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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-30145 URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/3014/ Klauenberg, Katy
A semi-automatic procedure for the evaluation of tooth cementum annulation images for paleodemographic studiesEin halbautomatisches Verfahren zur Auswertung von TCA-Aufnahmen für paleodemografische Untersuchungen
Kurzfassung in EnglischTooth Cementum Annulation (TCA) images are microscopic images from the root of human teeth. These digital images display annual incremental lines which can be used for age estimation. Until now, the incremental lines (or tooth rings) have been counted manually from under the microscope or on the (digital) TCA image. Since research using the manual observations led to contradictory results, algorithms to automatically evaluate TCA images are considered a crucial step towards computer-assisted TCA age estimation.TCA images can be evaluated based on measuring their features, but until now no statistical model was developed. In this work, TCA images are modeled as hidden Markov random fields, because these models can incorporate prior knowledge about tooth rings and are thereby able to imitate human vision. In particular, the Markov random field is specified by the FRAME model which incorporates filter responses to the label image into the Gibbsian distribution and is thus able to take into account long-range dependencies among the observed values and periodicity in the placement of tooth rings. The estimation of model parameters is rendered possible via an EM algorithm. This coherent approach is developed step-by-step and tested extensively throughout this work.
Kurzfassung in DeutschZahnzementannulation (TCA) ist der Prozess der geschichteten Bildung von Zahnzement an der Wurzel von Zähnen und kann bei Menschen zur Schätzung des Individualalters genutzt werden. Hierzu werden mikroskopische Aufnahmen von dünnen Querschnitten der menschlichen Zahnwurzel angefertigt (sogenannte TCA-Aufnahmen), in denen die vermutlich jährlich gebildeten Zuwachslinien als dunkle und helle Bänder erscheinen. (Kagerer and Grupe [2001]) Bisher wurden die dunklen Zuwachslinien (Zahnringe) optisch am Mikroskop oder am (digitalen) Bild ausgezählt, um eine Altersschätzung abzuleiten. Ein Algorithmus zur automatischen Auswertung der TCA-Aufnahmen ist von großer Bedeutung, da Forschungsarbeiten, die manuelle Zählungen verwendeten, zu widersprüchlichenResultaten führten. In der vorliegenden Arbeit wurde das erste Modell-basierte Verfahren zur Auswertung von TCA-Aufnahmen entwickelt. Hierzu wurden TCA-Aufnahmen als sogenanntes 'hidden Markov random field' modelliert, welches weitreichende Abhängigkeiten der beobachteten Grauwerte mithilfe eines Filter-basierten Modells einbezieht. Dieses Modell kann menschliches Sehen nachahmen, indem es die periodische Platzierung der Zahnringe nachbildet. Die Anwendung auf TCA-Aufnahmen erzielte konkurrenzfähige, zum Teil sogar bessere, Ergebnisse verglichen mit den manuellen Schätzungen. Diese Arbeit stellt daher ein wertvolles Hilfsmittel dar für weitere anthropologische sowie paläodemografische Forschungsarbeiten an und mit der TCA-Methode.
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