Skip to main content
SUPERVISOR
Shadrokh Samavi,Nader Karimi
شادرخ سماوی (استاد راهنما) نادر کریمی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohsen Hajabdollahi
محسن حاج عبدالهی اودرجی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1393

TITLE

Simplifying Convolutional Neural Networks with Hardware Implementation Capability for Medical Imaging Applications
Automating classification and segmentation process of abnormal regions in different body organs has a crucial role in most of medical imaging applications such as funduscopy, endoscopy, and dermoscopy. In recent years portable medical imaging devices such as capsule endoscopy and digital dermatoscope have been introduced and made the diagnosis procedure easier and more efficient. However, these portable devices have constrained power resources and limited computational capability. To address this problem, we propose a bifurcated structure for convolutional neural networks performing both classification and segmentation of multiple abnormalities simultaneously. It is trained first by each abnormality separately and then by using all abnormalities. In order to reduce the computational complexity, the network is redesigned to share some features which are common among all abnormalities. Later, these shared features are used in different branches to segment and classify the abnormal region of the image. Finally, results of the classification and segmentation are fused to obtain the classified segmentation map. The proposed framework is simulated using four frequent gastrointestinal abnormalities as well as three dermoscopic lesions. Properties of the bifurcated network such as low complexity and resource sharing make it suitable to be implemented as a part of portable medical imaging devices.
شبکه های عصبی پیچشی به عنوان جزئی از روش های یادگیری عمیق، امروزه به عنوان یک ابزار مهم‌ در یادگیری ماشین مطرح شده اند که در کاربردهای مختلف، کارایی خوبی از خود نشان داده اند. شبکه های عصبی پیچشی با استفاده از مدل پایه آموزش شبکه‌های عصبی، ویژگی‌های مفید از داده‌ها را به صورت خودکار استخراج کرده و آن‌ها را کلاس‌بندی می‌کنند. یکی از کاربردهای مهم شبکه‌های عصبی پیچشی استفاده از آن در حوزه پردازش تصاویر پزشکی است. استفاده از شبکه‌های پیچشی باعث کاهش زمان صرف شده توسط پزشک در روال درمان و کمک به پزشک برای تشخیص بهتر می‌شود. علی‌رغم اینکه شبکه‌های پیچشی دارای دقت خوبی هستند و می‌توانند بر روی مدل‌های مختلف داده‌ها آموزش داده شوند، اما می‌توانند دارای ساختاری پیچیده باشند. در برخی کاربردها، این شبکه‌ها دارای میلیون‌ها پارامتر هستند که نیاز به آموزش دارند. پیاده‌سازی این شبکه‌ها بر روی ساختارهای با محدودیت‌های فضای ذخیره‌سازی، قابلیت محاسباتی، توان و غیره، این شبکه‌ها را در بسیاری از کاربردها دچار محدودیت پیاده‌سازی کرده است. به‌طور مثال انواع وسایل قابل‌حمل تشخیص پزشکی و پوشیدنی بی‌سیم، دارای محدودیت های منابع سخت‌افزاری هستند. پیاده‌سازی شبکه‌های پیچشی بر روی این وسایل، نیازمند این است که راه‌حلی برای سادگی این شبکه‌ها ارائه شود. روش‌های زیادی برای ساده‌سازی این شبکه‌ها ارائه‌شده است که بر روی کاهش تعداد اعمال محاسباتی، کاهش پهنای باند محاسبات و ارائه مدلی ساده برای شبکه‌های پیچشی متمرکز بوده‌اند. همچنین برخی از روش‌های ساده‌سازی، کاهش تعداد نگاشت‌های ویژگی را در نظر گرفته‌اند که نقش مهمی در ساده‌سازی شبکه‌های پیچشی دارد. در این تحقیق روش های ساده‌سازی شبکه‌های عصبی پیچشی در مورد کاربردهای تشخیص در حوزه تصاویر پزشکی با در نظر گرفتن پیاده‌سازی آن‌ها بر روی دستگاه‌های تعبیه‌شده مرتبط، مورد بررسی قرارگرفته و روشی برای ساده‌سازی این شبکه‌ها ارائه‌شده است. در راستای ارائه مدلی ساده برای شبکه‌های پیچشی، شبکه‌ای با کاهش پیچیدگی‌های محاسباتی و حافظه‌ای برای بخش‌بندی و کلاس‌بندی تصاویر پزشکی ارائه‌شده است. همچنین روشی ساده و کارا برای طراحی شبکه‌های ساده شده با استفاده از هرس کردن و کوانتیزه کردن ارائه‌شده است. در دنباله ، سعی بر ارائه مدلی است که در آن تعداد نگاشت های ویژگی کاهش یافته است. هدف مدل پیشنهادی ،کاهش نگاشت‌های ویژگی و ارائه مدلی فشرده برای ایجاد کارایی بهتر در جهت پیاده‌سازی سخت افزاری کاربردهای تصویربرداری پزشکی است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی