Um algoritmo rápido e modelos de propagação para técnica de level set aplicados na segmentação hierárquica de imagens
| Ano de defesa: | 2020 |
|---|---|
| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Não Informado pela instituição
|
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
|
| Departamento: |
Não Informado pela instituição
|
| País: |
Não Informado pela instituição
|
| Área do conhecimento CNPq: | |
| Link de acesso: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/78329 |
Resumo: | Image segmentation methods are crucial in computer vision systems, since the results of these methods are inputs to the following steps, such as feature extraction and classification. The level set methods have been used successfully in many digital image segmentation applications. In order to apply these methods for region segmentation, an initial curve evolves according to a propagation model, in which the choice of this model must be directly related to the segmentation problem addressed. Thus, different types of digital images, such as cervical cell images and synthetic aperture radar (SAR) images, can be segmented using level sets. The traditional proposal of this approach provides binary segmentation and it has a high computational cost. Thus, in this thesis, we proposed a fast binary level set algorithm, implemented in narrow band and regularized with a median filter. In addition, we proposed propagation models for digital image segmentation and hierarchical implementations for nuclei segmentation on cervical cell images and for SAR image segmentation. The proposed hierarchical approaches, using the proposed binary level set algorithm, recursively segment a region into two new regions, starting from the whole image, and the process stops when all regions cannot be further divided. For performance assessment of the proposed approaches, we carried out experiments on three public image databases with cervical cells and experiments on synthetic and real SAR images, following the models and . For the quantitative evaluation of the segmentation results on cervical cell images, we used the pixel-based precision and recall measures, the Zijdenbos similarity index (ZSI) and the object-based precision and recall measures. These measures indicated that the proposed hierarchical implementation performed well concerning the number of correctly segmented nuclei and the Zijdenbos Similarity Index achieved values equal to or higher than 0.90. For the quantitative evaluation of the segmentation results in SAR images, we used the cross-region fitting (CRF), error of segmentation and ZSI measures. Based on these measures, the proposed approach achieved good segmentation results in images modeled with the distributions and . |
| id |
UFC-7_e632aadef2d368eab45a69bec8896378 |
|---|---|
| oai_identifier_str |
oai:repositorio.ufc.br:riufc/78329 |
| network_acronym_str |
UFC-7 |
| network_name_str |
Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) |
| repository_id_str |
|
| spelling |
Braga, Alan MagalhãesMarques, Regis Cristiano PinheiroMedeiros, Fátima Nelsizeuma Sombra de2024-09-30T18:07:01Z2024-09-30T18:07:01Z2020-12-22BRAGA, Alan Magalhães. Um algoritmo rápido e modelos de propagação para técnica de level set aplicados na segmentação hierárquica de imagens. 2020. 99 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Teleinformática) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2020.http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/78329Image segmentation methods are crucial in computer vision systems, since the results of these methods are inputs to the following steps, such as feature extraction and classification. The level set methods have been used successfully in many digital image segmentation applications. In order to apply these methods for region segmentation, an initial curve evolves according to a propagation model, in which the choice of this model must be directly related to the segmentation problem addressed. Thus, different types of digital images, such as cervical cell images and synthetic aperture radar (SAR) images, can be segmented using level sets. The traditional proposal of this approach provides binary segmentation and it has a high computational cost. Thus, in this thesis, we proposed a fast binary level set algorithm, implemented in narrow band and regularized with a median filter. In addition, we proposed propagation models for digital image segmentation and hierarchical implementations for nuclei segmentation on cervical cell images and for SAR image segmentation. The proposed hierarchical approaches, using the proposed binary level set algorithm, recursively segment a region into two new regions, starting from the whole image, and the process stops when all regions cannot be further divided. For performance assessment of the proposed approaches, we carried out experiments on three public image databases with cervical cells and experiments on synthetic and real SAR images, following the models and . For the quantitative evaluation of the segmentation results on cervical cell images, we used the pixel-based precision and recall measures, the Zijdenbos similarity index (ZSI) and the object-based precision and recall measures. These measures indicated that the proposed hierarchical implementation performed well concerning the number of correctly segmented nuclei and the Zijdenbos Similarity Index achieved values equal to or higher than 0.90. For the quantitative evaluation of the segmentation results in SAR images, we used the cross-region fitting (CRF), error of segmentation and ZSI measures. Based on these measures, the proposed approach achieved good segmentation results in images modeled with the distributions and .Métodos de segmentação de imagens são cruciais em sistemas de visão computacional, uma vez que os resultados destes métodos são entradas para as etapas seguintes, como extração de características e classificação. Técnicas baseadas em level sets têm sido utilizadas com sucesso em muitas aplicações de segmentação de imagens digitais. Nestas técnicas, a delimitação das regiões de interesse ocorre quando uma curva inicial evolui de acordo com um modelo de propagação, e a escolha deste modelo deve estar diretamente relacionada ao problema de segmentação em questão. Assim, diferentes tipos de imagens digitais, como imagens com células cervicais e imagens de radar de abertura sintética (Synthetic Aperture Radar, SAR), podem ser segmentadas utilizando level sets. A proposta tradicional deste método obtém resultados de segmentação binária e tem um alto custo computacional. Assim, nesta tese, é proposto um algoritmo rápido de level set binário implementado em banda estreita (narrow band) e regularizado com um filtro da mediana. Além disso, foram propostos modelos de propagação para segmentação de imagens digitais e implementações hierárquicas para duas aplicações distintas: segmentação de núcleos em imagens com células cervicais e segmentação de imagens SAR. As abordagens hierárquicas propostas, utilizando o algoritmo level set binário proposto, segmentam recursivamente uma região em duas novas regiões, iniciando da imagem completa, e o processo finaliza automaticamente quando não for mais possível realizar divisões. Para avaliar o desempenho das abordagens propostas foram realizados experimentos em três bancos de dados públicos de imagens com células cervicais e experimentos em imagens SAR sintéticas e reais, seguindo os modelos e . Para a avaliação quantitativa dos resultados de segmentação nas imagens com células cervicais foram utilizadas as medidas baseadas em pixel precisão, revocação e ZSI (Zijdenbos Similarity Index) e as medidas precisão e revocação baseadas em objeto. Estas medidas indicaram que a implementação hierárquica proposta apresentou um bom desempenho em relação ao numero de núcleos segmentados corretamente e atingiu valores de ZSI iguais ou superiores a 0,90. Para a avaliação quantitativa dos resultados de segmentação nas imagens SAR foram utilizadas as medidas ajuste cruzado de região (cross-region fitting, CRF), erro de segmentação e ZSI. Com base nessas medidas, a abordagem proposta alcançou bons resultados de segmentação em imagens modeladas com as distribuições eEste documento está disponível online com base na Portaria no 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas.Um algoritmo rápido e modelos de propagação para técnica de level set aplicados na segmentação hierárquica de imagensA fast algorithm and propagation models for level set technique applied in hierarchical image segmentationinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisSegmentação de imagemMétodo de contornos ativosMétodo Level setNeoplasias do Colo do ÚteroImagens digitaisImage segmentationActive contouring methodLevel set methodCervical NeoplasmsCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFChttp://lattes.cnpq.br/6649171367194406http://lattes.cnpq.br/5144730275745518http://lattes.cnpq.br/41785627039224572024-05-21ORIGINAL2020_tese_ambraga2020_tese_ambragaTeseapplication/pdf23912184http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/78329/1/2020_tese_ambraga7d2c0c8b35e7c0d99364f7f715f54799MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/78329/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52riufc/783292024-09-30 17:24:03.308oai:repositorio.ufc.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2024-09-30T20:24:03Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false |
| dc.title.pt_BR.fl_str_mv |
Um algoritmo rápido e modelos de propagação para técnica de level set aplicados na segmentação hierárquica de imagens |
| dc.title.en.pt_BR.fl_str_mv |
A fast algorithm and propagation models for level set technique applied in hierarchical image segmentation |
| title |
Um algoritmo rápido e modelos de propagação para técnica de level set aplicados na segmentação hierárquica de imagens |
| spellingShingle |
Um algoritmo rápido e modelos de propagação para técnica de level set aplicados na segmentação hierárquica de imagens Braga, Alan Magalhães CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA Segmentação de imagem Método de contornos ativos Método Level set Neoplasias do Colo do Útero Imagens digitais Image segmentation Active contouring method Level set method Cervical Neoplasms |
| title_short |
Um algoritmo rápido e modelos de propagação para técnica de level set aplicados na segmentação hierárquica de imagens |
| title_full |
Um algoritmo rápido e modelos de propagação para técnica de level set aplicados na segmentação hierárquica de imagens |
| title_fullStr |
Um algoritmo rápido e modelos de propagação para técnica de level set aplicados na segmentação hierárquica de imagens |
| title_full_unstemmed |
Um algoritmo rápido e modelos de propagação para técnica de level set aplicados na segmentação hierárquica de imagens |
| title_sort |
Um algoritmo rápido e modelos de propagação para técnica de level set aplicados na segmentação hierárquica de imagens |
| author |
Braga, Alan Magalhães |
| author_facet |
Braga, Alan Magalhães |
| author_role |
author |
| dc.contributor.co-advisor.none.fl_str_mv |
Marques, Regis Cristiano Pinheiro |
| dc.contributor.author.fl_str_mv |
Braga, Alan Magalhães |
| dc.contributor.advisor1.fl_str_mv |
Medeiros, Fátima Nelsizeuma Sombra de |
| contributor_str_mv |
Medeiros, Fátima Nelsizeuma Sombra de |
| dc.subject.cnpq.fl_str_mv |
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA |
| topic |
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA Segmentação de imagem Método de contornos ativos Método Level set Neoplasias do Colo do Útero Imagens digitais Image segmentation Active contouring method Level set method Cervical Neoplasms |
| dc.subject.ptbr.pt_BR.fl_str_mv |
Segmentação de imagem Método de contornos ativos Método Level set Neoplasias do Colo do Útero |
| dc.subject.ptbr.none.fl_str_mv |
Imagens digitais |
| dc.subject.en.pt_BR.fl_str_mv |
Image segmentation Active contouring method Level set method Cervical Neoplasms |
| description |
Image segmentation methods are crucial in computer vision systems, since the results of these methods are inputs to the following steps, such as feature extraction and classification. The level set methods have been used successfully in many digital image segmentation applications. In order to apply these methods for region segmentation, an initial curve evolves according to a propagation model, in which the choice of this model must be directly related to the segmentation problem addressed. Thus, different types of digital images, such as cervical cell images and synthetic aperture radar (SAR) images, can be segmented using level sets. The traditional proposal of this approach provides binary segmentation and it has a high computational cost. Thus, in this thesis, we proposed a fast binary level set algorithm, implemented in narrow band and regularized with a median filter. In addition, we proposed propagation models for digital image segmentation and hierarchical implementations for nuclei segmentation on cervical cell images and for SAR image segmentation. The proposed hierarchical approaches, using the proposed binary level set algorithm, recursively segment a region into two new regions, starting from the whole image, and the process stops when all regions cannot be further divided. For performance assessment of the proposed approaches, we carried out experiments on three public image databases with cervical cells and experiments on synthetic and real SAR images, following the models and . For the quantitative evaluation of the segmentation results on cervical cell images, we used the pixel-based precision and recall measures, the Zijdenbos similarity index (ZSI) and the object-based precision and recall measures. These measures indicated that the proposed hierarchical implementation performed well concerning the number of correctly segmented nuclei and the Zijdenbos Similarity Index achieved values equal to or higher than 0.90. For the quantitative evaluation of the segmentation results in SAR images, we used the cross-region fitting (CRF), error of segmentation and ZSI measures. Based on these measures, the proposed approach achieved good segmentation results in images modeled with the distributions and . |
| publishDate |
2020 |
| dc.date.issued.fl_str_mv |
2020-12-22 |
| dc.date.accessioned.fl_str_mv |
2024-09-30T18:07:01Z |
| dc.date.available.fl_str_mv |
2024-09-30T18:07:01Z |
| dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| format |
doctoralThesis |
| status_str |
publishedVersion |
| dc.identifier.citation.fl_str_mv |
BRAGA, Alan Magalhães. Um algoritmo rápido e modelos de propagação para técnica de level set aplicados na segmentação hierárquica de imagens. 2020. 99 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Teleinformática) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2020. |
| dc.identifier.uri.fl_str_mv |
http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/78329 |
| identifier_str_mv |
BRAGA, Alan Magalhães. Um algoritmo rápido e modelos de propagação para técnica de level set aplicados na segmentação hierárquica de imagens. 2020. 99 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Teleinformática) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2020. |
| url |
http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/78329 |
| dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
| language |
por |
| dc.rights.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/openAccess |
| eu_rights_str_mv |
openAccess |
| dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) instname:Universidade Federal do Ceará (UFC) instacron:UFC |
| instname_str |
Universidade Federal do Ceará (UFC) |
| instacron_str |
UFC |
| institution |
UFC |
| reponame_str |
Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) |
| collection |
Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) |
| bitstream.url.fl_str_mv |
http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/78329/1/2020_tese_ambraga http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/78329/2/license.txt |
| bitstream.checksum.fl_str_mv |
7d2c0c8b35e7c0d99364f7f715f54799 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 |
| bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv |
MD5 MD5 |
| repository.name.fl_str_mv |
Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC) |
| repository.mail.fl_str_mv |
bu@ufc.br || repositorio@ufc.br |
| _version_ |
1847793342985797632 |