Geri Dön

Data augmentation on chest X-rays for improving pathology classification performance

Patoloji sınıflandırma performansını geliştirmek için göğüs X-ray filmlerinde veri çoğaltma

  1. Tez No: 730994
  2. Yazar: ONUR ADIGÜZEL
  3. Danışmanlar: PROF. DR. LALE AKARUN ERSOY, DR. PINAR YANARDAĞ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 104

Özet

Son yıllarda derin öğrenme teknikleri müthiş gelişme göstermektedir. Ekonomi, askeri, sağlık ve birçok alanda uygulamalarını görebiliriz. Özellikle sağlık alanı en kritiklerinden birisidir. Dünya nüfusu her gün hızla artarken, sağlık çalışanları işleri hızlandırabilmek için teknolojiye daha fazla ihtiyaç duymaktadır. Bu sebeple üretilen yeni yöntemler ciddi katkılar sağlamakta ama veri yetersizliği fazlasına engel olmaktadır. Modelleri daha fazla eğitmek için kullanılacak veriler kişisel verilerin gizliliği sebebiyle toplanamamaktadır. Örneğin, göğüs X-ray'leri patoloji sınıflandırması için sıklıkla kullanılmaktadır. Bunun üzerine çalışılan derin öğrenme yöntemleri ise sınırlı kalmaktadır çünkü çok az verikümesi bulunmaktadır. Bu problemi çözmek için göğüs X-ray'lerindeki patoloji sınıflandırma sonuçlarını arttırmak amacıyla veri çoğaltma konusuna odaklandık. Sunduğumuz ilk yöntem ısı haritası tabanlı imge tamamlama yöntemi. Bu, X-ray'lerdeki sağlıklı bölgenin büyük bir bölümünün tamamlanmasıyla yeni X-ray'ler oluşturmuş oluyor. Böylece, X-ray'in etiketi de korunmuş oluyor. İkinci yöntemde ise, koşullu üretici StyleGAN2-ADA eklenmiş GANSpace modeli ile imge sentezleme üzerine çalışma yaptık. Son olarak, sağlıklı ve gerçek X-ray'leri vektörlere dönüştürerek GANSpace ile manipüle etme çalışmasını gösterdik. Sayısal sonuçlara bakıldığı zaman imge tamamlama yöntemi orjinal dataset ile elde edilmiş sınıflandırma sonucunu \%86.1'den \%87.7'ye yükseltmiştir. Koşullu GANSpace yöntemi deneylerine bir taban oluşturmak için StyleGAN2-ADA modeli ile X-ray'ler ürettik ve çoğalttığımız verilerin sınıflandırılması bize \%87.36 sonucunu verdi. Sunduğumuz Koşullu GANSpace methodu ise bunu da geliştirerek en yüksek sonuç olan \%88.5'i elde etti.

Özet (Çeviri)

In recent years, deep learning techniques have made great progress. We can see applications of it in many fields such as economics, military, healthcare, and so on. Healthcare, in particular, is one of the most critical of these areas. While the world population is growing every day, healthcare professionals need more computerized technologies to make things faster. Proposed new methods are making important contributions to the healthcare system, but the lack of data is limiting development. Privacy issues prevent more patient data from being collected to use for training models. For example, chest X-rays are commonly used in pathology classification. However, studies are limited due to the lack of public datasets. To solve this problem, we focus on data augmentation on chest X-rays to improve pathology classification results. To this end, we demonstrate three methods. In the first, we propose a heatmap based image inpainting that uses X-ray images with observations and inpaints the large healthy areas to create new X-rays while preserving the labels. The second proposed method synthesizes images using an extended version of GANSpace by adding a conditional generator StyleGAN2-ADA. Finally, we demonstrate the manipulation of real and healthy X-ray images using latent space manipulation and GAN inversion. Our quantitative experiments show that heatmap based inpainting improves classification results from 86.1\% to 87.7\%. To provide a basis for our Conditional GANSpace method, the results of X-ray image generation experiments using StyleGAN2-ADA are also provided. The classification result of the dataset augmented using StyleGAN2-ADA is 87.36\% and our Conditional GANSpace improves this result with the highest result of 88.5\%.

Benzer Tezler

  1. Göğüs X-ray görüntülerinde derin öğrenme algoritmaları ile akciğer bölütlemesi

    Lung segmentation with deep learning algorithms on chest X-ray images

    MERVE POLAT

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAtatürk Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ EMİN ARGUN ORAL

  2. Veri çoğaltma ve derin öğrenme teknikleriyle medikal görüntülerden otomatik hastalık tespiti

    Automatic disease detection from medical images with data augmentation and deep learning techniques

    TESLİME BAYIK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBolu Abant İzzet Baysal Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. KEMAL POLAT

  3. Derin öğrenme ile pnömoni hastalığını tespit etme

    Determining of pneumonia disease with deep learning

    GAMZE AKPOLAT

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    ÖĞR. GÖR. HÜLYA YALÇIN

  4. Deep feature transfer from deep learning models into machine learning algorithms to classify COVID-19 from chest X-ray images

    Göğüs röntgeni görüntülerinden COVID-19 sınıflandırması yapmak amacıyla derin öğrenme modellerinden makine öğrenmesi algoritmalarına derin öznitelik aktarımı

    OZAN GÜLDALİ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Matematikİstanbul Teknik Üniversitesi

    Matematik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜL İNAN

  5. A gan-based hybrid data augmentation framework on chest x-ray images and reports

    Göğüs x-ray görüntüleri ve raporları üzerine gan tabanlı hibrit veri güçlendirme yöntemi

    HASAN BERAT ÖZFİDAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBoğaziçi Üniversitesi

    Bilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ARZUCAN ÖZGÜR TÜRKMEN

    DR. PINAR YANARDAĞ