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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/43317
ORCID: | http://orcid.org/0000-0002-5418-551X |
Document type: | Dissertação |
Access type: | Acesso Aberto |
Title: | Segmentação automática de canais ósseos em imagens histológicas utilizando redes neurais completamente convolucionais |
Alternate title (s): | Automatic segmentation of bone canals in histological images using fully convolutional neural networks |
Author: | Silva, Igor Gonçalves Ribeiro |
First Advisor: | Travençolo, Bruno Augusto Nassif |
First member of the Committee: | Nascimento, Marcelo Zanchetta do |
Second member of the Committee: | Tosta, Thaína Aparecida Azevedo |
Summary: | Neste trabalho é proposto um método de segmentação de canais ósseos em imagens histológicas de lâmina inteira. O método faz uso de uma rede neural originalmente desenvolvida com o intuito de segmentar tumores derivados da cavidade oral em imagens histológicas coradas com Hematoxilina e Eosina, e foi adaptado para o contexto de canais ósseos. O conjunto de dados é composto por 65 imagens de lâmina inteira extraídas a partir do fêmur de ratos saudáveis da linhagem Wistar e coradas com Hematoxilina e Eosina. Com a ajuda de um especialista em histologia, as imagens foram analisadas e seus canais ósseos foram manualmente marcados gerando um conjunto de máscaras binárias. As imagens de ambos os conjuntos (imagens originais e binárias) foram então divididas em sub imagens de 640x640 pixels. A rede foi treinada e validada com 2037 sub imagens. O treinamento contou ainda com uma estratégia de aumento de dados com sete possíveis variações das imagens. O método foi avaliado comparando-se as regiões segmentadas pela rede com as marcações do especialista. Foram calculadas a acurácia, especificidade, sensibilidade, precisão, Intersecção sobre União e f1-score das segmentações resultantes. Além disso, foi feita uma comparação com outro método de segmentação automática de canais ósseos da literatura. O método validado por este trabalho mostrou-se eficiente e superior ao método com o qual foi comparado, apresentando f1-score de 84,9% e Intersecção sobre União de 73,7%, além de bons resultados qualitativos. |
Abstract: | In this work, a method for segmenting bone canals in whole-slide histological images is proposed. The method utilizes a neural network originally developed to segment tumors derived from the oral cavity in Hematoxylin and Eosin-stained histological images, and it has been adapted for the context of bone canals. The dataset consists of 65 whole-slide images stained with Hematoxylin and Eosin, extracted from the femur of healthy Wistar rats. With the assistance of a histology expert, the images were analyzed, and their bone canals were manually marked, generating a set of binary masks. Images from both sets (original and binary images) were then divided into 640x640 pixel-sized sub-images. The network was trained and validated with 2037 sub-images. Training also included a data augmentation strategy with seven possible image variations. The method was evaluated by comparing the regions segmented by the network with the specialist's annotations. Accuracy, specificity, sensitivity, precision, Intersection over Union, and f1-score of the resulting segmentations were calculated. Additionally, a comparison was made with another automatic bone canal segmentation method of the literature. The method validated by this work proved to be efficient and superior to the compared method, with an f1-score of 84.9% and Intersection over Union of 73.7%, along with good qualitative results. |
Keywords: | Segmentação de imagens Canais ósseos Redes neurais convolucionais Computação Image segmentation Bone canals Convolutional neural networks Image Segmentation Bone Canals Convolutional Neural Networks |
Area (s) of CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::METODOLOGIA E TECNICAS DA COMPUTACAO::BANCO DE DADOS |
Subject: | Computação Redes neurais (Computação) Histologia - Técnica Diagnóstico por imagem |
Language: | por |
Country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
Program: | Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação |
Quote: | SILVA, Igor Gonçalves Ribeiro. Segmentação automática de canais ósseos em imagens histológicas utilizando redes neurais completamente convolucionais. 2024. 57 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2024.5120. |
Document identifier: | http://doi.org/10.14393/ufu.di.2024.5120 |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/43317 |
Date of defense: | 14-Aug-2024 |
Sustainable Development Goals SDGs: | ODS::ODS 3. Saúde e bem-estar - Assegurar uma vida saudável e promover o bem-estar para todos, em todas as idades. |
Appears in Collections: | DISSERTAÇÃO - Ciência da Computação |
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