Desenvolvimento de tarefas auxiliares e técnicas de pós-processamento para preservação da topologia em segmentação de vasos sanguíneos

dc.contributor.advisor1Comin, Cesar Henrique
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9563440403120931
dc.contributor.authorIto, Pedro Hiroshi Ely
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/2380737589306359
dc.contributor.refereeSilva, Filipi Nascimento
dc.contributor.refereeBugatti, Pedro Henrique
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/3050472561074695
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/2177467029991118
dc.date.accessioned2026-01-14T18:36:12Z
dc.date.issued2025-10-20
dc.description.abstractConvolutional neural networks (CNNs) have provided important advances in blood vessel segmentation, but ensuring the correct topology and continuity of the segmented vasculature remains a significant challenge. Structural artifacts can compromise subsequent analyses, creating the need for methods that explicitly address vessel connectivity. In this work, we propose the SkelAnchor method, a new auxiliary task designed to improve segmentation connectivity through a post-processing step after CNN-based segmentation. First, we investigate simple graph-based connectivity improvement methods and demonstrate their limitations, showing that they produce discontinuous maps that are difficult for networks to learn. To overcome this, SkelAnchor introduces a smooth and continuous parameterization that encodes the local vessel skeleton distribution using anchor points. This task provides the network with rich topological and geometrical information. Our results show that a model can successfully learn the SkelAnchor task. Although the auxiliary task does not change standard segmentation metrics, we demonstrate through qualitative examples that the learned representation can be successfully used in the post-processing step to repair connectivity problems in the final segmentation. The analysis serves as a proof of concept for the use of skeleton-based auxiliary tasks to enhance the topological quality of blood vessel segmentation.eng
dc.description.resumoRedes neurais convolucionais (CNNs) proporcionaram importantes avanços na segmentação de vasos sanguíneos, mas garantir a correta topologia e a continuidade da vasculatura segmentada continua sendo um desafio significativo. Artefatos estruturais podem comprometer análises subsequentes, criando a necessidade de métodos que abordem explicitamente a conectividade dos vasos. Nesse trabalho, propomos o método SkelAnchor, uma nova tarefa auxiliar projetada para melhorar a conectividade da segmentação através de uma etapa de pós-processamento após a segmentação de uma CNN. Primeiramente, investigamos métodos simples de melhoria da conectividade baseados em grafos e demonstramos suas limitações, evidenciando que eles produzem mapas descontínuos que são difíceis para as redes aprenderem. Para superar isso, o SkelAnchor introduz uma parametrização suave e contínua que codifica a distribuição do esqueleto local do vaso usando pontos âncora. Essa tarefa fornece à rede ricas informações topológicas e geométricas. Nossos resultados mostram que um modelo pode aprender com sucesso a tarefa SkelAnchor. Embora a tarefa auxiliar não altere as métricas de segmentação padrão, demonstramos através de exemplos qualitativos que a representação aprendida pode ser usada com sucesso na etapa de pós-processamento para reparar problemas de conectividade na segmentação final. A análise serve como uma prova de conceito para o uso de tarefas auxiliares baseadas no esqueleto para aprimorar a qualidade topológica da segmentação de vasos sanguíneos.por
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.identifier.citationITO, Pedro Hiroshi Ely. Desenvolvimento de tarefas auxiliares e técnicas de pós-processamento para preservação da topologia em segmentação de vasos sanguíneos. 2025. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/23417.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/23417
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência da Computação - PPGCC
dc.rightsAttribution-NonCommercial 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/br/
dc.subjectVasos sanguíneospor
dc.subjectSegmentaçãopor
dc.subjectTopologiapor
dc.subjectTarefas auxiliarespor
dc.subjectRedes neuraispor
dc.subjectBlood vesseleng
dc.subjectSegmentationeng
dc.subjectTopologyeng
dc.subjectAuxiliary taskeng
dc.subjectNeural networkseng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::METODOLOGIA E TECNICAS DA COMPUTACAO
dc.subject.ods3. Saúde e Bem-Estar
dc.titleDesenvolvimento de tarefas auxiliares e técnicas de pós-processamento para preservação da topologia em segmentação de vasos sanguíneospor
dc.title.alternativeDevelopment of auxiliary tasks and post-processing techniques for topology preservation in blood vessel segmentationeng
dc.typeDissertação

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