Publicação:
Algoritmos bioinspirados para otimização de CNNs aplicados na detecção de câncer de mama utilizando imagens termográficas

dc.contributor.advisor-co1Souza, Jefferson Rodrigo de
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1805897404307170pt_BR
dc.contributor.advisor1Fernandes, Henrique Coelho
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2439055005598269pt_BR
dc.contributor.referee1Conci, Aura
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5601388085745497pt_BR
dc.contributor.referee2Backes, André Ricardo
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/8590140337571249pt_BR
dc.creatorGonçalves, Caroline Barcelos
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/9858009456006583pt_BR
dc.crossref.doibatchidf361ba93-2451-4043-8c32-8654f60c1bd6
dc.date.accessioned2022-09-19T14:40:38Z
dc.date.available2022-09-19T14:40:38Z
dc.date.issued2022-08-16
dc.description.abstractBreast cancer is the second most common type of cancer that affects woman in Brazil. Early detection of this disease is essential for improving chances of cure and recovery of the patients. Infrared thermography is an imaging technique being studied that has shown good potential in the early detection of breast cancer. In this work, we use three pre-trained convolutional neural networks (CNNs) VGG-16, ResNet-50 e DenseNet-201 to classify breast static thermography images (sick or healthy). Finding suitable CNN archi- tecture and hiper-parameters is essential for a good classification outcome. Furthermore, this is not an easy task. In order to address this problem of finding suitable architecture and hiper-parameters for the fully connected part of used CNNs, we used two bio inspired optimization techniques: genetic algorithm (GA) and particle swam optimization (PSO). Using the optimization techniques we were able to improve the F1-score from 0.66 to 0.92 for the VGG using the GA and the F1-score of the ResNet from 0.83 to 0.90 using the GA and PSO. Moreover, the optimization also maintained the good results of 0.92 F1-score for the DenseNet. Finally, we opt for using a random forest surrogate model in order to obtain a cheaper model. Using the surrogate, we improved the DenseNet from 0.92 to 1 of F1-score.pt_BR
dc.description.degreenameDissertação (Mestrado)pt_BR
dc.description.resumoO câncer de mama é o segundo tipo de câncer que mais acomete mulheres no Bra- sil. A detecção precoce é essencial para aumentar as chances de cura e recuperação das pacientes. A termografia é uma técnica de imageamento que tem sido estudada e tem apre- sentado resultados promissores para auxiliar nesta detecção precoce do câncer de mama. Neste trabalho utilizamos três redes neurais convolucionais (CNNs) pré-treinadas, VGG- 16, ResNet-50 e DenseNet-201, para classificar imagens termográficas estáticas da mama (em doentes ou saudáveis). Encontrar uma arquitetura para CNNs com os hiperparâme- tros adequados é essencial para o bom desempenho da rede. Esta não é uma tarefa trivial e para abordar este problema utilizamos dois algoritmos de otimização bioinspirados, al- goritmos genéticos (AG) e otimização por enxame de partícula (PSO), para encontrar uma boa arquitetura e bons hiperparâmetros para a parte densamente conectada das três CNNs utilizadas. Com a otimização foi possível melhorar os resultados de 0,66 para 0,92 de F1-score com o AG para a VGG e 0,83 para 0,90 de F1-score com o AG e o PSO para a ResNet, além de manter os bons resultados de 0,92 de F1-score para a DenseNet. Final- mente, buscando otimizar o tempo gasto com a execução dos experimentos do AG e do PSO, propomos a utilização de um modelo surrogate com random forest. Com o modelo surrogate foi possível melhorar os resultados com a DenseNet, que obteve F1-score de 1.pt_BR
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorpt_BR
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Geraispt_BR
dc.identifier.citationGONÇALVES, Caroline Barcelos. Algoritmos bioinspirados para otimização de CNNs aplicados na detecção de câncer de mama utilizando imagens termográficas. 2022. 126 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2022. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2022.528.pt_BR
dc.identifier.doihttp://doi.org/10.14393/ufu.di.2022.528pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/36092
dc.languageporpt_BR
dc.orcid.putcode119327786
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândiapt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Ciência da Computaçãopt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/*
dc.sizeorduration126pt_BR
dc.subjectTermografiapt_BR
dc.subjectCâncer de mamapt_BR
dc.subjectCNNspt_BR
dc.subjectAGpt_BR
dc.subjectPSOpt_BR
dc.subjectSurrogatept_BR
dc.subjectRandom forestpt_BR
dc.subjectThermographypt_BR
dc.subjectBreast cancerpt_BR
dc.subjectComputaçãopt_BR
dc.subject.autorizadoCiência da Computaçãopt_BR
dc.subject.autorizadoMamas - Câncer - Prevençãopt_BR
dc.subject.autorizadoMamas - Imagempt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOpt_BR
dc.titleAlgoritmos bioinspirados para otimização de CNNs aplicados na detecção de câncer de mama utilizando imagens termográficaspt_BR
dc.title.alternativeCNN optimization using bio-inspired algorithms for breast cancer detection using infrared imagespt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
dspace.entity.typePublication
person.identifier.orcid0000-0003-3880-8729
relation.isAuthorOfPublicatione09a20d8-a181-4222-a4dd-a851962cc9bb
relation.isAuthorOfPublication.latestForDiscoverye09a20d8-a181-4222-a4dd-a851962cc9bb

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