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dc.creatorSantos, Carlos Alexandre Silva dos
dc.date.accessioned2024-05-03T15:57:05Z
dc.date.available2024-05-02
dc.date.available2024-05-03T15:57:05Z
dc.date.issued2023-12-15
dc.identifier.citationSANTOS, Carlos Alexandre Silva dos. Desenvolvimento de Abordagens Baseadas em Redes Neurais Profundas para Detecção e Segmentação de Instância de Lesões Retinianas. Orientador: Marilton Sanchotene de Aguiar. 2023. 216 f. Tese (Doutorado em Ciência da Computação) – Centro de Desenvolvimento Tecnológico, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2023.pt_BR
dc.identifier.urihttp://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/12905
dc.description.abstractDiabetic Retinopathy (DR) is one of the leading causes of vision loss and presents fundus lesions in its initial stages, such as microaneurysms, hemorrhages, hard exudates, and soft exudates. Computational models capable of detecting these lesions can support the early diagnosis of the disease and prevent the manifestation of more severe forms of lesions, helping in the screening process and definition of the best form of treatment. However, the detection of microlesions using computational systems is a challenge due to several factors, such as the size and shape of these lesions, the presence of noise and poor contrast in the images, the small number of labeled examples in public DR datasets, and the difficulty of deep learning algorithms in detecting tiny objects due to gradient dissipation during training. Thus, to overcome these problems, this work proposes two new approaches based on image processing techniques, data augmentation, transfer learning, and deep neural networks to support the medical diagnosis of fundus lesions. We trained, adjusted, and evaluated the proposed approaches using different public Diabetic Retinopathy datasets. We partitioned the datasets into sets of training (50%), validation (20%), and test (30%) to carry out the experiments. We used a validation step to fine-tune the hyperparameters and a test step to assess the generalization capacity of the models. The approach to detecting fundus lesions achieved mAP of 0.2630 for the limit of IoU of 0.5 in the validation step using the DDR dataset and Adam optimizer. The approach for segmenting instances of fundus lesions reached mAP of 0.2903 for the limit of IoU of 0.5 in the validation stage using the DDR dataset and Adam optimizer, thus being 10.38% more accurate than the proposed detection approach. The results obtained in the experiments demonstrate that the new approaches presented promising results in detecting fundus lesions associated with DR.pt_BR
dc.description.sponsorshipSem bolsapt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Pelotaspt_BR
dc.rightsOpenAccesspt_BR
dc.subjectRetinopatia diabéticapt_BR
dc.subjectImagens de fundopt_BR
dc.subjectAprendizado profundopt_BR
dc.subjectDetecção de lesões de fundopt_BR
dc.subjectSegmentação de instância de lesões de fundopt_BR
dc.subjectDiabetic retinopathypt_BR
dc.subjectFundus imagespt_BR
dc.subjectDeep Learningpt_BR
dc.subjectFundus Lesions Detectionpt_BR
dc.subjectFundus Lesions Instance Segmentationpt_BR
dc.titleDesenvolvimento de Abordagens Baseadas em Redes Neurais Profundas para Detecção e Segmentação de Instância de Lesões Retinianaspt_BR
dc.title.alternativeDevelopment of Deep Neural Network Based Approaches for Detection and Instance Segmentation of Retinal Lesionspt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR
dc.contributor.advisor-co1Welfer, Daniel
dc.description.resumoA Retinopatia Diabética (RD) é uma das principais causas de perda de visão e apresenta em suas fases iniciais lesões de fundo, como microaneurismas, hemorragias e exsudatos duros e algodonosos. Modelos computacionais capazes de detectar essas lesões podem auxiliar no diagnóstico precoce da doença e prevenir a manifestação de formas mais graves de lesões, auxiliando também no processo de triagem e definição da melhor forma de tratamento. Entretanto, a detecção de microlesões por meio de sistemas computacionais é um desafio por inúmeros fatores, como o tamanho e formato destas lesões, a presença de ruído e contraste ruim das imagens, a pequena quantidade de exemplos rotulados nos conjuntos de dados públicos de RD, e a dificuldade de algoritmos de aprendizado profundo em detectar objetos muito pequenos em função da dissipação de gradiente durante o treinamento. Assim, para contornar estes problemas, este trabalho propõe duas novas abordagens baseadas em técnicas de processamento de imagens, aumento de dados, transferência de aprendizado e redes neurais profundas, com o propósito de auxiliar no diagnóstico médico de lesões de fundo. As abordagens propostas foram treinadas, ajustadas e avaliadas usando diferentes conjuntos de dados públicos de Retinopatia Diabética. Para a realização dos experimentos os datasets foram particionados em conjunto de treinamento (50%), validação (20%) e teste (30%). Utilizou-se uma etapa de validação para realizar o ajuste fino de hiperparâmetros, e uma etapa de teste para aferir a capacidade de generalização dos modelos. A abordagem para detecção das lesões de fundo alcançou mAP de 0,2630 para o limite de IoU de 0,5 na etapa de validação utilizando o conjunto de dados DDR e otimizador Adam. Já a abordagem para segmentação de instância das lesões de fundo alcançou mAP de 0,2903 para o limite de IoU de 0,5 na etapa de validação utilizando o conjunto de dados DDR e otimizador Adam, sendo, portanto, 10,38% mais preciso que a abordagem proposta para detecção. Os resultados obtidos nos experimentos demonstram que as novas abordagens apresentaram resultados promissores na detecção de lesões de fundo associadas à RDpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Computaçãopt_BR
dc.publisher.initialsUFPelpt_BR
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRApt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.rights.licenseCC BY-NC-SApt_BR
dc.contributor.advisor1Aguiar, Marilton Sanchotene de
dc.subject.cnpq1CIENCIA DA COMPUTACAOpt_BR


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