Segmentação de vasos sanguíneos utilizando redes neurais convolucionais: investigação da prevalência de descontinuidades e desenvolvimento de técnicas para mitigá-las

dc.contributor.advisor1Comin, Cesar Henrique
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9563440403120931por
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0003-1207-4982por
dc.contributor.authorParella, João Pedro
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/5121220023366076por
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0009-0007-5091-7748por
dc.date.accessioned2024-09-17T11:27:08Z
dc.date.available2024-09-17T11:27:08Z
dc.date.issued2024-07-12
dc.description.abstractWith the current advancements in technology and medical techniques, the pursuit of improving diagnostic methods and scientific analyses brings forth a significant challenge: the efficiency and effectiveness in processing clinical data. In the field of medical image processing, there is a crucial phase that can influence all subsequent steps and even the final diagnosis, which is the segmentation phase. Particularly, segmentation is vital in examinations involving images of blood vessels, as these structures pose a great difficulty in analysis due to their complex and thin nature. Seeking improvements in segmentation techniques is of paramount importance, considering it is a highly sensitive phase of analysis, and a simple change of lens or imaging acquisition device can compromise the quality of the samples. Literature studies focus on quantifying the quality of segmentation methods using global metrics such as accuracy, precision, and recall, but often this focus may lead to problems in vessel geometry, where important information such as bifurcations, continuity, and diameter are lost, thereby causing various diagnostic issues. This work focuses on the analysis of continuity problems in vessel segmentation, i.e., cases in which parts of vessels are not correctly detected. An accuracy metric is defined to specifically quantify the segmentation quality in regions of vessels that are difficult to segment. It is demonstrated that this metric enables more precise quantification of the quality of low-saliency vessel detection in images than traditional metrics. Additionally, a data augmentation technique is defined for training neural networks, enabling improved segmentation quality of low-saliency vessels. The technique involves the creation of regions with drops in intensity and vessel discontinuities. Based on the analyses conducted, it is expected that the developed techniques can assist in improving diagnoses and future research in biology, creating new possibilities for addressing segmentation problems.eng
dc.description.resumoCom os avanços atuais de tecnologias e técnicas de medicina, a incessante busca por melhorar os métodos de diagnósticos e análises científicas traz a tona um grande desafio, a eficiência e eficácia nos processamentos de dados de exames e testes. Na área de processamento de imagens desses exames, há uma fase muito importante que pode influenciar todos os seguintes passos e até mesmo o diagnóstico final, que é a fase de segmentação. Em particular, a segmentação é importante em exames envolvendo imagens de vasos sanguíneos, pois estes possuem uma grande dificuldade de análise por serem estruturas complexas e finas. Buscar melhorias de técnicas de segmentação é algo de grande importância, levando em conta que é uma fase muito sensível da análise, e que a simples mudança de lente ou aparelho de aquisição de imagens pode comprometer a qualidade das amostras. Estudos da literatura focam em quantificar a qualidade de métodos de segmentação utilizando métricas globais de acurácia, precisão e revocação, mas muitas vezes esse foco pode acarretar problemas na geometria dos vasos, onde são perdidas informações importantes como bifurcações, continuidade e diâmetro, podendo assim causar diversos problemas no diagnóstico. Este trabalho concentra-se na análise de problemas de continuidade na segmentação de vasos, ou seja, casos nos quais partes de vasos não são detectadas corretamente. Uma métrica de acurácia é proposta para quantificar especificamente a qualidade de segmentação em regiões de vasos difíceis de serem segmentadas. A métrica consiste no cálculo da tradicional medida de revocação, mas apenas em regiões nas quais os vasos são menos salientes. É mostrado que essa métrica possibilita quantificar com maior precisão do que métricas tradicionais a qualidade de detecção de vasos de pouca saliência em imagens. Também é definida uma técnica de aumento de dados para o treinamento de redes neurais que possibilita aumentar a qualidade de segmentação de vasos de baixa saliência. A técnica consiste em criar regiões com quedas de intensidade e descontinuidades para tornar a segmentação mais desafiadora. Com base nas análises realizadas, é esperado que as técnicas desenvolvidas possam auxiliar na melhoria de diagnósticos e futuras pesquisas em biologia, criando possibilidades de análises para correção de problemas de segmentação.por
dc.description.sponsorshipNão recebi financiamentopor
dc.identifier.citationPARELLA, João Pedro. Segmentação de vasos sanguíneos utilizando redes neurais convolucionais: investigação da prevalência de descontinuidades e desenvolvimento de técnicas para mitigá-las. 2024. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/20559.por
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/20559
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência da Computação - PPGCCpor
dc.rightsAttribution 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/*
dc.subjectSegmentaçãopor
dc.subjectVasos sanguíneospor
dc.subjectInterrupçõespor
dc.subjectDescontinuidadespor
dc.subjectImagens artificiaispor
dc.subjectSegmentationeng
dc.subjectBlood vesseleng
dc.subjectInterruptionseng
dc.subjectDiscontinuitieseng
dc.subjectArtificial imageseng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::METODOLOGIA E TECNICAS DA COMPUTACAOpor
dc.titleSegmentação de vasos sanguíneos utilizando redes neurais convolucionais: investigação da prevalência de descontinuidades e desenvolvimento de técnicas para mitigá-laspor
dc.title.alternativeBlood vessel segmentation using convolutional neural networks: investigation of the prevalence of discontinuities and development of techniques to mitigate themeng
dc.typeDissertaçãopor

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