Skip to main content
SUPERVISOR
Nader Karimi,Shadrokh Samavi
نادر کریمی (استاد مشاور) شادرخ سماوی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ebrahim Nasr esfahani
ابراهیم نصراصفهانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1391

TITLE

Segmentation of Medical Images using Convolutional Networks and Dense Fully Convolutional Networks
In this thesis, two new architectures based on convolutional networks are proposed for segmentation of medical images. In the first architecture, a method for detecting vessel regions in angiography images is proposed which is based on deep learning approach using convolutional neural networks (CNN). The intended angiogram is first processed to enhance the image quality. Then a patch around each pixel is fed into a trained CNN to determine whether the pixel is of vessel or background regions. Experiments performed on angiograms of a dataset show that the proposed algorithm has a Dice score of 81.51 and an accuracy of 97.93. In second architecture, a new align=left Key Words Vessel segmentation, skin segmentation, deep neural networks, dense pooling layer.
پردازش تصاویر پزشکی در زمینه شناسایی و مراحل بهبود بیماری نقش عمده‌ای را بازی می‌کند. هدف از بخش‌بندی در تصاویر پزشکی معمولاً تقسیم تصویر ورودی به پیش زمینه و قسمت پس‌زمینه است. درواقع بخش‌بندی معمولاً قدم اولیه بسیاری از پردازش‌های پزشکی است و کارآمدی قدم‌های دیگر کاملاً متکی به کارایی روش بخش‌بندی است. در گذشته الگوریتم‌ها برای بخش‌بندی تصاویر پزشکی عمدتاً متکی بر ویژگی‌هایی بودند که به‌صورت دستی از تصویر استخراج می‌شد. محدود بودن ویژگی‌های استخراج‌شده و ابزارها موجب کاهش کارایی روش‌های پردازشی می‌شد. یکی از شبکه‌هایی که در حوزه یادگیری ژرف به‌خصوص برای داده‌های تصویری به‌طور گسترده مورد استفاده قرارگرفته، شبکه‌های پیچشی است. این شبکه‌ها با استخراج ویژگی‌های محلی نظیر مکان و جهت لبه در لایه‌های ابتدایی، همچنین ترکیب آنها و ساخت ویژگی‌های سطح بالاتر شامل ساختار کلی یا نوع شئ، کارآمدی بسیار بالایی در داده‌های دوبعدی از خود نشان داده‌اند. علاوه بر تصاویر طبیعی، یادگیری ژرف و به‌خصوص شبکه‌های پیچشی در حوزه تصاویر پزشکی نیز نقش پررنگی در پیشرفت‌های اخیر داشته‌اند. استفاده از شبکه‌های پیچشی این امکان را فراهم می‌کند که شبکه خود بر اساس کاربرد اقدام به استخراج ویژگی‌ها کند و عملاً استخراج ویژگی‌ها به‌صورت دستی به حاشیه رود. هدف اصلی این رساله ارائه معماری های جدید برای بخش بندی تصاویر است. به همین منظور در این رساله، یک شبکه پیچشی بر اساس ایجاد دید محلی و سراسری پیشنهاد شده است. از شبکه پیشنهادی برای بخش‌بندی تصاویر شریان‌های کرونر و ضایعه‌های پوستی استفاده شده است. در شبکه ارائه‌شده با ترکیب وصله‌های محلی و سراسری و به‌کارگیری استراتژی‌های مناسب، شبکه به صورتی آموزش داده شده که نتایج مطلوب‌تری نسبت به روش‌های دیگر تولید کند. همچنین در این رساله با بررسی روند تولید بردارهای ویژگی در شبکه‌های پیچشی، معماری جدیدی برای این شبکه‌ها پیشنهاد شده است. در معماری پیشنهادی تمام افزونگی‌های محاسباتی ایجادشده در روش‌های متکی بر وصله‌ها حذف شده است. در این معماری جدید، به‌جای دریافت وصله‌های متناظر با پیکسل‌های تصویر، مانند شبکه‌های تمام‌پیچشی، کل تصویر به‌صورت یکجا وارد شبکه می‌شود. بر اساس این معماری شبکه معرفی‌شده برخلاف شبکه‌های تمام‌پیچشی به‌جای تولید نقشه‌های ویژگی با وضوح پایین، از تصویر واردشده نقشه‌های ویژگی با وضوح کامل و متراکم تولید می‌شود. به همین دلیل معماری جدید را شبکه تمام‌پیچشی متراکم نامیده‌ایم. ما برای نشان دادن کارایی این معماری، از آن برای بخش‌بندی شریان‌ها و ضایعه‌های پوستی استفاده کرده‌ایم و به ترتیب دقت 91.6 و 85.02 را بر روی معیار دایس کسب کرده‌ایم که بهبود قابل ملاحظه‌ای را نسبت به روش‌های موجود نشان می‌دهد.. علاوه بر آن شبکه‌هایی با کاربردهای غیرپزشکی نظیر بخش‌بندی معنایی، ادغام تصاویر چندکانونی و شناسایی نقاط برجسته در تصویر را به شبکه تمام‌پیچشی متراکم تبدیل کرده و مزایای حاصل از این تبدیل را شرح داده‌ایم. کلمات کلیدی: یادگیری ژرف، شبکه‌های پیچشی، بخش‌بندی، شبکه‌های تمام پیچشی متراکم.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی