Uso de Few-shot Learning para lidar com o desbalanceamento severo de dados na classificação de lesões glomerulares
| Ano de defesa: | 2025 |
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| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
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| Instituição de defesa: |
Universidade Estadual de Feira de Santana
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| Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação
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| Departamento: |
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS
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| País: |
Brasil
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| Palavras-chave em Português: | |
| Palavras-chave em Inglês: | |
| Área do conhecimento CNPq: | |
| Link de acesso: | http://tede2.uefs.br:8080/handle/tede/1929 |
Resumo: | In the field of nephropathology, the automatic classification of renal biopsy images is crucial for supporting patient diagnosis and treatment. Machine Learning (ML) techniques—particularly those based on Convolutional Neural Networks (CNNs)— have enabled the automation of this task, offering operational improvements. However, these techniques typically require large, balanced datasets to achieve strong performance and are negatively impacted in scenarios with limited data and class imbalance—conditions commonly found in the classification of rare renal lesions. This study presents an applied investigation of approaches for handling class imbalance, including well-established techniques from the literature and the use of Few-Shot Learning (FSL). The results demonstrate that it is possible to achieve F1- scores above 85% across different imbalance scenarios encountered in the analyzed lesion types, reaching scores above 90% even in cases with imbalance ratios as high as ≈ 1:30. Nevertheless, the experiments conducted in this study revealed that data imbalance, when considered in isolation, is not the sole factor influencing the final performance of ML models. |
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Duarte, Angelo Amânciohttps://orcid.org/0000-0001-7446-1342http://lattes.cnpq.br/88215367920425046942960924343548http://lattes.cnpq.br/6942960924343548Santos, Alexsandro Silva2025-09-04T18:57:52Z2025-07-04SANTOS, Alexsandro Silva. Uso de Few-shot Learning para lidar com o desbalanceamento severo de dados na classificação de lesões glomerulares, 2025, 200 f., Dissertação (mestrado) - Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação, Universidade Estadual de Feira de Santana, Feira de Santana.http://tede2.uefs.br:8080/handle/tede/1929In the field of nephropathology, the automatic classification of renal biopsy images is crucial for supporting patient diagnosis and treatment. Machine Learning (ML) techniques—particularly those based on Convolutional Neural Networks (CNNs)— have enabled the automation of this task, offering operational improvements. However, these techniques typically require large, balanced datasets to achieve strong performance and are negatively impacted in scenarios with limited data and class imbalance—conditions commonly found in the classification of rare renal lesions. This study presents an applied investigation of approaches for handling class imbalance, including well-established techniques from the literature and the use of Few-Shot Learning (FSL). The results demonstrate that it is possible to achieve F1- scores above 85% across different imbalance scenarios encountered in the analyzed lesion types, reaching scores above 90% even in cases with imbalance ratios as high as ≈ 1:30. Nevertheless, the experiments conducted in this study revealed that data imbalance, when considered in isolation, is not the sole factor influencing the final performance of ML models.No contexto da nefropatologia, a classificação automática de imagens de biópsias renais é essencial para apoiar o diagnóstico e tratamento de pacientes. Técnicas de Machine Learning (ML), especialmente aquelas baseadas em redes neurais convolucionais (Convolutional Neural Networks – CNN), têm permitido a automatização dessa tarefa, oferecendo ganhos operacionais. No entanto, essas técnicas geralmente requerem grandes volumes de dados balanceados para alcançar bom desempenho, sendo negativamente afetadas em cenários com escassez de dados e desbalanceamento de classes — uma condição comum na classificação de lesões renais raras. Este trabalho apresenta um estudo aplicado de abordagens para lidar com o desbalanceamento de classes, incluindo o uso de técnicas consolidadas na literatura e a aplicação do aprendizado com poucas amostras (Few-Shot Learning – FSL). Os resultados demonstram que é possível atingir desempenho superior a 85% de F1- score em diferentes cenários de desbalanceamento, encontrados para as lesões aqui analisadas, chegando a números superiores a 90% mesmo com taxas de desbalanceamento da ordem de ≈ 1:30. No entanto, os experimentos realizados neste estudo evidenciaram que o desbalanceamento de dados, considerado isoladamente, não é o único fator relevante no desempenho final dos modelos de ML.Submitted by Daniela Costa (dmscosta@uefs.br) on 2025-09-04T18:57:52Z No. of bitstreams: 1 Alexsandro Silva Santos - Dissertação.pdf: 63965750 bytes, checksum: 2fcdba5b2c89292315064b02596f3f61 (MD5)Made available in DSpace on 2025-09-04T18:57:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alexsandro Silva Santos - Dissertação.pdf: 63965750 bytes, checksum: 2fcdba5b2c89292315064b02596f3f61 (MD5) Previous issue date: 2025-07-04application/pdfhttp://tede2.uefs.br:8080/retrieve/7946/Alexsandro%20Silva%20Santos%20-%20Disserta%c3%a7%c3%a3o.pdf.jpgporUniversidade Estadual de Feira de SantanaPrograma de Pós-Graduação em Ciência da ComputaçãoUEFSBrasilDEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATASPatologia ComputacionalDesbalanceamento de classesFew-shot LearningComputational PathologyClass ImbalanceFew-shot LearningCIENCIAS EXATAS E DA TERRAUso de Few-shot Learning para lidar com o desbalanceamento severo de dados na classificação de lesões glomerularesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis19749965330812744706006006007994740082289590807-4537326059604784016info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UEFSinstname:Universidade Estadual de Feira de Santana (UEFS)instacron:UEFSTHUMBNAILAlexsandro Silva Santos - Dissertação.pdf.jpgAlexsandro Silva Santos - Dissertação.pdf.jpgimage/jpeg3424http://tede2.uefs.br:8080/bitstream/tede/1929/4/Alexsandro+Silva+Santos+-+Disserta%C3%A7%C3%A3o.pdf.jpg89e227313964db0d85c273522f9ecb2bMD54TEXTAlexsandro Silva Santos - Dissertação.pdf.txtAlexsandro Silva Santos - Dissertação.pdf.txttext/plain338861http://tede2.uefs.br:8080/bitstream/tede/1929/3/Alexsandro+Silva+Santos+-+Disserta%C3%A7%C3%A3o.pdf.txt8668fecdded922fa9d7e0d816a8e6512MD53ORIGINALAlexsandro Silva Santos - Dissertação.pdfAlexsandro Silva Santos - Dissertação.pdfapplication/pdf63965750http://tede2.uefs.br:8080/bitstream/tede/1929/2/Alexsandro+Silva+Santos+-+Disserta%C3%A7%C3%A3o.pdf2fcdba5b2c89292315064b02596f3f61MD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; 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