r o u n d i n g   t h e   o b j e c t .   I n   t h i s       F i g u r e   4 .   ( a )   a n d   ( b )   t h e   o r i g i n a l   i m a g e ,   ( c )   a n d   ( d )     e x t r a c t e d   e d g e .   a l g o r i t h m   g i v e s   a c c e p t a b l e   r e s u l t s   i n   e x t r a c t i n g   t h e   g l o t t a l   a r e a ,   t h e r e   w i l l   b e   n o   g u a r a n t e e   t h a t   t h e   e x t r a c t i o n   o f   t h e   g l o t t a l   a r e a   i s   c o r r e c t   s i n c e   t h e   q u a l i t y   o f   v i d e o   i m a g e s   i s   l o w .   p r o d u c e d   b y   t h e   e d g e s   o f   t h e   g l o t t a l   a r e a   . T h e r e   i s   a l s o   t h i s   p o s s i b i l i t y   t h a t   a   p a r t   o f   t h e   e d g e   o f   t h e   g l o t t a l   w i l l   n o t   b e   d e t e c t e d .   T h e r e f o r e ,   i n   l a t e r   s t a g e s   w e   w i l l   b e   u s i n g   t h e   H o u g h   t r a n s f o r m a t i o n   i n   e x t r a c t i n g   t h e   l i n e s   o f   t h e   g l o t t a l   i n   o r d e r   t o   i n c r e a s e   t h e   H o u g h   p r o p o s e d   a   m e t h o d   f o r   i d e n t i f y i n g   l i n e s   [ 1 2 ]   i n   1 9 6 2   i n   w h i c h   t h e   l i n e   y i = a x i + b   i s   p l o t t e d   f o r   m e t e r   ( a , b )   a n d   t h e   p e a k   p o i n t s   ( i . e . ,   p o i n t s   i n   t h e   p a r a m e t e r   s p a c e   t h r o u g h   w h i c h   m a n y   l i n e s   p a s s )   a r e   d e t e r m i n e d .   E a c h   o f   t h e s e   p o i n t s   i s   a n   e q u i v a l e n t   o f   t h e   p a r a m e t e r s   o f   a   l i n e   a s :   x . c o s θ   +   y . s i n θ   =   ρ   a n d   ρ θ .   I n   t h i s   m e t h o d ,   t h e   e q u a t i o n   f o r   e a c h   l i n e   i s   θ ρ ρ   s t a n d s   f o r   t h e   d i s t a n c e   f r o m   t h e   o r i g i n   o f   c o o r d i n a t e s   t o   θ   i s   t h e   a n g l e   b e t w e e n   t h e   l i n e   f r o m   t h e   o r i g i n   o f   c o o r d i n a t e s   w h i c h   i s   p e r p e n d i c u l a r   t o   t h e   l i n e   u n d e r   c o n s i d e r a t i o n   a n d   t h e   p o s i t i v e   d i r e c t i o n   o f   t h e   x   a x i s .   A t   t h i s   s t a g e ,   t h e   e d g e s   e x t r a c t e d   f r o m   t h e   a   s e r i e s   o f   l i n e s   t h r o u g h   t h e   u s e   o f   t h e   H o u g h   t r a n s f o r m a t i o n .   I n   t h i s   s t a g e ,   t h e   p u r p o s e   i s   t o   e x t r a c t   l i n e s   w h i c h   s e p a r a t e   t h e   a r e a   o f   t h e   g l o t t a l   f r o m   t h e   v o c a l   f o l d s   ( t h e   e d g e s   o f   t h e   v o c a l   f o l d s ) .   T o   d o   t h i s ,   w e   u s e d   a n   i n n o v a t i v e   m e t h o d   p r e s e n t e d   i n   t h i s   a r t i c l e .   I n   t h i s   w h i c h   i s   t h e   d i f f e r e n c e   i n   t h e   l e v e l   o f   l i g h t i n g   i n   t h e   g l o t t a l   a r e a   a n d   t h a t   o f   t h e   v o c a l   f o l d s ,   w a s   u s e d   t o   f i n d   t h e   l i n e s   r e l a t e d   t o   t h e   g l o t t a l .   I n   t h e   i m a g e s   o f   t h e   l a r y n x ,   t h e   l e v e l   o f   f o l d s .   T h e r e f o r e ,   a s s u m i n g   t h a t   t h e   p u r p o s e   w a s   t o   f i n d   t h e   l i n e s   o f   t h e   e d g e   o f   t h e   v o c a l   f o l d   o n   t h e   r i g h t ,   w e   w i l l   w i t n e s s   a   s h a r p   d e c l i n e   i n   t h e   l e v e l s   o f   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                  I J E C E   V o l .   2 ,   N o .   4 ,   A u g u s t   2 0 1 4 6 8 l i g h t i n g   w h e n   w e   m o v e   f r o m   t h e   c e n t e r   o f   t h e   l i n e   u n d e r   c o n s i d e r a t i o n   i n   t h e   d i r e c t i o n   o f   t h e   h o T h i s   f e a t u r e   c a n   b e   u s e d   t o   f i n d   t h e   l i n e s   o f   r i g h t   a n d   l e f t   v o c a l     F o r   (   i   =   1   t o   n u m b e r   o f   l i n e s ) F ( x , y )   =   M i d ( l i n e R a v e   =   L a v e   =   D i f r   =   I n t e n s i t y ( F ( x , y ) )   D i f l   =   I n t e n s i t y ( F ( x , y ) )   I f   (   ( D i f r   > A d d   l i n e E l s e   R e m o v e   l i n e E n d   o f   f o r F i g u r e   5 .   T h e   p s e u d o       F i g u r e   6 .   ( a )   t h e   m a i n   i m a g e   ,   ( b )   t h e   e d g e s   e x t r a c t e d   f r o m   t h e   i m a g e   ( a )   ,   ( c )   t h e   p r o d u c t i o n   o f   l i n e s   r e l a t e d   t o   t h e   e d g e s ,   t h e   i m a g e   ( d )   ,   d e t e c t i o n   o f   t h e   l i n e s   r e l a t e d   t o   b o u n d a r i e s   o f   g l o t t a l   b y   a n d   t h e   i m a g e   ( e )   ,   t h e   p r o d u c t i o n   o f   l i n e s   n o t   p r o d u c e d   d u e   t o   w h a t e v e r   r e a s o n .   2 0 1 2   :   4 6 3 4 7 2   l i g h t i n g   w h e n   w e   m o v e   f r o m   t h e   c e n t e r   o f   t h e   l i n e   u n d e r   c o n s i d e r a t i o n   i n   t h e   d i r e c t i o n   o f   t h e   h o T h i s   f e a t u r e   c a n   b e   u s e d   t o   f i n d   t h e   l i n e s   o f   r i g h t   a n d   l e f t   v o c a l     F o r   (   i   =   1   t o   n u m b e r   o f   l i n e s )   F ( x , y )   =   M i d ( l i n e i )       =   I n t e n s i t y ( F ( x , y ) )     R a v e   =   I n t e n s i t y ( F ( x , y ) )     L a v e   >   T )   a n d   ( D i f l   < =   0 )     o r     ( D i f r   >   T )     a n d   ( D i f l   < =   0 )   )   T h e n   t o   n e w l i n e s { }   R e m o v e   l i n e i   o f   f o r     F i g u r e   5 .   T h e   p s e u d o   -   c o d e   f o r   e x t r a c t i n g   t h e   l i n e s   o f   t h e   v o c a l   f o l d s .     b     a     d     c     e     F i g u r e   6 .   ( a )   t h e   m a i n   i m a g e   ,   ( b )   t h e   e d g e s   e x t r a c t e d   f r o m   t h e   i m a g e   ( a )   ,   ( c )   t h e   p r o d u c t i o n   o f   l i n e s   r e l a t e d   t o   t h e   e d g e s ,   t h e   i m a g e   ( d )   ,   d e t e c t i o n   o f   t h e   l i n e s   r e l a t e d   t o   b o u n d a r i e s   o f   g l o t t a l   b y   t h e   p s e u d o   c o d e   o f f e r e d   a n d   t h e   i m a g e   ( e )   ,   t h e   p r o d u c t i o n   o f   l i n e s   n o t   p r o d u c e d   d u e   t o   w h a t e v e r   r e a s o n .               I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   l i g h t i n g   w h e n   w e   m o v e   f r o m   t h e   c e n t e r   o f   t h e   l i n e   u n d e r   c o n s i d e r a t i o n   i n   t h e   d i r e c t i o n   o f   t h e   h o r i z o n t a l   a x i s .   < =   0 )   )   T h e n   c o d e   f o r   e x t r a c t i n g   t h e   l i n e s   o f   t h e   v o c a l   f o l d s .   F i g u r e   6 .   ( a )   t h e   m a i n   i m a g e   ,   ( b )   t h e   e d g e s   e x t r a c t e d   f r o m   t h e   i m a g e   ( a )   ,   ( c )   t h e   p r o d u c t i o n   o f   l i n e s   r e l a t e d   t h e   p s e u d o   c o d e   o f f e r e d   a n d   t h e   i m a g e   ( e )   ,   t h e   p r o d u c t i o n   o f   l i n e s   n o t   p r o d u c e d   d u e   t o   w h a t e v e r   r e a s o n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8         A u t o m a t i c   S e g m e n t a t i o n   o f   G l o t t a l   S p a c e   f r o m   V i d e o   I m a g e s   B a s e d   o n   M a t h e m a t i c a l     ( D a v o d   A g h l m a n d i )   4 6 9 I n   F i g u r e   5 ,   F ( x , y )   i s   t h e   c e n t e r   o f   t h e   i t h   l i n e   i n   t h e   c o o r d i n a t e   a x e s ,   L a v e   a n d   R a v e   d e f i n e   t h e   m e a n s   o f   t h e   l e v e l s   o f   t h e   l i g h t i n g   o f   t h e   t h r e e   p i x e l s   t o   t h e   r i g h t   a n d   l e f t   o f   F ( x , y ) ,   D i f r   a n d   D i f l   r e s p e c t i v e l y .   R e s u l t s   o b t a i n e d   f r o m   t h i s   p s e u d o - c o d e   a r e   s h o w n   i n   F i g u r e   6 - b .     T h i s   m e t h o d   i n c r e a s e s   t h e   a c c u r a c y   a n d   c o r r e c t n e s s   o f   t h e   e x t r a c t i o n   o f   t h e   g l o t t a l   a r e a   b y   o m i t t i n g   t h e   u n n e c e s s a r y   l i n e s .   I n   F i g u r e   6 - a ,   t h e   m a i n   i m a g e   i s   s h o w n   a l o n g   w i t h   t h e   u n n e c e s s a r y   l i n e s ,   w h i c h   a r e   o m i t t e d   b y   t h e   i n n o v a t i v e   a l g o r i t h m   m e n t i o n e d   a b o v e   ( F i g u r e   6 - b ) .   F i n a l l y ,   i n   o r d e r   t o   h a v e   c o n n e c t e d   l i n e s ,   t h e y   w e r e   m e r g e d   b y   c o n s i d e r i n g   t h e   d i s t a n c e   b e t w e e n   t h e m   a n d   b y   s e a r c h i n g   f o r   l i n e s   w h i c h   w e r e   l e a s t   d i f f e r e n t   f r o m   e a c h   o t h e r   ( F i g u r e   6 - c ) .   I t   m u s t   b e   m e n t i o n e d   t h a t   t h e   e m p t y   s p a c e s   b e t w e e n   l i n e s   w e r e   c o n n e c t e d   t o   e a c h   o t h e r   w i t h   s u i t a b l e   e s t i m a t i o n s .       3 .   E X P E R I M E N T A L   R E S U L T S   O u r   p r o p o s e d   a l g o r i t h m   h a s   b e e n   s e l e c t e d   a n d   t e s t e d   o n   1 5 4 0   i m a g e s   t a k e n   f r o m   9 3   v i d e o   f i l m s .   T h e s e   v i d e o   i m a g e s   w e r e   t a k e n   w i t h   a   s t r o b o s c o p i c   c a m e r a   h a v i n g   a   r e s o l u t i o n   o f   6 4 0   ×   4 8 0   p i x e l s   f o r   e a c h   i m a g e   a t   t h e   A m i r - A a l a m   H o s p i t a l   i n   T e h r a n .   D e t a i l s   o f   t h e   g a t h e r e d   d a t a   s e t   a r e   p r e s e n t e d   i n       T a b l e   1 .     T a b l e   1 .     D a t a   ( v i d e o   i m a g e s )   a n a l y z e d   b y   d o c t o r s   b a s e d   o n   t y p e   o f   t h e   l a r y n g e a l   m a s s .   p o l y p   n o d u l e   P a r e s i s   H e a l t h y   T o t a l   F e m a l e       1 4   1 1   9   1 9   5 3                   M a l e     7   4   7   1 1   4 0         F i g u r e   8 .   r e c o g n i t i o n   o f   t h e   g l o t t a l   a r e a   f r o m   s t r o b o s c o p i c   v i d e o   i m a g e s   b y   u s i n g   t h r e e   d i f f e r e n t   m e t h o d s :   ( A )   a   s e q u e n c e   o f   s t r o b o s c o p i c   v i d e o   i m a g e s ,   ( B )   t h e   h i s t o g r a m   m e t h o d ,   ( C )   t h e   a c t i v e   c o n t o u r s   m e t h o d ,   a n d   ( D )   o u r   a u t o m a t i c   m e t h o d   . I n c o r r e c t   r e c o g n i t i o n   b y   t h e   a l g o r i t h m   w a s   m a r k e d   b y   a r r o w s   a n d   c i r c l e s .       T o   s h o w   t h e   e f f i c i e n c y   o f   t h e   p r o p o s e d   a l g o r i t h m   i n   e x t r a c t i n g   t h e   g l o t t a l   a r e a ,   i t   w a s   c o m p a r e d   w i t h   t h e   t w o   p o p u l a r   m e t h o d s   o f   h i s t o g r a m   a n d   a c t i v e   c o n t o u r s .   F i g u r e   8 - a   s h o w s   f o u r   c o n s e c u t i v e   f r a m e s   o f   t h e   v i d e o s t r o b o s c o p i c   i m a g e s   a t   t h e   t i m e   w h e n   t h e   v o c a l   f o l d s   a r e   c l o s e   o r   o p e n .   F i g u r e   8 - b ,   8 - c   a n d   8 - d   A   B   C   D   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8     I J E C E   V o l .   2 ,   N o .   4 ,   A u g u s t   2 0 1 2   :   4 6 3 4 7 2   4 7 0 s h o w   t h e   r e s u l t s   o b t a i n e d   b y   u s i n g   t h e   h i s t o g r a m   m e t h o d ,   t h e   a c t i v e   c o n t o u r s   m e t h o d ,   a n d   o u r   p r o p o s e d   m e t h o d   r e s p e c t i v e l y .   T h e   s p a c e   e x t r a c t e d   b y   t h i s   a l g o r i t h m   w a s   m a r k e d   w h i t e .   A s   i t   c a n   b e   s e e n   i n   F i g u r e   8 - b ,   t h e   h i s t o g r a m   m e t h o d ,   w i t h   t h e   a s s u m p t i o n   t h a t   t h e r e   i s   a   b a s i c   d i f f e r e n c e   b e t w e e n   t h e   l e v e l s   o f   l i g h t i n g   o f   t h e   p i x e l s   o f   t h e   o b j e c t   a n d   t h a t   o f   t h e   p i x e l s   o f   t h e   b a c k g r o u n d ,   w i l l   y i e l d   a   s u i t a b l e   r e s u l t .   H o w e v e r ,   a t   t h e   t i m e   t h e   g l o t t a l   i s   n e a r   t o   b e i n g   c l o s e d ,   o r   i t   i s   c o m p l e t e l y   c l o s e d ,   t h i s   a l g o r i t h m   c a n n o t   d e f i n e   a   s u i t a b l e   t h r e s h o l d   f o r   t h e   s e g m e n t a t i o n   p r o c e s s .   T h e   a c t i v e   c o n t o u r s   m e t h o d   h a s   b e e n   d e s i g n e d   f o r   r e c o g n i z i n g   t h e   c o n t o u r s   o f   o n e   a n d   o n l y   o n e   o b j e c t   ( g l o t t a l )   w h i l e   t h e   v o c a l   f o l d s   m a y   c o n t a i n   n o   o b j e c t s   ( c l o s i n g   s t a g e   o f   t h e   g l o t t a l )   b u t   c o n t a i n   s e v e r a l   o b j e c t s   i f   t h e r e   a r e   n o d u l e s   o n   t h e   v o c a l   f o l d s   ( F i g u r e   9 ) .           O r e g i n a l   I m a g e       P r e - p r o c e s s e d       S o b e l       R o b e r t       C a n n y       P r e w i t t       L O G     M o r p h o l o g y   F i g u r e . 9 .   R e s u l t s   o f   d e t e c t i n g   e d g e s   b y   u s i n g   t h e   S o b e l ,   R o b e r t ,   P r e w i t t ,   C a n n y ,   L a p l a c i a n   ,   a n d   t h e   m o r p h o l o g i c a l   m e t h o d s .     F u r t h e r m o r e ,   a c t i v e   c o n t o u r s   a r e   v e r y   s e n s i t i v e   t o   i n i t i a l   a r e a s   a n d   t o   p a r a m e t e r s ,   a n d   i f   t h e s e   p a r a m e t e r s   a r e   n o t   c o r r e c t ,   t h i s   m e t h o d   w i l l   b e   f a c e d   w i t h   d i f f i c u l t i e s .   I n   c o m p a r i n g   t h e s e   t w o   m e t h o d s ,   e x t r a c t i n g   t h e   g l o t t a l   a r e a   w i t h   o u r   p r o p o s e d   m e t h o d   e n j o y s   v e r y   h i g h   a c c u r a c y   a n d   c o r r e c t n e s s .   A u t o m a t i c   m e t h o d s   o f   r e c o g n i z i n g   t h e   g l o t t a l   a r e a   b y   u s i n g   v i d e o   i m a g e s   s h o u l d   e n j o y   h i g h   c o m p u t a t i o n a l   a c c u r a c y .   I n   t h i s   a r t i c l e ,   w e   h a v e   u s e d   t h e   f o l l o w i n g   e r r o r   f u n c t i o n   t o   a s s e s s   t h e   a c c u r a c y   o f   t h e   a l g o r i t h m   f o r   e x t r a c t i n g   t h e   g l o t t a l   a r e a   [ 1 3 ] :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E       A u t o m a t i c   S e g m e n t a t i o n   o f   G l o t t a l   S p a c e   f r o m   V i d e o   I m a g e s   B a s e d   o n     =     W h e r e   T   i s   t h e   n u m b e r   o f   f r a m e s ;   a s   ( t ) ,   t h e   e x t r a c t e d   s p a c e   c o m p u t e d   b y   u s i n g   t h e   m a n u a l   m e t h o d s ;   a n d   a   ( t ) ,   t h e   e x t r a c t e d   s p a c e   c o m p u t e d   b y   u s i n g   h i s t o g r a m   a l g o r i t h m s   a n d   o u r   p r o p o s e d   m e t h o d .   T h i s   e x p e r i m e n t   w a s   c o n d u c t e d   o n   1 0   f i l m s   t a k e n   o f   1 0   d i f f e r e n t   c a s e s ,   w i t h   2 0   f r a m e s   t a k e n   a t   r a n d o m   o f   e a c h   l a r y n x   w h e n   i t   w a s   c l o s i n g   a n d   w h e n   i t   w a s   o p e n i n g .   T h e   m e a n   e r r o r a c t i v e   c o n t o u r s ,   a n d   o u r   p r o p o s e d   m e t h o d   w e r e   3 5 . 3 % ,   1 2 . 6 % ,   a n d   6 . 7 % ,   r e s p e c t i v e l y . G i v e n   t h e   a b o v e   r e s u l t s ,   t h e   h i s t o g r a m   m e t h o d   h a d   t h e   m o s t   e r r o r s .   T h i s   m e t h o d   i s   u s e f u l   w h e n   t h e r e   i s   a   b a s i c   d i f f e r e n c e   b e t w e e n   t h e   l e x i s t   w h e n   t h e   g l o t t a l   i s   c l o s i n g ,   a n d   t h i s   f a c t o r   c a u s e s   a n   i n c r e a s e   i n   e r r o r s .   A c t i v e   c o n t o u r s   a l g o r i t h m s   h a v e   b e e n   d e s i g n e d   t o   r e c o g n i z e   c o n t o u r s   o f   a   s i n g l e   o b j e c t   ( g l o t t a l )   i n   a n   i p h r a s e   o f   t h e   g l o t t a l ,   w h e n   t h e r e   a r e   n o   o b j e c t s   ( w h e n   t h e   g l o t t a l   i s   c l o s e d )   a n d   s t a t e s   w h e n   t h e r e   w i l l   b e   s e v e r a l   o b j e c t s   ( f o r   e x a m p l e   w h e n   t h e r e   a r e   n o d u l e s   o n   t h e   v o c a l   f o l d s ) ,   T h i s   s t a t e   a n d   s e n s i t i v i t y   t o   t h e   i n i t i a l   a r e a   w i l l   i n c r e a s e   t h e   n u m b e r   o f   e r r o r s .   O u r   p r o p o s e d   m e t h o d ,   c o m p a r e d   t o   t h e   h i s t o g r a m   a n d   t h e   a c t i v e   c o n t o u r s   m e t h o d s   w i l l   y i e l d   m u c h   m o r e   s u i t a b l e   r e s u l t s   a s   i t   d o e s   n o t   n e e d   p a r a m e t e r   a d j u s t m e n t s   n o r   d o e s   i t   r e q u i r e   h i g h   q u a l i t y   i m a g e s .     F i g u r e . 1 0 .     A n   e x a m p l e   o f   a   p o l y p   i n   a   l a r y n x .       4 .   C O N C L U S I O N S   I n   t h i s   a r t i c l e ,   w e   h a v e   o f f e r e d   a n   a u t o m a t i c   m e t h o d   f o r   e x t r a c t i n g   t h e   g l o t t a l   a r e a .   I n   t h i s   m e t h o d ,   t h e   e d g e s   a r e   p r o d u c e d   b y   t h e   m o r p h o l o g i c a l   o p e r a t o r s   a n d   a r e   t u r n e d   i n t o   a   n u m b e r   o f   l i n e s   w i t h   t h e   h t h e   h o u g h   t r a n s f o r m   a n d   t h e n ,   f r o m   a m o n g   t h e s e   l i n e s ,   t h o s e   r e l a t e d   t o   t h e   g l o t t a l   a r e a   a r e   f o u n d   a n d   e x t r a c t e d   b y   a n   i n n o v a t i v e   a l g o r i t h m   p r e s e n t e d   i n   t h i s   a r t i c l e .   O u r   m e t h o d ,   w h i c h   i s   p r o p o s e d   i n   t h i s   a r t i c l e ,   i s   c o m p a r e d   w i t h   t h e   h i s t o g r a m   a n d   a T h e   r e s u l t s   o b t a i n e d   i n   o u r   m e t h o d   a r e   m u c h   b e t t e r   t h a n   t h o s e   o f   o t h e r   m e t h o d s . c a p a b l e   o f   e x t r a c t i n g   v o c a l   f o l d   v i b r a t i o n s   a t   l o w   i m a g e   r e s o l u t i o n s . p r o c e s s i n g   a l g o r i t h m   m a y   p r o v i d e   a   v a l u a b l e   t o o l s   f o r   a n a l y z i n g   t h o u s a n d   o f   v i d e o s t r o b o s c o p y   i m a g e s   a n d   o f f e r   a   v a l u a b l e   b i o m e d i c a l   a p p l i c a t i o n   f o r   t h e   c l i n i c a l   d i a g n o s i s   o f   l a r y n g e a l   p a t h o l o g i e s . R E F E R E N C E S   [ 1 ]   S . G o l d m a n ,   J .   H a r g r a v e ,   S t r e s s ,   A n x i e t y ,   S o m a t i c   Co m p l a i n t s ,   a n d   V o i c e   U s e   i n   W o m e n   w i t h   V o c a l   N o d u l e s .   A m e r i c a n   J o u r n a l   o f   S p e e c h - L a n g u a g e   P a t h o l o g y , [ 2 ]   D .   D e l i y s k i ,   e t   a l ,     Cl i n i c a l   I m p l e m e n t a t i o n   o f   L a r y n g e a l   H i g h E v o l u t i o n .   F o l i a   P h o n i a t r   L o g o p [ 3 ]   B. P o b u r k a ,   A   N e w   S t r o b o s c o p y   Ra t i n g   F o r m   I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8     A u t o m a t i c   S e g m e n t a t i o n   o f   G l o t t a l   S p a c e   f r o m   V i d e o   I m a g e s   B a s e d   o n   M a t h e m a t i c a l           W h e r e   T   i s   t h e   n u m b e r   o f   f r a m e s ;   a s   ( t ) ,   t h e   e x t r a c t e d   s p a c e   c o m p u t e d   b y   u s i n g   t h e   m a n u a l   e x t r a c t e d   s p a c e   c o m p u t e d   b y   u s i n g   h i s t o g r a m   a l g o r i t h m s   a n d   o u r   p r o p o s e d   m e t h o d .   T h i s   e x p e r i m e n t   w a s   c o n d u c t e d   o n   1 0   f i l m s   t a k e n   o f   1 0   d i f f e r e n t   c a s e s ,   w i t h   2 0   f r a m e s   t a k e n   a t   r a n d o m   o f   e a c h   l a r y n x   w h e n   i t   w a s   c l o s i n g   a n d   w h e n   i t   w a s   o p e n i n g .   T h e   m e a n   e r r o r s   f o r   t h e   1 0   c a s e s   i n   t h e   h i s t o g r a m ,   a c t i v e   c o n t o u r s ,   a n d   o u r   p r o p o s e d   m e t h o d   w e r e   3 5 . 3 % ,   1 2 . 6 % ,   a n d   6 . 7 % ,   r e s p e c t i v e l y . G i v e n   t h e   a b o v e   r e s u l t s ,   t h e   h i s t o g r a m   m e t h o d   h a d   t h e   m o s t   e r r o r s .   T h i s   m e t h o d   i s   u s e f u l   w h e n   t h e r e   i s   a   b a s i c   d i f f e r e n c e   b e t w e e n   t h e   l i g h t i n g   o f   t h e   g l o t t a l   a r e a   a n d   o t h e r   s p a c e s .   T h i s   d i f f e r e n c e   d o e s   n o t   e x i s t   w h e n   t h e   g l o t t a l   i s   c l o s i n g ,   a n d   t h i s   f a c t o r   c a u s e s   a n   i n c r e a s e   i n   e r r o r s .   A c t i v e   c o n t o u r s   a l g o r i t h m s   h a v e   b e e n   d e s i g n e d   t o   r e c o g n i z e   c o n t o u r s   o f   a   s i n g l e   o b j e c t   ( g l o t t a l )   i n   a n   i m a g e .   I n   t h e   c l o s i n g   a n d   o p e n i n g   p h r a s e   o f   t h e   g l o t t a l ,   w h e n   t h e r e   a r e   n o   o b j e c t s   ( w h e n   t h e   g l o t t a l   i s   c l o s e d )   a n d   s t a t e s   w h e n   t h e r e   w i l l   b e   s e v e r a l   o b j e c t s   ( f o r   e x a m p l e   w h e n   t h e r e   a r e   n o d u l e s   o n   t h e   v o c a l   f o l d s ) ,   T h i s   s t a t e   a n d   s e n s i t i v i t y   t o   t h e   a r e a   w i l l   i n c r e a s e   t h e   n u m b e r   o f   e r r o r s .   O u r   p r o p o s e d   m e t h o d ,   c o m p a r e d   t o   t h e   h i s t o g r a m   a n d   t h e   a c t i v e   c o n t o u r s   m e t h o d s   w i l l   y i e l d   m u c h   m o r e   s u i t a b l e   r e s u l t s   a s   i t   d o e s   n o t   n e e d   p a r a m e t e r   a d j u s t m e n t s   n o r   d o e s   i t   r e q u i r e   h i g h   q u a l i t y   i m a g e s .     A n   e x a m p l e   o f   a   p o l y p   i n   a   l a r y n x .   F i g u r e .   1 1 .   V o c a l   f o l d s   w i t h   n o d u l e s .   I n   t h i s   a r t i c l e ,   w e   h a v e   o f f e r e d   a n   a u t o m a t i c   m e t h o d   f o r   e x t r a c t i n g   t h e   g l o t t a l   a r e a .   I n   t h i s   m e t h o d ,   t h e   e d g e s   a r e   p r o d u c e d   b y   t h e   m o r p h o l o g i c a l   o p e r a t o r s   a n d   a r e   t u r n e d   i n t o   a   n u m b e r   o f   l i n e s   w i t h   t h e   h t h e   h o u g h   t r a n s f o r m   a n d   t h e n ,   f r o m   a m o n g   t h e s e   l i n e s ,   t h o s e   r e l a t e d   t o   t h e   g l o t t a l   a r e a   a r e   f o u n d   a n d   e x t r a c t e d   b y   a n   i n n o v a t i v e   a l g o r i t h m   p r e s e n t e d   i n   t h i s   a r t i c l e .   O u r   m e t h o d ,   w h i c h   i s   p r o p o s e d   i n   t h i s   a r t i c l e ,   i s   c o m p a r e d   w i t h   t h e   h i s t o g r a m   a n d   a c t i v e   c o n t o u r s   m e t h o d s   r e g a r d i n g   a c c u r a c y   o f   e x t r a c t i n g   t h e   g l o t t a l   a r e a .   T h e   r e s u l t s   o b t a i n e d   i n   o u r   m e t h o d   a r e   m u c h   b e t t e r   t h a n   t h o s e   o f   o t h e r   m e t h o d s .   I n   p a r t i c u l a r ,   t h i s   m e t h o d   i s   c a p a b l e   o f   e x t r a c t i n g   v o c a l   f o l d   v i b r a t i o n s   a t   l o w   i m a g e   r e s o l u t i o n s .   T h e   p r o p o s e d   a u t o m a t i c   i m a g e p r o c e s s i n g   a l g o r i t h m   m a y   p r o v i d e   a   v a l u a b l e   t o o l s   f o r   a n a l y z i n g   t h o u s a n d   o f   v i d e o s t r o b o s c o p y   i m a g e s   a n d   o f f e r   a   v a l u a b l e   b i o m e d i c a l   a p p l i c a t i o n   f o r   t h e   c l i n i c a l   d i a g n o s i s   o f   l a r y n g e a l   p a t h o l o g i e s .     S . G o l d m a n ,   J .   H a r g r a v e ,   S t r e s s ,   A n x i e t y ,   S o m a t i c   Co m p l a i n t s ,   a n d   V o i c e   U s e   i n   W o m e n   w i t h   V o c a l   N o d u l e s .   L a n g u a g e   P a t h o l o g y ,   V o l .   5 ,   p p .     4 4 - 5 4   F e b r u a r y   1 9 9 6 .   D .   D e l i y s k i ,   e t   a l ,     Cl i n i c a l   I m p l e m e n t a t i o n   o f   L a r y n g e a l   H i g h - S p e e d   V i d e o e n d o s c o p y   Ch a l l e n g e s   a n d   F o l i a   P h o n i a t r   L o g o p ;   6 0 :   3 3 - 4 4 ,   2 0 0 8 .   B. P o b u r k a ,   A   N e w   S t r o b o s c o p y   Ra t i n g   F o r m   J o r n a l   o f   v o i c e ,   V o l .   1 3 ,   N o .   3 ,   p p .   4 0 3 - 4 1 3 . 1 9 9 9 . V o c a l   n o d u l e s     M a t h e m a t i c a l     ( D a v o d   A g h l m a n d i )   4 7 1     ( 7 )     W h e r e   T   i s   t h e   n u m b e r   o f   f r a m e s ;   a s   ( t ) ,   t h e   e x t r a c t e d   s p a c e   c o m p u t e d   b y   u s i n g   t h e   m a n u a l   e x t r a c t e d   s p a c e   c o m p u t e d   b y   u s i n g   h i s t o g r a m   a l g o r i t h m s   a n d   o u r   p r o p o s e d   m e t h o d .   T h i s   e x p e r i m e n t   w a s   c o n d u c t e d   o n   1 0   f i l m s   t a k e n   o f   1 0   d i f f e r e n t   c a s e s ,   w i t h   2 0   f r a m e s   t a k e n   a t   r a n d o m   o f   s   f o r   t h e   1 0   c a s e s   i n   t h e   h i s t o g r a m ,   a c t i v e   c o n t o u r s ,   a n d   o u r   p r o p o s e d   m e t h o d   w e r e   3 5 . 3 % ,   1 2 . 6 % ,   a n d   6 . 7 % ,   r e s p e c t i v e l y .   G i v e n   t h e   a b o v e   r e s u l t s ,   t h e   h i s t o g r a m   m e t h o d   h a d   t h e   m o s t   e r r o r s .   T h i s   m e t h o d   i s   u s e f u l   w h e n   i g h t i n g   o f   t h e   g l o t t a l   a r e a   a n d   o t h e r   s p a c e s .   T h i s   d i f f e r e n c e   d o e s   n o t   e x i s t   w h e n   t h e   g l o t t a l   i s   c l o s i n g ,   a n d   t h i s   f a c t o r   c a u s e s   a n   i n c r e a s e   i n   e r r o r s .   A c t i v e   c o n t o u r s   a l g o r i t h m s   h a v e   m a g e .   I n   t h e   c l o s i n g   a n d   o p e n i n g   p h r a s e   o f   t h e   g l o t t a l ,   w h e n   t h e r e   a r e   n o   o b j e c t s   ( w h e n   t h e   g l o t t a l   i s   c l o s e d )   a n d   s t a t e s   w h e n   t h e r e   w i l l   b e   s e v e r a l   o b j e c t s   ( f o r   e x a m p l e   w h e n   t h e r e   a r e   n o d u l e s   o n   t h e   v o c a l   f o l d s ) ,   T h i s   s t a t e   a n d   s e n s i t i v i t y   t o   t h e   a r e a   w i l l   i n c r e a s e   t h e   n u m b e r   o f   e r r o r s .   O u r   p r o p o s e d   m e t h o d ,   c o m p a r e d   t o   t h e   h i s t o g r a m   a n d   t h e   a c t i v e   c o n t o u r s   m e t h o d s   w i l l   y i e l d   m u c h   m o r e   s u i t a b l e   r e s u l t s   a s   i t   d o e s   n o t   n e e d   p a r a m e t e r   a d j u s t m e n t s   n o r     .   V o c a l   f o l d s   w i t h   n o d u l e s .   I n   t h i s   a r t i c l e ,   w e   h a v e   o f f e r e d   a n   a u t o m a t i c   m e t h o d   f o r   e x t r a c t i n g   t h e   g l o t t a l   a r e a .   I n   t h i s   m e t h o d ,   t h e   e d g e s   a r e   p r o d u c e d   b y   t h e   m o r p h o l o g i c a l   o p e r a t o r s   a n d   a r e   t u r n e d   i n t o   a   n u m b e r   o f   l i n e s   w i t h   t h e   h e l p   o f   t h e   h o u g h   t r a n s f o r m   a n d   t h e n ,   f r o m   a m o n g   t h e s e   l i n e s ,   t h o s e   r e l a t e d   t o   t h e   g l o t t a l   a r e a   a r e   f o u n d   a n d   e x t r a c t e d   b y   a n   i n n o v a t i v e   a l g o r i t h m   p r e s e n t e d   i n   t h i s   a r t i c l e .   O u r   m e t h o d ,   w h i c h   i s   p r o p o s e d   i n   t h i s   a r t i c l e ,   c t i v e   c o n t o u r s   m e t h o d s   r e g a r d i n g   a c c u r a c y   o f   e x t r a c t i n g   t h e   g l o t t a l   a r e a .   I n   p a r t i c u l a r ,   t h i s   m e t h o d   i s   T h e   p r o p o s e d   a u t o m a t i c   i m a g e - p r o c e s s i n g   a l g o r i t h m   m a y   p r o v i d e   a   v a l u a b l e   t o o l s   f o r   a n a l y z i n g   t h o u s a n d   o f   v i d e o s t r o b o s c o p y   i m a g e s   a n d   o f f e r   a   v a l u a b l e   b i o m e d i c a l   a p p l i c a t i o n   f o r   t h e   c l i n i c a l   d i a g n o s i s   o f   l a r y n g e a l   p a t h o l o g i e s .   S . G o l d m a n ,   J .   H a r g r a v e ,   S t r e s s ,   A n x i e t y ,   S o m a t i c   Co m p l a i n t s ,   a n d   V o i c e   U s e   i n   W o m e n   w i t h   V o c a l   N o d u l e s .   S p e e d   V i d e o e n d o s c o p y   Ch a l l e n g e s   a n d   4 1 3 . 1 9 9 9 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8     I J E C E   V o l .   2 ,   N o .   4 ,   A u g u s t   2 0 1 2   :   4 6 3 4 7 2   4 7 2 [ 4 ]   J .   L o h s c h e l l e r ,   H .   T o y ,   c l i n i c a l l y   e v a l u a t e d   p r o c e d u r e   f o r   t h e   r e c o n s t r a c t i o n   o f   v o c a l   f o l d   v i b r a t i o n s   f r o m   e n d o s c o p i c   d i g i t a l   h i g h - s p e e d   v i d e o s   J o r n a l   M e d .   I m .   A n a l .   V o l   1 1 ,   p p .   4 0 0 - 4 1 3 ,   2 0 0 7 .   [ 5 ]   Y .   Y a n ,   X .   Ch a n ,   a u t o m a t i c   t r a c i n g   o f   v o c a l   f o l d   m o t i o n   f r o m   h i g h - s p e e d   d i g i t a l   i m a g e s .   I E E E   t r a n s .   B i o m e d .   E n g ,   v o l   5 3 ,   n o .   7 ,   p p .   1 3 9 4 - 1 4 0 0 ,   2 0 0 6 .   [ 6 ]   D .   V o i g t ,   M .   D Ö l l i n g e r ,     A u t o m a t i c   d i a g n o s i s   o f   v o c a l   f o l d   p a r e s i s   b y   e m p l o y i n g   p h o n o v i b r o g r a m   f e a t u r e s   a n d   m a c h i n e   l e a r n i n g   m e t h o d s   c o m p u t e r   m e t h o d s   a n d   p r o g r a m s   i n   b i o m e d i c i n e ,   CO M M - 3 0 1 0 ;   N o .   o f   P a g e s   1 4 ,   2 0 1 0 .   [ 7 ]   I .   S c h o o l ,   A .   S o v a k a r ,   M o t i o n   a n a l y s i s   o f   v o c a l   f o l d s   u s i n g   a d a p t i v e   s n a k e s ,   I E E E   t r a n s .   B i o m e d .   E n g ,   v o l   4 4 ,   n o   8 ,   p p .   1 2 2 1 - 1 2 2 8 ,   1 9 9 7 .   [ 8 ]   H .   L a r s s o n ,     v o c a l   f o l d   v i b r a t i o n s   h i g h   s p e e d   i m a g i n g ,   k y m o g r a p h y   a n d   a c o u s t i c   a n a l y s i s   L a r y n g o s c o p e ,   V o l   1 1 0 ,   n o   1 2 ,   p p .   2 1 1 7 - 2 1 2 2 ,   2 0 0 0 .   [ 9 ]   B.   M a r e n d i c ,   N . G a l a t s a n o s   A   n e a c t i v e   c o n t o u r   a l g o r i t h m   f o r   t r a c k i n g   v o c a l   f o l d   p r o c . I E E E   i n t .   Co n f .   O n   i m a g e   p r o c e s s i n g ,   p p . 3 9 7 - 4 0 0 ,   2 0 0 1 .     [ 1 0 ]   W i t t e n b e r g   T ,   M o s e r   M ,   T i g g e s   M ,   E y s h o l d t   U .   Re c o r d i n g ,   p r o c e s s i n g ,   a n d   a n a l y s i s   o f   d i g i t a l   h i g h - s p e e d   s e q u e n c e s   i n   g l o t t o g r a p h y .   M a c h   V i s   A p p l i c a t .   1 9 9 5 ; 8 : 3 9 9 4 0 4   [ 1 1 ]   J .   Ca n n y ,   A   c o m p u t a t i o n a l   a p p r o a c h   I E E E   P a t t e r n   A n a l   M a c h i n e   I n t e l l ,   n o   8 ,   p p .   6 7 9 6 9 8 ,   1 9 8 6 .   [ 1 2 ]   J .   A .   R.   A r t o l a z a b a l       J .   I l l i n g w o r t h   L I G H T :   L o c a l   I n v a r i a n t   G e n e r a l i z e d   H o u g h   T r a n s f o r m       P r o c .   o f   1 8 t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   P a t t e r n   R e c o g n i t i o n   ( I CP R   2 0 0 6 ) , V o l   3 ,   p p .   3 0 4 - 3 0 7 ,   2 0 0 6 .   [ 1 3 ]   Y .   Z h a n g ,   E .   Bi e g i n g   E f f i c i e n t   a n d   E f f e c t i v e   E x t r a c t i o n   o f   V o c a l   F o l d   V i b r a t o r y   P a t t e r n s   f r o m   H i g h - S p e e d   D i g i t a l   I m a g i n g   J o u r n a l   o f   V o i c e ,   V o l .   2 4 ,   N o .   1 ,   p p .   2 1 - 2 9 ,   2 0 1 0 .   [ 1 4 ]   J .   L o h s c h e l l e r ,   M .   D o l l i n g e r   Q u a n t i t a t i v e   i n v e s t i g a t i o n   o f   t h e   v i b r a t o r y   p a t t e r n   o f   t h e   s u b s t i t u t e   v o i c e   g e n e r a t o r   I E E E   T r a n s   B i o m e d   E n g ,   n o   5 1 ,   p p .   1 3 9 4 1 4 0 0 ,   2 0 0 4 .   [ 1 5 ]   K a s s   M ,   W i t k i n   A ,   T e r z o p o u l o s   D .   S n a k e s :   a c t i v e   c o n t o u r   m o d e l s .   I n t   J   C o m p u t   V i s i o n .   1 9 8 8 ; 1 : 3 2 1 3 3 1 .   [ 1 6 ]   X u   J ,   Ch u t a t a p e   O ,   C h e w   P .   A u t o m a t e d   o p t i c   d i s c   b o u n d a r y   d e t e c t i o n   b y   m o d i f i e d   a c t i v e   c o n t o u r   m o d e l .   I E E E   T r a n s   Bi o m e d   E n g .   2 0 0 7 ; 5 4 : 4 7 3 4 8 2 .   [ 1 7 ]   S h a n   Z Y ,   J i   Q ,   G a j j a r   A ,   Re d d i c k   W E .   A   k n o w l e d g e - g u i d e d   a c t i v e   c o n t o u r   m e t h o d   o f   s e g m e n t a t i o n   o f   c e r e b e l l a   o n   M i m a g e s   o f   p e d i a t r i c   p a t i e n t s   w i t h   m e d u l l o b l a s t o m a .   J   M a g   Re s   I m a g .   2 0 0 5 ; 2 1 : 1 1 1 .   [ 1 8 ]   Y e z z i   A ,   K i c h e n a s s a m y   S ,   K u m a r   A ,   O l v e r   R,   T a n n e n b a u m   A .   A   g e o m e t r i c   s n a k e   m o d e l   f o r   s e g m e n t a t i o n   o f   m e d i c a l   i m a g e r y .   I E E E   T r a n s   M e d   I m a g e .   2 0 0 6 ; 1 6 : 1 9 9 2 0 9 .       B I O G R A P H I E S   O F   A U T H O R S       D a v o o d   A g h l m a n d i   w a s   b o r n   i n   A r d e b i l ,   I r a n   i n   1 9 8 0 .   H e   r e c e i v e d   t h e   B. S .   d e g r e e   i n   c o m p u t e r   e n g i n e e r i n g   f r o m   A z a d   u n i v e r s i t y   o f   L a h i j a n ,   L a h i j a n ,   I r a n ,   i n   2 0 0 7   a n d   t h e   M . S c .   d e g r e e   i n   A r t i f i c i a l   i n t e l l i g e n c e   f r o m   A z a d   U n i v e r s i t y   o f   Q a z v i n ,   Q a z v i n ,   I r a n   i n   2 0 1 1 .     H i s   r e s e a r c h   i n t e r e s t s   i n c l u d e   Bi o m e t r i c s   Re c o g n i t i o n   a n d   a u t h e n t i c a t i o n ,   P a t t e r n   Re c o g n i t i o n ,   I m a g e   P r o c e s s i n g ,   N e u r a l   N e t w o r k s .           K a r i m   F a e z   W a s   b o r n   i n   S e m n a n ,   I r a n .   H e   r e c e i v e d   h i s   BS c .   d e g r e e   i n   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   f r o m   T e h r a n   P o l y t e c h n i c   U n i v e r s i t y   a s   t h e   f i r s t   r a n k   i n   J u n e   1 9 7 3 ,   a n d   h i s   M S c .   a n d   P h . D .   d e g r e e s   i n   Co m p u t e r   S c i e n c e   f r o m   U n i v e r s i t y   o f   Ca l i f o r n i a   a t   L o s   A n g e l e s   ( U C L A )   i n   1 9 7 7   a n d   1 9 8 0   r e s p e c t i v e l y .   P r o f e s s o r   F a e z   w a s   w i t h   I r a n   T e l e c o m m u n i c a t i o n   Re s e a r c h   C e n t e r   ( 1 9 8 1 - 1 9 8 3 )   b e f o r e   J o i n i n g   A m i r k a b i r   U n i v e r s i t y   o f   T e c h n o l o g y   ( T e h r a n   P o l y t e c h n i c )   i n   I r a n   i n   M a r c h   1 9 8 3 ,   w h e r e   h e   h o l d s   t h e   r a n k   o f   P r o f e s s o r   i n   t h e   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   D e p a r t m e n t .   H e   w a s   t h e   f o u n d e r   o f   t h e   Co m p u t e r   E n g i n e e r i n g   D e p a r t m e n t   o f   A m i r k a b i r   U n i v e r s i t y   i n   1 9 8 9   a n d   h e   h a s   s e r v e d   a s   t h e   f i r s t   c h a i r m a n   d u r i n g   A p r i l   1 9 8 9 - S e p t .   1 9 9 2 .   P r o f e s s o r   F a e z   w a s   t h e   c h a i r m a n   o f   p l a n n i n g   c o m m i t t e e   f o r   Co m p u t e r   E n g i n e e r i n g   a n d   Co m p u t e r   S c i e n c e   o f   M i n i s t r y   o f   S c i e n c e ,   Re s e a r c h   a n d   T e c h n o l o g y   ( d u r i n g   1 9 8 8 - 1 9 9 6 ) .   H i s   r e s e a r c h   i n t e r e s t s   a r e   i n   Bi o m e t r i c s   Re c o g n i t i o n   a n d   a u t h e n t i c a t i o n ,   P a t t e r n   Re c o g n i t i o n ,   I m a g e   P r o c e s s i n g ,   N e u r a l   N e t w o r k s ,   S i g n a l   P r o c e s s i n g ,   F a r s i   H a n d w r i t t e n   P r o c e s s i n g ,   E a r t h q u a k e   S i g n a l   P r o c e s s i n g ,   F a u l t   T o l e r a n c e   S y s t e m   D e s i g n ,   C o m p u t e r   N e t w o r k s ,   a n d   H a r d w a r e   D e s i g n .   D r .   F a e z   c o a u t h o r e d   a   b o o k   i n   L o g i c   Ci r c u i t s   p u b l i s h e d   b y   A m i r k a b i r   U n i v e r s i t y   P r e s s .   H e   a l s o   c o a u t h o r e d   a   c h a p t e r   i n   t h e   b o o k :   R e c e n t   A d v a n c e s   i n   S i m u l a t e d   E v o l u t i o n   a n d   L e a r n i n g ,   A d v a n c e s   i n   N a t u r a l   Co m p u t a t i o n ,   V o l .   2 ,   A u g . 2 0 0 4 , W o r l d   S c i e n t i f i c .   H e   p u b l i s h e d   a b o u t   3 0 0   a r t i c l e s   i n   t h e   a b o v e   a r e a .   H e   i s   a   m e m b e r   o f   I E E E ,   I E I CE ,   a n d   A CM ,   a   m e m b e r   o f   E d i t o r i a l   Co m m i t t e e   o f   J o u r n a l   o f   I r a n i a n   A s s o c i a t i o n   o f   E l e c t r i c a l   a n d   E l e c t r o n i c s   E n g i n e e r s ,   a n d   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   Co m m u n i c a t i o n   E n g i n e e r i n g .   E m a i l s :   k f a e z @ a u t . a c . i r ,   k f a e z @ i e e e . o r g ,   k f a e z @ m . i e i c e . o r g .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.