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DC FieldValueLanguage
dc.creatorSilva, Lucas Almeida da-
dc.creator.Latteshttps://lattes.cnpq.br/9167282021602549eng
dc.contributor.advisor1Giusti, Rafael-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0613781010575440eng
dc.contributor.advisor-co1Santos, Eulanda Miranda dos-
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3054990742969890eng
dc.contributor.referee1Souto, Eduardo James Pereira-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3875301617975895eng
dc.contributor.referee2Cuevas Rodriguez, Luis-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/0083210163583491eng
dc.contributor.referee3Bentes Gatto, Bernardo-
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/0906239784812430eng
dc.date.issued2023-06-30-
dc.identifier.citationSILVA, Lucas Almeida da. Abordagem de aprendizado profundo para extração de quadros significativos em volumes de tomografia computadorizada. 2023. 66 f. Dissertação (Mestrado em Informática) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus (AM), 2023.eng
dc.identifier.urihttps://tede.ufam.edu.br/handle/tede/9593-
dc.description.resumoA análise de imagens médicas em dados volumétricos normalmente é feita com a utilização de redes neurais convolucionais profundas 2D (CNN 2D), o que implica na análise independente e quadros individuais. Em grande parte, isso é devido aos desafios impostos pela natureza de dados tridimensionais, tais como: tamanho de volume variável, altos requisitos de memória (GPU e RAM), otimização de parâmetros, dentre outros. No entanto, lidar com os quadros individuais de forma independente em CNNs 2D descarta, deliberadamente, as informações temporais que constituem a profundidade dos volumes, o que pode resultar em baixo desempenho para a tarefa pretendida. Portanto, é importante desenvolver métodos que superem os requisitos computacionais impostos para que se aproveite as informações 3D. Para isso, neste trabalho é proposto um método não supervisionado baseado em \textit{Grad-Cam} para seleção dos segmentos mais relevantes em volumes de tomografia computadorizada, por meio da avaliação do mapa de ativação na última camada convolucional de uma CNN3D projetada para esse fim. Mesmo que o diagnóstico por métodos de Aprendizado de Máquina já mostre resultados promissores por meio do uso de redes neurais para avaliação de imagens radiológicas dos pulmões, a grande maioria dos métodos utiliza imagens pré-selecionadas por profissionais humanos para compor uma base de dados adequada, e isso se agrava quando são utilizados volumes de tomografia computadorizada, onde se faz necessária a separação de quadros mais significativos para avaliação clínica, uma vez que a análise de volume completo é computacionalmente cara e demorada. Experimentos extensivos com volumes de tomografia computadorizada demonstraram o êxito da metodologia proposta. A eficácia do método Grad-Cam Slice Selection (GSS) se evidenciou ao superar técnicas atuais do estado da arte, tanto em termos de área sob a curva ROC (AUC) quanto de F1 Score, em todas as configurações testadas.eng
dc.description.abstractA common approach for analyzing medical images on volumetric data employs deep 2D convolutional neural networks (2D CNN), which imply the use of individual frames. This is largely attributed to the challenges posed by the nature of three-dimensional data: variable volume size, sufficient GPU and RAM allocation, parameter optimization, and more. However, handling the individual frames independently in 2D CNNs deliberately discards the temporal information that constitutes the depth of the volumes, which results in poor performance for the intended task. Therefore, it is important to develop methods that go beyond the computational requirements imposed in order to take advantage of 3D information. For this, we propose an unsupervised method based on Grad-Cam to select key-frames in computed tomography volumes by evaluating the activation map in the last convolutional layer of a CNN3D designed for this purpose. The diagnosis of coronavirus disease was used as a case study for this first stage of the project. Even though the diagnosis by Machine Learning methods already shows promising results through the use of neural networks for the evaluation of radiological images of the lungs, the vast majority of methods use images pre-selected by human professionals to compose an adequate database and this is aggravated when computed tomography volumes are used, where it is necessary to separate more significant frames for clinical evaluation because the full volume analysis is computationally expensive and time-consuming. Extensive experiments with computed tomography volumes demonstrated the success of the proposed methodology. The effectiveness of the Grad-Cam Slice Selection (GSS) method was shown to outperform current state-of-the-art techniques, both in terms of area under the ROC curve (AUC) and F1 Score, in all configurations tested.eng
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superioreng
dc.formatapplication/pdf*
dc.thumbnail.urlhttps://tede.ufam.edu.br/retrieve/68098/DISS_LucasSilva_PPGI.pdf.jpg*
dc.languageporeng
dc.publisherUniversidade Federal do Amazonaseng
dc.publisher.departmentInstituto de Computaçãoeng
dc.publisher.countryBrasileng
dc.publisher.initialsUFAMeng
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Informáticaeng
dc.rightsAcesso Aberto-
dc.subjectTomografiapor
dc.subjectRedes neurais (Computação)por
dc.subjectComputação evolutivapor
dc.subjectEngenharia de sistemaspor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA: CIENCIA DA COMPUTACAO: TEORIA DA COMPUTACAO: COMPUTABILIDADE E MODELOS DE COMPUTACAOeng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA: CIENCIA DA COMPUTACAO: SISTEMAS DE COMPUTACAO: ARQUITETURA DE SISTEMAS DE COMPUTACAOeng
dc.titleAbordagem de aprendizado profundo para extração de quadros significativos em volumes de tomografia computadorizadaeng
dc.typeDissertaçãoeng
dc.subject.userExtração de quadros em tomografiapor
dc.subject.userGrad-CAMpor
dc.subject.userAprendizado profundopor
dc.subject.userTomografia computadorizadapor
dc.subject.userRedes neurais convolucionaispor
Appears in Collections:Mestrado em Informática

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