Classificação de regiões císticas bucais utilizando Redes Neurais Convolucionais
| Ano de defesa: | 2024 |
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Resumo: | Dental pathologies, such as maxillary lesions and odontogenic cysts, pose diagnostic challenges due to their difficult-to-visualize locations. Additionally, the growth of cystic regions can trigger changes in a patient’s bone structure. Therefore, it is crucial to diagnose these regions as quickly as possible. In response, various artificial intelligence (AI) systems are employed to assist dentists in detecting these regions. This work provides a comprehensive analysis of image processing techniques, convolutional neural network (CNN) architectures, optimization methods, and learning rates to enhance the diagnosis of dental cystic pathologies. The following image enhancement techniques were applied: Laplacian Filter, Prewitt Filter, Roberts Filter, and Black-hat Morphology. Additionally, the Adam, Adagrad, and RMSProp optimizers were tested alongside the AlexNet, InceptionV3, DCNNDan, and CNNGen architectures. Identifying an optimization rate of 0,0001, the Adam optimizer, and the Black-hat filter as the most effective techniques for improving CNN classification performance, the CNNGen network proposed in this research was highlighted as specialized in classifying dental cystic images. The model developed with the DCNNGen network and the Black-hat filter achieved an accuracy of 88,50% and an f1-score of 89,01%, underscoring the importance of selecting appropriate architectures and parameters for model training. |
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dos Santos, Stefane Adnade Paula Júnior, Ialis Cavalcante2025-06-02T20:01:41Z2025-06-02T20:01:41Z2024DOS SANTOS, Stefane Adna. Classificação de regiões císticas bucais utilizando Redes Neurais Convolucionais. 2024. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e de Computação), Universidade Federal do Ceará, Campus de Sobral, 2024.http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/81156Dental pathologies, such as maxillary lesions and odontogenic cysts, pose diagnostic challenges due to their difficult-to-visualize locations. Additionally, the growth of cystic regions can trigger changes in a patient’s bone structure. Therefore, it is crucial to diagnose these regions as quickly as possible. In response, various artificial intelligence (AI) systems are employed to assist dentists in detecting these regions. This work provides a comprehensive analysis of image processing techniques, convolutional neural network (CNN) architectures, optimization methods, and learning rates to enhance the diagnosis of dental cystic pathologies. The following image enhancement techniques were applied: Laplacian Filter, Prewitt Filter, Roberts Filter, and Black-hat Morphology. Additionally, the Adam, Adagrad, and RMSProp optimizers were tested alongside the AlexNet, InceptionV3, DCNNDan, and CNNGen architectures. Identifying an optimization rate of 0,0001, the Adam optimizer, and the Black-hat filter as the most effective techniques for improving CNN classification performance, the CNNGen network proposed in this research was highlighted as specialized in classifying dental cystic images. The model developed with the DCNNGen network and the Black-hat filter achieved an accuracy of 88,50% and an f1-score of 89,01%, underscoring the importance of selecting appropriate architectures and parameters for model training.As patologias dentárias, como lesões maxilares e cistos odontogênicos, apresentam dificuldades de diagnóstico devido à sua localização de difícil visualização. Além disso, o crescimento de regiões císticas pode desencadear um processo de alteração na estrutura óssea de um paciente. Logo, é de suma importância que essas regiões sejam diagnosticadas o mais rápido possível. Sabendo disso, diversos sistemas de inteligência artificial (IA) são utilizados para auxiliar dentistas na detecção destas regiões. Com isso, este trabalho oferece uma análise abrangente das técnicas de processamento de imagens, arquiteturas de redes neurais convolucionais (CNNs), métodos de otimização e taxas de aprendizado para melhorar o diagnóstico de patologias císticas odontológicas. Foram aplicadas as seguintes técnicas de realce de imagem: Filtro Laplaciano, Filtro de Prewitt, Filtro de Roberts e Morfologia Black-hat. Também foram testados os otimizadores Adam, Adagrad e RMSProp em conjunto com as arquiteturas AlexNet, InceptionV3, DCNNDan e CNNGen. Identificando a taxa de otimização de 0,0001, o otimizador Adam e o filtro Blackhat como técnicas mais eficazes na melhoria da capacidade de classificação das CNNs, destacou-se a rede CNNGen, proposta nesta pesquisa, como especializada na classificação de imagens císticas odontológicas. O modelo desenvolvido com a rede DCNNGen e o filtro Blackhat alcançou uma acurácia de 88,50% e f1-score de 89,01%, destacando a importância da escolha adequada de arquiteturas e parâmetros para o treinamento dos modelos.Classificação de regiões císticas bucais utilizando Redes Neurais Convolucionaisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisCistos odontogênicosRedes Neurais ConvolucionaisTécnicas de Realce de ImagensOdontogenic cystsConvolutional Neural NetworksImage Enhancement TechniquesCNPQ::ENGENHARIASinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFChttps://orcid.org/0000-0002-0346-4500http://lattes.cnpq.br/9213646078767022https://orcid.org/0000-0002-2374-4817http://lattes.cnpq.br/5022453748409432ORIGINAL2024_dis_sasantos.pdf2024_dis_sasantos.pdfapplication/pdf2244619http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/81156/3/2024_dis_sasantos.pdf889fa6713398a321de89b1b2d1305ddaMD53LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/81156/4/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD54riufc/811562025-06-02 17:01:44.107oai:repositorio.ufc.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2025-06-02T20:01:44Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false |
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