Тип работы:
Предмет:
Язык работы:


Анализ медицинских изображений с помощью искусственных нейронных сетей

Работа №126267

Тип работы

Диссертация

Предмет

информатика

Объем работы67
Год сдачи2021
Стоимость5700 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
100
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение 4
Постановка задачи 6
Обзор литературы 6
1. Алгоритмы машинного обучения 9
1.1. Предобработка 9
1.2. Уменьшение размеров 17
1.3. Выделение областей интереса 19
2. Происхождение 20
3. Предлагаемый алгоритм 22
3.1. Сегментация 22
3.2. Проектирование признаков 24
3.2.1. Гистограмма ориентированных градиентов 25
4. Обзор существующих методов распознавания медицинских изображений 28
4.1. Классификаторы основанные на обработке пространства признаков 30
4.1.1. SVM : метод опорных векторов 30
4.1.2. Ближайший сосед (KNN) 31
4.1.3. Иерархические свёрточные сети 33
4.1.4. HD-CNN 34
4.1.5. Иерархическая свёрточная сеть с механизмом внимания 36
5. Практическая реализация 37
6. Экспериментальная реализация 59
Выводы 60
7. Заключение 61
8. Приложение 62
9. Список используемой литературы

Полностью автоматическая диагностика заболеваний могла казаться непрактичной всего несколько лет назад, но большие достижения в области искусственного интеллекта изменили это.
В этой работу мы предлагаем алгоритм, основанный на
последовательном процессе, заключающемся в обнаружении аномалий на медицинских изображениях, их характеристике, а иногда и количественной оценке их эволюции.
Нейронные сети сверточной нейронной сети, которые в последние годы были чрезвычайно успешны, выиграли множество испытаний в статистическом обучении и решили многие учебные задачи, которые ранее считались непосильными.
Рак груди - это рак, который развивается в клетках груди. Как правило, рак формируется либо в дольках, либо в протоках молочной железы, что может привести к смерти, если в результате разрастания образуются метастазы и распространяются на окружающие ткани или другие части тела.
В этом случае опухоль называется злокачественной.
Используя нейронную сеть, можно предсказать, является ли опухоль в женской груди злокачественной или доброкачественной; доброкачественная опухоль - это опухоль, которая не может проникнуть в соседнюю ткань, что в большинстве случаев делает ее безвредной; опухоль малигната - наоборот, она может распространиться в остальной части тела, и является чрезвычайно опасной. Системы компьютерной диагностики (CAD) для обнаружения и диагностики рака груди с использованием маммограмм могут помочь снизить нагрузку на специалистов, помогая им классифицировать маммограммы на нормальные и аномальные.
Поскольку мы имеем дело с огромным набором данных о пациентах по всему миру, применение обычных алгоритмов машинного обучения не является хорошей рекомендацией.
В последнее время многие исследователи работали над обнаружением рака груди, используя метод «сквозного» подхода, при котором модель для классификации локальных участков изображения готовится предварительно с использованием полностью аннотированного набора данных с информацией о областях интереса (ROI).
Хуанг и др [7]. предложили многомодальное исследование прогнозирования тяжести заболевания на основе изображений с использованием обширного изучения и прогнозирования аналитики.
Сейчас наблюдается тенденция в обработке медицинских изображений с помощью гдубоких нейронных сетей, которые все время совершенствуются.
Например Пушпанджали М., Балдев П., [15] предложили
гистопатологическое обнаружение изображения рака молочной железы с помощью глубокого обучения.
В настоящее время алгоритмы машинного обучения и распознавания реализуются в основном на языке Python с помощью соответствующих библиотек. Одной из таких библиотек является библиотека Keras. Эта библиотека с открытым исходным кодом, предоставляет собой интерфейс
Python для искусственных нейронных сетей. Keras действует как интерфейс для библиотеки TensorFlow. Здесь он играет ключевую роль. Глубокое обучение отлично справляется с огромными наборами данных, а также может извлекать высокоуровневые функции без какого-либо вмешательства домена или жесткого извлечения функций. Глубокое обучение занимает много времени, но этап тестирования проходит быстрее, чем при использовании алгоритма машинного обучения.


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!


Очень важно точное распознавание медицинского изображения для своевременного лечения. Это исследование предложило разработку системы обнаружения раковой опухоли груди как стандартную процедуру при диагностированном раке груди. Цифровая маммография в настоящее время входит в стандартный набор диагностики.
Различные методики используются для классификации в области постановки диагноз. Извлечение признаков изображения - важный шаг в классификации маммограмм. Эти функции извлечены с использованием методов обработки изображений. Площадь опухоли необходимо рассчитывать методом DWT (дискретное вейвлет-преобразование). Нормальные и раковые ячейки отображаются отдельно, а энтропия, среднее значение, стандарт, отклонение, энергия, асимметрия "и т. д. рассчитывают d из образов базы данных.
Предложенная вероятностная нейронная сеть классифицирует изображения маммограммы на 3 категории: нормальные, доброкачественные и
злокачественные с точностью более чем 90%. Такая система может помочь и пациенту, и врачу.



1. Бондаренко, А. Н. Нейросетевая классификация медицинских изображений на основе спектра размерностей Ренье [Текст] / А. Н. Бондаренко, А. В. Кацук // Сборник научных трудов НГТУ, 2005. № 1. С. 1-4
2. Методы распознавания медицинских изображений для задач компьютерной автоматизированной диагностики [Электронный ресурс]. - Режим доступа : https://www.scienceeducation.ru/ ru/article/view?id=14414. - Дата доступа : 19.01.2020.
3. Анализ медицинских изображений [Электронный ресурс] - Режим доступа : https:// postnauka.ru/faq/80995. - Дата доступа : 26.01.2020.
4. Каллан, Р. Основные концепции нейронных сетей / Р. Каллан. - М. : Изд. дом «Вильямс», 2003. - 287 c.
5. Форсайт, Д. Компьютерное зрение. Современный подход / Д. Форсайт, Ж. Понс. - М. : Изд. Дом «Вильямс», 2004. - 928 с
6. Диагностика медицинских изображений при помощи машинного
обучения
[Электронный ресурс]. - Режим доступа :
http://www.vechnayamolodost.ru/articles/drugie-nauki-ozhizni/analiz-
meditsinskikhizobrazheniy/. - Дата доступа : 04.02.2020.
7. Технические науки: проблемы и перспективы : материалы IV Междунар. науч. конф., Санкт-Петербург, июль 2016 г. / А.А. Цветков [и др.] ; под ред. А.А. Цветкова. - СПб. : «Свое издательст-во», 2016. - 134 с.
8. Разработка решений на основе машинного обучения [Электронный ресурс]. - Режим доступа : https://evergreens.com.ua/ru/development-services/machine-learning.html. - Дата доступа : 10.02.2020
9. H. D. Cheng, J. Shan, W. Ju, Y. Guo and L. Zhang, “Automated bre ast cancer detection and classification using ultrasound images”, Pattern Recognition No 43, pp. 299 -317, 2010.
10. Types of tumours - Canadian Cancer Society,
http://www.cancer.ca/en/cancerinformation/cancer-101/what-is-cancer/types- oftumours/?Region=on, astaccessed: 5 /5/ 2018.
11. Mahendra G. Kanojia, Siby Abraham, “Breast Cancer Detection Using RBF Neural Network”, 2nd International Conference on Contemporary Computing and Informatics (IC3I), IEEE, 363978-1-5090-5256-1/16, 2016.
12. Zhou, Zhao, and Yicong, Zhou. “Comparative Study of Logarithmic Image Processing Models for Medical Image Methods Image 1 Image 2 Image 3 Image 4 Image 5 Mean 0.0046 0.0047 0.0030 0.0046 0.0040 StandardDeviation 0.1163 0.2457 0.4074 0.2136 0.4201Entropy 0.9621 1.4279 2.4515 1.3145 2.1575 Smoothness 0.9634 0.9638 0.9444 0.9635 0.9576 Kurtosis 76.6846 45.2858 36.6682 69.9548 47.3600 Skewness 6.5483 3.6951 3.1644 5.5903
4.0113 Contrast 0.4449 0.3428 0.3159 0.4064 0.3435 Correlation 0.1491 0.1649 0.0900 0.0889 0.1252 Energy 0.9322 0.8851 0.8410 0.8999 0.8718 Homogeneity 0.9775 0.9660 0.9550 0.9706 0.9630 Type Normal Benign Benign Malignant Malignant Image Enhancement.” IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics (SMC) 001046001050, 2016.
13. Indu Singh, Karan Sanwal and Satyarth Praveen, “Breast Cancer Detection using Two -Fold Genetic Evolution of Neural Network Ensembles”, International Conference on Data Science and Engineering (ICDSE), IEEE, 10.1109/ICDSE. 2016.
14. S. Singh and D. Gupta, "Breast Cancer Detection and Classification using Neural Network", (IJAEST) International Journal of Advanced Engineering Sciences and Technologies, vol. 6, No. 1, 2011.
15. Azra Alizad, Mostafa Fatemi, Member, Lester E. Wold, and James F. Greenlea f, “Performance of Vibro- Acoustography in Detecting Microcalcifications in Excised Human
Breast Tissue,”, IEEE transactions on medical imaging, vol. 23, No. 3, pp 307-312. , march 2004.
16. Anna N. Karahaliou, Ioannis S. Boniatis, Spyros G.Skiadopoulos, Filippos N. Sakellaropoulos, Nikolaos S.Arikidis, Eleni A. Likaki, George S. Panayiotakis, and Lena I.
Costaridou “Breast Cancer Diagnosis: Analyzing Texture of Tissue Surrounding Microcalcifications” IEEE transactions on information technology in biomedicine, vol. 12, No. 6, pp 731-738, November 2008.
17. Nuryanti Mohd Salleh, Harsa Amylia Mat Sakim and Nor Hayati Othman, “Neural Networks to Evaluate Morphological Features for Breast Cells Classification” IJCSNS International Journal of Computer Science and Network Security, vol. 8 No. 9, pp. 51-58, September 2008.
18. I. Saratas, "Prediction of breast cancer using artificial neural networks," Journal of Medical Systems, vol. 36, No. 5, pp. 2901-2907, 2012.
19. V. Dheeba, N.A. Singh, and J. A. P. Singh, "Breast Cancer Diagnosis: An Intelligent Detection System Using Wavelet Neural Network," Proceedings of the International Conference on Frontiers of Intelligent Computing: Theory and Applications (FICTA) 2013.
20. S. Sawarkar, A. Ghatol and A. Pande, "Neural Network Aided Breast Cancer Detection and Diagnosis Using Support Vector Machine", in WSEAS International Conference on Neural Networks, pp. 158-163. , 2006.
21. B. Zohra and B. Nacdra, "Detection of Tumor in Mammographic Images by RBF Neural Network and Multi Population Genetic Algorithm", International Journal of Applied Information Systems (IJAIS), vol. 6, No. 3, 2013.
22. T. Araujo, G. Aresta, E. Castro, «Classification of breast cancer»
23. C.-H. Wei, S. Y. Chen, and X. Liu, “Mammogram retrieval on similar mass lesions,” Computer Methods and Programs in Biomedicine, vol. 106, no. 3, pp. 234-248, 2012.
M.Mustra andM.Grgic, “Robust automatic breast and pectoral muscle segmentation from scanned mammograms,” Signal
Processing, vol. 93, no. 10, pp. 2817-2827, 2013.
24. D. C. Pereira, R. P. Ramos, and M. Z. do Nascimento, “Segmentation and detection of breast cancer in mammograms
combining wavelet analysis and genetic algorithm,” Computer Methods and Programs in Biomedicine, vol. 114, no. 1, pp.
88-101, 2014.
25. P. Agrawal, M. Vatsa, and R. Singh, “Saliency based mass detection fromscreeningmammograms,” Signal Processing, vol.
99, pp. 29-47, 2014.
[14] Y. Zhang, N. Tomuro, J. Furst, and D. S. Raicu, “Identifying the optimal segmentors for mass classification in mammograms,” in Proceedings of the Medical Imaging 2015: Image Processing, S.
Ourselin andM. A. Styner, Eds., February 2015.
26. J. Anitha and J. D. Peter, “Mammogram segmentation using maximal cell strength updation in cellular automata,” Medical & Biological Engineering & Computing, vol. 53, no. 8, pp. 737¬749, 2015.
27. M. Dong, X. Lu,Y.Ma, Y. Guo, Y.Ma, andK.Wang, “An efficient approach for automated mass segmentation and classification in mammograms,” Journal of Digital Imaging, vol. 28, no. 5, pp.
Revathy M., “Image Classification with Application to MRI Brain using 2nd Order Moment Based Algorithm”, International Journal of Engineering Research an d Applications (IJERA) ,Vol.2 Issue 3, pp.1821-1824, May-Jun 2012.
28. Vanitha. L. and Venmathi. A.R, “Classification of Medical Images Using Support Vector Machine”, International Conference on Information and Network Technology IACSIT Press, Singapore,vol.4,pp 63-67,2011
29. A. Padma and Dr.R. Sukanesh /‘Automatic Diagnosis of Abnormal Tumor Region From Brain Computed Tomography Images Using Wavelet Based Statistical Texture Features” , International Journal of Computer Science, Engineering and Information Technology (IJCSEIT), Vol.1, No.3, August 2011
30. Renske de Boer, Fedde van der Lijn, Henri A. Vrooman,Meike W. Vernooij,M. Arfan Ikram, Monique M.B. Breteler, Wiro J. Niessen /‘Automatic segmentation of brain tissue and white matter lesions in MRI”, Biomedical Imaging: From Nano to Macro, 2007. ISBI 2007. 4th IEEE International Symposium, pp. 652 - 655
31. Petronella Anbeek, Koen L. Vincken and Max A. Viergever, “Automated MS-Lesion Segmentation by knearest Neighbor Classification”, Insight Journals(United State),14 July 2008
32. Qurat-Ul-Ain, Ghazanfar Latif, Sidra Batool Kazmi, M. Arfan Jaffar, Anwar M. Mirza , “Classification and Segmentation of Brain Tumor using Texture Analysis”, Recent Advances In Artificial Intelligence, Knowledge Engineering And Data Bases, pp 147-155
33. Matei Mancas, Bernard Gosselin, and Benoit Macq, “Tumor Detection using Airways Asymmetry”, Engineering in Medicine and Biology Society, 2005. IEEE -EMBS 2005, 27th Annual International Conference, 2005
34. Jose Alex Mathew, A. M. Khan, U. C. Niranjan /‘Algorithms to find the thresholds for the Abnormality Extraction of the MRI slice Images of a GUI based Intelligent Diagnostic Imaging System”, International Conference on VLSI, Communication & Instrumentation (ICVCI),
Proceedings published by International Journal of Computer Applications (IJCA), pp.1823,2011
35. Hassan Najadat, Yasser Jaffal, Omar Darwish, Niveen Yasser, “A Classifier to Detect Abnormality in CT Brain Images”,Proceeding of the International Multiconference of Engineers and Computer Scientists 2011 , Hong Kong Vol1 I, March 16-18,2011.
36. Ruizhe Liu, Chew Lim Tan, Tze Yun Leong , Cheng Kiang Lee, Boon Chuan Pang, C. C.
Tchoyoson Lim, Qi
Tian, Suisheng Tang, Zhuo Zhang /‘Hemorrhage Slices Detection in Brain CT Images”, IEEE 978-1-4244-2175-6/08 ,2008
37. P.S. Hiremath, Humnabad Iranna Y., and Jagadeesh D. Pujari, “Classification of Squamous
Cell Carcinoma Based On Color and Textural Features In Microscopic Images of Esophagus Tissues”, Journal of Computer Science 3 (7), pp 566-573,
2007
38. Rajeswari. S , Theiva Jeyaselvi. K, “ Support Vector Machine Classification For MRI Images”, International Emerging Trends in Computer and Electronics Engineering Dubai,Journal of Electronics and Computer Science Engineering Volume1, Number 3, March 24-25, 2012
39. V. Ulagamuthalvi, D. Sridharan; “Automatic Identification of Ultrasound Liver Cancer Tumor Using Support Vector Machine”; International Conference on Emerging Trends in Computer and Electronics Engineering, pp 41-43


Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2024 Cервис помощи студентам в выполнении работ