• شماره ركورد
    31225
  • پديد آورنده

    فاطمه آقاگلي

  • عنوان
    رويكردي جديد براساس مدل تحليل عاملي آميخته اصلاح‌شده و هم‌خوشه‌بندي براي تشخيص و محلي‌سازي تومور در تصاوير پزشكي
  • مقطع تحصيلي
    دكتري
  • رشته تحصيلي
    آمار
  • سال تحصيل
    1397
  • تاريخ دفاع
    1403/04/09
  • استاد راهنما
    دكتر رحمان فرنوش
  • استاد مشاور
    نداشتم
  • دانشكده
    رياضي و علوم كامپيوتر
  • چكيده
    باوجود پيشرفت‌هاي قابل‌توجه در زمينه تشخيص تومور در تصاوير پزشكي، دستيابي به تشخيص دقيق‌ و قابل‌اعتماد براي موفقيت درمان، نجات جان بيمار و كاهش هزينه‌ها در كوتاه‌ترين زمان ممكن همچنان يك كار مهم و چالش‌برانگيز است. در اين رساله، براي اولين بار، يك روش نوآورانه براي تشخيص دقيق و خودكار تومورها و محلي‌سازي آن‌ها در تصاوير پزشكي با استفاده از كاهش بعد محلي پس از كاهش اندازه تصوير اصلي پيشنهاد مي‌شود. براي اين منظور، يك الگوريتم بنام بسط مدل تحليل عاملي آميخته اصلاح‌شده براساس هم‌خوشه‌بندي و هم‌خوشه‌بندي پويا براي تصاوير پزشكي خاكستري پيشنهاد مي‌شود. ابتدا، الگوريتم پيشنهادي تعداد خوشه‌هاي سطري و ستوني را هم‌زمان با برآورد پارامترهاي مدل براساس اندازه تومور بهينه مي‌كند. سپس، با استفاده از مقادير بهينه به‌دست‌آمده، مكان سطر‌ها و ستون‌ها با خوشه‌بندي هم‌زمان آن‌ها تغيير مي‌كند تا زماني كه بلوكي حاوي تومور شناسايي شود. در اين فرآيند، تصوير به تعداد مشخصي بلوك بخش‌بندي مي‌شود كه يكي از آن‌ها حاوي تومور است. تعداد بلوك‌ها حاصل‌ضرب دكارتي تعداد بهينه خوشه‌هاي سطري و تعداد بهينه خوشه‌هاي ستوني است. درنهايت، بلوك شناسايي‌شده با استفاده از آستانه‌گيري مينيمم خطا دودويي مي‌شود و توسط الگوريتم پيشنهادي بر روي تصوير ورودي محلي‌سازي مي‌شود، درحالي‌كه باقي‌مانده تصوير به‌عنوان پس‌زمينه در نظر گرفته ‌مي‌شود. عملكرد الگوريتم ‌پيشنهادي بر روي تصاوير ماموگرافي از مجموعه داده‌هاي MIAS و DDSM و هم‌چنين، تصاوير MRI مغز از مجموعه داده‌هاي BraTS2018، BraTS2019 و BraTS2020 ارزيابي مي‌شود. نتايج دقت بالاي الگوريتم را در تشخيص سريع و بسيار دقيق تومورهايي با اندازه‌‌ها و مكان‌هاي مختلف در تصاوير با ابعاد بالا و پيچيده نشان مي‌دهد. هم‌چنين، در اين رساله، به ‌پيش‌پردازش تصاوير ماموگرافي خام و بهبود كنتراست تصاوير پزشكي با استفاده از يك الگوريتم جديد پرداخته مي‌شود. ازآنجايي‌كه داده‌هاي واقعي براي عضله، حاشيه‌هاي اضافي و برچسب‌ها در تصاوير ماموگرافي در دسترس نيست، براي ارزيابي عملكرد الگوريتم در مرحله ‌پيش‌پردازش، روش افزايش داده براي شبيه‌سازي عضله واقعي به كار گرفته مي‌شود و معيارهايي جديد براي ارزيابي عملكرد الگوريتم در حذف حاشيه‌هاي اضافي و برچسب‌ها تعريف مي‌شود. نتايج نشان مي‌دهد كه الگوريتم پيشنهادي قادر است نواحي غيرضروري را به‌طور كامل و دقيق حذف كند و ناحيه موردنظر را استخراج كند و كيفيت تصوير را بدون ايجاد اثرات نامطلوب بهبود ‌بخشد. هم‌چنين، اين الگوريتم در مرحله پيش‌پردازش پايداري خود را در برابر نويز به‌خوبي نشان مي‌‌دهد.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1403/07/03
  • عنوان به انگليسي
    Novel approach based on modified mixture of factor analyzers model and co-clustering for tumor detection and localization in medical images
  • تاريخ بهره برداري
    1/1/1900 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    فاطمه آقاگلي

  • چكيده به لاتين
    Despite significant advances in the field of tumor detection in medical images, achieving an accurate and reliable detection is still an important and challenging task for the success of treatment, saving the patient's life and reducing costs in the shortest possible time. In this thesis, for the first time, an innovative method is proposed for the accurate and automatic detection of tumors and their localization in medical images using local dimension reduction after reducing the size of the original image. For this purpose, an algorithm is proposed called the extension of modified mixture of factor analyzers model based on co-clustering and dynamic co-clustering for gray medical images. First, the proposed algorithm optimizes the number of row and column clusters simultaneously by estimating model parameters based on tumor size. Then, using the obtained optimal values, the location of the rows and columns is changed by clustering them simultaneously until a block containing the tumor is detected. In this process, the image is segmented into a certain number of blocks, one of which contains the tumor. The number of blocks is the Cartesian product of the optimal number of row clusters and the optimal number of column clusters. Finally, the detected block is binarized using minimum error thresholding and localized on the input image by the proposed algorithm, while the rest of the image is considered as background. The performance of the proposed algorithm is eva‎luated on mammography images from MIAS and DDSM datasets as well as brain MRI images from BraTS2018, BraTS2019 and BraTS2020 datasets. The results show the high accuracy of the algorithm in the fast and very accurate detection of tumors with different sizes and locations in high-dimensional and complex images. Also, in this thesis, the preprocessing of raw mammography images and contrast enhancement of medical images is discussed using a novel algorithm. Since the ground truth for the pectoral muscle, additional margins and labels are not available in mammography images, to eva‎luate the performance of the algorithm in the preprocessing step, the data augmentation method is used to simulate the ground truth for pectoral muscle, and novel criteria are defined to eva‎luate the performance of the algorithm in removing additional margins and labels. The results show that the proposed algorithm is able to completely and accurately remove the unnecessary areas and extract the desired area and enhance the image quality without causing adverse effects. Also, this algorithm shows well its stability against noise in the preprocessing step.
  • كليدواژه هاي فارسي
    تحليل عاملي آميخته اصلاح‌شده , هم‌خوشه‌بندي , هم‌خوشه‌بندي پويا , تشخيص تومور , ‌پيش‌پردازش و بهبود كنتراست , شبيه‌سازي عضله سينه , روش افزايش داده
  • كليدواژه هاي لاتين
    Modified mixture of factor analyzers , co-clustering , dynamic co-clustering , tumor detection , preprocessing and contrast enhancement , pectoral muscle simulation , data augmentation technique
  • Author
    Fatemeh Aghagoli
  • SuperVisor
    Dr. Rahman Farnoosh