• 제목/요약/키워드: Lung segmentation

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X-ray Image Segmentation using Multi-task Learning

  • Park, Sejin;Jeong, Woojin;Moon, Young Shik
    • KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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    • 제14권3호
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    • pp.1104-1120
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    • 2020
  • The chest X-rays are a common way to diagnose lung cancer or pneumonia. In particular, the finding of a lung nodule is the most important problem in the early detection of lung cancer. Recently, a lot of automatic diagnosis algorithms have been studied to find the lung nodules missed by doctors. The algorithms are typically based on segmentation network like U-Net. However, the occurrence of false positives that similar to lung nodules present outside the lungs can severely degrade performance. In this study, we propose a multi-task learning method that simultaneously learns the lung region and nodule-labeled data based on the prior knowledge that lung nodules exist only in the lung. The proposed method significantly reduces false positives outside the lung and improves the recognition rate of lung nodules to 83.8 F1 score compared to 66.6 F1 score of single task learning with U-net model. The experimental results on the JSRT public dataset demonstrate the effectiveness of the proposed method compared with other baseline methods.

흉부 X선 영상에서의 전역 및 지역 특성을 고려한 폐 영역 분할 연구 (Lung Segmentation Considering Global and Local Properties in Chest X-ray Images)

  • 전웅기;김태윤;김성준;최흥국;김광기
    • 한국멀티미디어학회논문지
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    • 제16권7호
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    • pp.829-840
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    • 2013
  • 본 논문은 흉부 X-선 기반으로 전역적 특성을 고려한 1차 영역 분할과 지역적 특성을 고려한 2차 영역 분할을 결합한 폐 영역 분할 방법을 제안한다. 1차 영역 분할은 랜드마크 기반의 학습 데이터를 사용하여 생성한 모델을 기반으로 일정 형태를 유지하며 경계선을 탐색하는 능동 형태 모델을 적용하였다. 2차 영역 분할은 국부 영역에 대하여 에너지를 산출하고 에너지가 최소가 되는 윤곽선을 탐색하는 국부 영역 기반 윤곽 모델을 사용하였다. 마지막으로 정확도를 평가하기 위해 5장의 영상을 전문가가 수동으로 분할한 영역과 제안한 방법을 통해 분할된 영역의 결과에 대한 다이스 계수를 계산하였으며, 유사도는 $95.33%{\pm}0.93%$로 나타났다. 효과적인 영상 분할 방법은 흉부 x-ray 영상에서 더 정확한 초기 진단과 예후 추정을 위한 컴퓨터 보조 진단 시스템의 개발에 필수적인 요소가 될 것으로 기대한다.

개선된 가변형 능동모델을 이용한 흉부 컴퓨터단층영상에서 폐 실질의 분할 (Image Segmentation of Lung Parenchyma using Improved Deformable Model on Chest Computed Tomography)

  • 김창수;최석윤
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제13권10호
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    • pp.2163-2170
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    • 2009
  • 흉부 컴퓨터단층영상에서의 얻어진 폐 영상은 볼륨과 형태 등의 정량적인 정보들로서 진단과 수술 계획 등에 있어서 필연적 정보를 제공한다. 일반적인 영상분할은 이미지를 구성 요소영역이나 목적물에 따라 나누는 방법이다. 그러나 재분할을 하는 단계에서 최종영상은 에너지 최소화를 해결하는 정도에 의존하며, 분할은 응용대상의 관심 영역에서 객체나 물체의 경계에서 정지하게 된다. 가변형 능동모델은 컴퓨터 비젼, 영상처리 분야에서 광범위하게 사용되고 있다. 또한 영역 분할은 현재까지 많은 연구가 되고 있으며, Xu에 의해서 GVF라는 새로운 형태의 외부힘이 제안되고 있다. 본 논문에서 제안하는 알고리듬은 흉부 컴퓨터단층영상에서 실질을 자동 분할하기 위해서 에너지 최소화 방법을 사용하고, 영역분할을 위해 개선된 가변형 능동모델을 제안한다. 알고리듬은 정확한 영역분할을 위해서 기존 방법과 다른 개선된 외부힘을 정의하는 것이다. 임상의 실험은 흉부 컴퓨터단층영상에서 진단에 필요로 하는 폐 실질의 분할이 성공적인 결과를 나타내었다.

흉부 볼륨 CT영상에서 Weighted Integration Loss을 이용한 폐암 분할 알고리즘 연구 (A Study on Lung Cancer Segmentation Algorithm using Weighted Integration Loss on Volumetric Chest CT Image)

  • 정진교;김영재;김광기
    • 한국멀티미디어학회논문지
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    • 제23권5호
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    • pp.625-632
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    • 2020
  • In the diagnosis of lung cancer, the tumor size is measured by the longest diameter of the tumor in the entire slice of the CT. In order to accurately estimate the size of the tumor, it is better to measure the volume, but there are some limitations in calculating the volume in the clinic. In this study, we propose an algorithm to segment lung cancer by applying a custom loss function that combines focal loss and dice loss to a U-Net model that shows high performance in segmentation problems in chest CT images. The combination of values of the various parameters in custom loss function was compared to the results of the model learned. The purposed loss function showed F1 score of 88.77%, precision of 87.31%, recall of 90.30% and average precision of 0.827 at α=0.25, γ=4, β=0.7. The performance of the proposed custom loss function showed good performance in lung cancer segmentation.

CT 영상에서 폐 결절 분할을 위한 경계 및 역 어텐션 기법 (Boundary and Reverse Attention Module for Lung Nodule Segmentation in CT Images)

  • 황경연;지예원;윤학영;이상준
    • 대한임베디드공학회논문지
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    • 제17권5호
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    • pp.265-272
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    • 2022
  • As the risk of lung cancer has increased, early-stage detection and treatment of cancers have received a lot of attention. Among various medical imaging approaches, computer tomography (CT) has been widely utilized to examine the size and growth rate of lung nodules. However, the process of manual examination is a time-consuming task, and it causes physical and mental fatigue for medical professionals. Recently, many computer-aided diagnostic methods have been proposed to reduce the workload of medical professionals. In recent studies, encoder-decoder architectures have shown reliable performances in medical image segmentation, and it is adopted to predict lesion candidates. However, localizing nodules in lung CT images is a challenging problem due to the extremely small sizes and unstructured shapes of nodules. To solve these problems, we utilize atrous spatial pyramid pooling (ASPP) to minimize the loss of information for a general U-Net baseline model to extract rich representations from various receptive fields. Moreover, we propose mixed-up attention mechanism of reverse, boundary and convolutional block attention module (CBAM) to improve the accuracy of segmentation small scale of various shapes. The performance of the proposed model is compared with several previous attention mechanisms on the LIDC-IDRI dataset, and experimental results demonstrate that reverse, boundary, and CBAM (RB-CBAM) are effective in the segmentation of small nodules.

딥 러닝 기반의 영상분할 알고리즘을 이용한 의료영상 3차원 시각화에 관한 연구 (Three-Dimensional Visualization of Medical Image using Image Segmentation Algorithm based on Deep Learning)

  • 임상헌;김영재;김광기
    • 한국멀티미디어학회논문지
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    • 제23권3호
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    • pp.468-475
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    • 2020
  • In this paper, we proposed a three-dimensional visualization system for medical images in augmented reality based on deep learning. In the proposed system, the artificial neural network model performed fully automatic segmentation of the region of lung and pulmonary nodule from chest CT images. After applying the three-dimensional volume rendering method to the segmented images, it was visualized in augmented reality devices. As a result of the experiment, when nodules were present in the region of lung, it could be easily distinguished with the naked eye. Also, the location and shape of the lesions were intuitively confirmed. The evaluation was accomplished by comparing automated segmentation results of the test dataset to the manual segmented image. Through the evaluation of the segmentation model, we obtained the region of lung DSC (Dice Similarity Coefficient) of 98.77%, precision of 98.45%, recall of 99.10%. And the region of pulmonary nodule DSC of 91.88%, precision of 93.05%, recall of 90.94%. If this proposed system will be applied in medical fields such as medical practice and medical education, it is expected that it can contribute to custom organ modeling, lesion analysis, and surgical education and training of patients.

EBT 의료 영상에서 폐 영역 추출 및 폐엽 분할 (Segmentation of Lung and Lung Lobes in EBT Medical Images)

  • 김영희;이성기
    • 한국정보과학회논문지:소프트웨어및응용
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    • 제31권3호
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    • pp.276-292
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    • 2004
  • 본 논문에서는 폐 질환 진단에 필요한 EBT(Electron Beam Tomography) 흉부 영상에서 폐 영역을 추출하고, 추출된 폐 영역에서 폐엽의 경계(pulmonary fissure)를 찾아 폐엽(lobe) 단위로 분할하는 방법을 제안하였다. EBT 흉부 영상을 분석하여 히스토그램을 기반으로 하는 임계치 방법과, 수학적형태학을 적용하여 폐 영역을 추출하였고 본 논문에서 제안한 adaptive filter scale을 사용한 에지 연산자와 폐엽 경계(pulmonary fissure)에 대한 해부학적 지식을 바탕으로 폐 영역을 폐엽 단위로 분할하였다. 본 논문에서 제안한 방법을 총 102개의 영상에 대해 실험한 결과는 폐 영역 추출에서 95% 이상의 정확도를 보여주었고 폐엽 경계선 추출에서 5 픽셀 이하의 거리오차를 나타내었다.

흉부 CT 영상의 형태학적 정보 및 Spline 보간법을 이용한 폐 및 기관지 분할 알고리즘 (Lung and Airway Segmentation using Morphology Information and Spline Interpolation in Lung CT Image)

  • 조준호;김정철
    • 방송공학회논문지
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    • 제18권5호
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    • pp.702-712
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    • 2013
  • 본 논문은 흉부 CT 영상에서 폐 흉벽에 결절 및 폐혈관이 붙어 있는 경우에도 폐 정보의 손실 없이 폐와 기관지를 분리할 수 있는 알고리즘을 제안 하였다. 마스크 영상의 활용은 폐 및 기관지 분할에서 시간 단축 및 성능을 향상 시킬 수 있었다. 또한 폐 흉벽과 밝기값이 같은 결절을 찾아 제거 하는 방법은 좌 우측폐의 외곽 영상을 2진 영상으로 변환하고, 형태학적 정보를 활용함으로써 가능 하였다. 마지막으로 제거된 부분의 외곽선 연결은 거리가 고려된 최적 화소 추가와 3차 Spline 보간법을 적용하였다. Matlab 시뮬레이션 결과 제안된 알고리즘은 기존 문제점이 보완됨을 확인 할 수 있었다.

Automatic Sputum Color Image Segmentation for Lung Cancer Diagnosis

  • Taher, Fatma;Werghi, Naoufel;Al-Ahmad, Hussain
    • KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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    • 제7권1호
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    • pp.68-80
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    • 2013
  • Lung cancer is considered to be the leading cause of cancer death worldwide. A technique commonly used consists of analyzing sputum images for detecting lung cancer cells. However, the analysis of sputum is time consuming and requires highly trained personnel to avoid errors. The manual screening of sputum samples has to be improved by using image processing techniques. In this paper we present a Computer Aided Diagnosis (CAD) system for early detection and diagnosis of lung cancer based on the analysis of the sputum color image with the aim to attain a high accuracy rate and to reduce the time consumed to analyze such sputum samples. In order to form general diagnostic rules, we present a framework for segmentation and extraction of sputum cells in sputum images using respectively, a Bayesian classification method followed by region detection and feature extraction techniques to determine the shape of the nuclei inside the sputum cells. The final results will be used for a (CAD) system for early detection of lung cancer. We analyzed the performance of a Bayesian classification with respect to the color space representation and quantification. Our methods were validated via a series of experimentation conducted with a data set of 100 images. Our evaluation criteria were based on sensitivity, specificity and accuracy.

신경회로망을 이용한 흉부 X-선 영상에서의 폐 영역분할 (Lung Area Segmentation in Chest Radiograph Using Neural Network)

  • 김종효;박광석;민병구;임정기;한만청;이충웅
    • 대한의용생체공학회:학술대회논문집
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    • 대한의용생체공학회 1990년도 춘계학술대회
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    • pp.33-37
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    • 1990
  • In this paper, a new method for lung area segmentation in chest radiographs has been presented. The movivation of this study is to include fuzzy informations about the relation between the image date structure and the area to be segmented in the segmentation process efficiently. The proposed method approached the segmentation problem in the perspective of pattern classification, using trainable pattern classifier, multi-layer perceptron. Having been trained with 10 samples, this method gives acceptable segmentation results, and also demonstrated the desirable property of giving better results as the training continues with more training samples.

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