Plata Avila, Camilo J. (2020) Transferencia de aprendizaje aplicado a reconocimiento de patrones en imágenes médicas / Transfer learning for pattern recognition on medical images. Maestría en Ingeniería, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
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Resumen en español
En el presente trabajo se aplicó la técnica de transferencia de aprendizaje a la tarea de clasificación de imágenes de fondo de ojo, para la detección de retinopatía diabética utilizando un set de datos en el rango de muy pocas imágenes. La transferencia de aprendizaje se realizó utilizando las redes Xception, Inception V3 y DenseNet 169, preentrenadas con la base de datos ImageNet. Se realizó un finetuning de los pesos, utilizando las técnicas de dropout, regularización L2 y data augmentation para mejorar la generalización durante el entrenamiento. Se emplearon las técnicas CAM y Guided Grad CAM con el fin de observar las regiones de mayor importancia en las imágenes a la hora de realizar una clasificación. Se corroboró que los criterios aplicados por las soluciones encontradas son apropiados para este problema. Se logró una precisión de 76% empleando imágenes de 224x224 pixeles, y una precisión de 84% con imágenes de 448x448. A la salida de la anteúltima capa de red y se aplicó el método de reducción de dimensionalidad t-SNE, observando una relación entre formación de clusters en un espacio de pocas dimensiones y un patrón diferenciable para cada categoría en la salida. Finalmente, se calculó el área bajo la curva ROC para una base de datos de testeo, obteniendo un valor de 0.91.
Tipo de objeto: | Tesis (Maestría en Ingeniería) |
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Palabras Clave: | [Medical images; Imágenes médicas; Transfer learning; Transferencia de aprendizaje; Deep learning; Aprendizaje profundo; Diabetic retinopathy; Retinopatía diabética] |
Referencias: | [1] Ryan Lee, T-Y Wong, and Charumathi Sabanayagam. Epidemiology of diabetic retinopathy, diabetic macular edema and related vision loss. Eye and Vision, 2, 12 2015. [2] Frank F. Rosenblatt. The perceptron: a probabilistic model for information storage and organization in the brain. Psychological review, 65 6:386–408, 1958. [3] David E. Rumelhart, Geoffrey E. Hinton, and Ronald J. Williams. Learning representations by back-propagating errors. Nature, 323:533–536, 1986. [4] Nitish Srivastava, Geoffrey E. Hinton, Alex Krizhevsky, Ilya Sutskever, and Ruslan Salakhutdinov. Dropout: a simple way to prevent neural networks from overfitting. Journal of Machine Learning Research, 15(1):1929–1958, 2014. [5] Gao Huang, Zhuang Liu, Laurens van der Maaten, and Kilian Q. Weinberger. Densely connected convolutional networks. In The IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR), Julio 2017. [6] Christian Szegedy, Vincent Vanhoucke, Sergey Ioffe, Jon Shlens, and Zbigniew Wojna. Rethinking the inception architecture for computer vision. In The IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR), June 2016. [7] Sergey Ioffe and Christian Szegedy. Batch normalization: Accelerating deep network training by reducing internal covariate shift. CoRR, abs/1502.03167, 2015. [8] Francois Chollet. Xception: Deep learning with depthwise separable convolutions. In The IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR), July 2017. [9] Bolei Zhou, Aditya Khosla, Àgata Lapedriza, Aude Oliva, and Antonio Torralba. Learning deep features for discriminative localization. CoRR, abs/1512.04150, 2015. [10] Ramprasaath R. Selvaraju, Michael Cogswell, Abhishek Das, Ramakrishna Vedantam, Devi Parikh, and Dhruv Batra. Grad-cam: Visual explanations from deep networks via gradient-based localization. In The IEEE International Conference on Computer Vision (ICCV), Oct 2017. [11] Michael David Abràmoff, Yiyue Lou, Ali Erginay, Warren Clarida, Ryan Amelon, James C. Folk, and Meindert Niemeijer. Improved automated detection of diabetic retinopathy on a publicly available dataset through integration of deep learning. Investigative ophthalmology and visual science, 57 13:5200–5206, 2016. [12] Varun Gulshan, Lily Peng, Marc Coram, Martin C. Stumpe, Derek Wu, Arunachalam Narayanaswamy, Subhashini Venugopalan, Kasumi Widner, Tom Madams, Jorge Cuadros, Ramasamy Kim, Rajiv Raman, Philip C. Nelson, Jessica L. Mega, and Dale R. Webster. Development and Validation of a Deep Learning Algorithm for Detection of Diabetic Retinopathy in Retinal Fundus Photographs. JAMA, 316(22):2402–2410, 12 2016. [13] Ramon Pires, Sandra Avila, Jacques Wainer, Eduardo Valle, Michael Abramoff, and Anderson Rocha. A data-driven approach to referable diabetic retinopathy detection. Artificial Intelligence in Medicine, 03 2019. [14] Laurens van der Maaten and Geoffrey Hinton. Visualizing data using t-SNE. Journal of Machine Learning Research, 9:2579–2605, 2008. |
Materias: | Medicina > Imagenología |
Código ID: | 929 |
Depositado Por: | Marisa G. Velazco Aldao |
Depositado En: | 18 Jun 2021 09:25 |
Última Modificación: | 18 Jun 2021 09:25 |
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