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ORCID:  http://orcid.org/0000-0001-8999-1135
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acceso: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States
Título: Métodos Computacionais para Análise e Classificação de Displasias em Imagens da Cavidade Bucal
Título (s) alternativo (s): Computational Methods for Analysis and Classification of Dysplasias in Images of Buccal Cavity
Autor: Silva, Adriano Barbosa
Primer orientador: Nascimento, Marcelo Zanchetta do
Primer miembro de la banca: Backes, André Ricardo
Segundo miembro de la banca: Ramos, Rodrigo Pereira
Resumen: Nos últimos anos, o uso de sistemas computacionais como ferramenta para auxílio em diagnósticos vem mostrando grande crescimento em aplicações voltadas à análise de tecidos histológicos. Algoritmos computacionais são utilizados por permitir a extração de informações que possibilitem a quantificação de lesões. Isso simplifica o processo de diagnóstico manual realizado por especialista, que demanda muito tempo, energia e é sujeito a fatores de subjetividade. Com o objetivo de aprimorar o processo de diagnóstico de displasias orais, este trabalho propõe um método para segmentação e classificação de estruturas nucleares presentes em imagens de tecidos histológicos. O método proposto é dividido nas etapas de segmentação, pós-processamento, extração de características e classificação. Na etapa de segmentação, a rede neural Mask R-CNN foi utilizada para identificar informações significantes para separar núcleos celulares de região de fundo. Na etapa de pós-processamento, operações de dilatação, preenchimento de regiões e erosão foram utilizadas para preencher regiões de núcleo incompletas e remover ruídos remanescentes da segmentação. Na etapa de extração de características, atributos de textura e morfologia foram extraídos dos núcleos das imagens. Por fim, um algoritmo classificador polinomial foi utilizado para classificar as imagens entre tecido saudável, displasia leve, displasia moderada e displasia severa. Os resultados obtidos foram comparados com o padrão-ouro gerado por um especialista e com outros métodos presentes na literatura. O método obteve acurácia de 89,52% na fase de segmentação dos componentes nucleares, sendo esse valor 14% maior do que outros métodos. Durante a etapa de classificação, o método de classificação obteve um valor de área sob a curva ROC igual a 0,92, um valor 6,5% mais alto do que outros métodos. O método obteve resultados mais relevantes em relação a outros métodos presentes na literatura, mostrando que pode ser utilizado por especialistas da área da saúde como uma ferramenta para estudo de lesões pré-câncer.
Abstract: In recent years, the use of computer systems as a tool for diagnostic assistance has shown significant growth in applications aimed at histological tissues analysis. Computational algorithms are used to extract information that allows the quantification of lesions. This simplifies the manual diagnostic process performed by a specialist, which requires a lot of time, energy and is subject to subjectivity factors. In order to improve the diagnostic process of oral dysplasias, this work proposes a method for segmentation and classification of nuclear structures present in images of histological tissues. The proposed method is divided into the stages of segmentation, post-processing, feature extraction and classification. In the segmentation stage, the neural network Mask R-CNN was used to identify significant information to separate cell nuclei from background region. In the post-processing stage, dilation, region filling, and erosion operations were used to fill incomplete nuclei regions and remove remaining noise from the segmentation stage. In the feature extraction stage, texture and morphologic attributes were extracted from the images nuclei. Finally, a polynomial classifier algorithm was used to classify the images among healthy tissue, mild dysplasia, moderate dysplasia and severe dysplasia. The obtained results were compared with the groundtruth generated by a specialist and with other methods present in literature. The method obtained accuracy of 89.52% in the segmentation of the nuclear components, which is 14% higher than other methods. During the classification stage, the classification method obtained a value of area under the ROC curve of 0.92, a value 6.5% higher than other methods. The method obtained results more relevant than other methods in literature, showing that it can be used by health specialists as a tool to study pre-cancer lesions.
Palabras clave: Computação
Displasia
Imagens Histológicas
Segmentação Nuclear
Redes Neurais Convolucionais
Classificador Polinomial
Processamento Digital de Imagens
Dysplasia
Histological Images
Nuclei Segmentation
Convolutional Neural Networks
Polynomial Classifier
Digital Image Processing
Área (s) del CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Idioma: por
País: Brasil
Editora: Universidade Federal de Uberlândia
Programa: Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação
Cita: SILVA, Adriano Barbosa. Métodos Computacionais para Análise e Classificação de Displasias em Imagens da Cavidade Bucal. 2019. 98 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2019. DOI http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2019.2390.
Identificador del documento: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2019.2390
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/27114
Fecha de defensa: 27-ago-2019
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