Bildverarbeitung bei endoskopischen Hochgeschwindigkeitsaufnahmen der Stimmlippenbewegungen

Stimme und Sprache repräsentieren das wichtigste Ausdrucksmittel in der menschlichen Kommunikation. Eine gesunde Stimme zeichnet sich durch die Regularität, Periodizität sowie Symmetrie der Stimmlippenschwingungen während der Phonation aus. Daher ist die visuelle Inspektion des Kehlkopfes sowie die darauf basierende Schwingungsanalyse der Stimmlippen für die klinische Stimmdiagnostik von zentraler Bedeutung. Hierfür bietet die digitale Hochgeschwindigkeitsendoskopie (HSE) ein enormes Potential zur Quantifizierung der 2D-Stimmlippenbewegung, und stellt somit ein wirksames Instrument zur Beurteilung von Anatomie und Funktionalität des Kehlkopfes dar. Die Auswertung von HSE-Aufnahmen, wodurch die Daten über die Gestalt und Regularität der Stimmlippenschwingungen extrahiert werden, erfolgt unter Anwendung von Bildverarbeitungsverfahren. Da die Objektivität und Reliabilität der extrahierten HSE-Merkmale direkt mit der Funktionalität und Verlässlichkeit der eingesetzten Methoden verbunden sind, spielt die Bildverarbeitung eine entscheidende Rolle für die klinische Anwendbarkeit der objektiven Stimmdiagnostik.

In Rahmen dieser Arbeit wurde ein Bildverarbeitungsverfahren mit hohem Automatisierungsgrad entwickelt, das dann eine objektive und präzise Auswertung von HSE-Aufnahmen der Stimmlippenschwingungen während der Phonation ermöglicht. Dies beinhaltet:
– Ein vollautomatisches zweistufigen Segmentierungsverfahren, um die Daten über die 2D-Bewegung und Regularität der aufgenommenen Stimmlippenschwingungen zu extrahieren.
– Eine semi-automatische Methode zur Bestimmung der glottalen Mittellinie, um die Informationen über die Gestalt sowie Regularität der einzelnen lateralen Komponenten der Stimmlippenschwingungen und über deren Symmetrie zu gewinnen.