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dc.contributor.advisor 박상현 -
dc.contributor.author Gyeongmin Lee -
dc.date.accessioned 2020-06-22T16:01:08Z -
dc.date.available 2020-06-22T16:01:08Z -
dc.date.issued 2020 -
dc.identifier.uri http://dgist.dcollection.net/common/orgView/200000285620 en_US
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/20.500.11750/11969 -
dc.description Optical coherence tomography, Generative adversarial network, Weakly-supervised learning, Semi-supervised learning, Segmentation -
dc.description.abstract Optical coherence tomography (OCT) is a three-dimensional imaging technique with micrometer resolution by irradiating a laser to optical scattering media such as tissues of living organisms, and can acquire images in depth direction.
In particular, it is mainly used in the medical field. This is because, unlike the radiation-based imaging technique or the method of injecting a contrast agent and imaging it, it is a non-invasive method that does not affect the patient and there is little preparation time in imaging. In ophthalmology, OCT can image retinal layers to predict prognosis of vision and other eye diseases. Also, by continuously photographing the OCT, blood flow in the retina may be measured by imaging a fluid flowing in a certain area of ​​the retina, which is associated with various diseases such as diabetes. But analyzing these images is time-consuming and there are differences in the results among doctors. In this paper, we propose 1) CAM generation using Attention-based multiple instance learning (AMIL). After dividing the images into patch units, we design a model that learns the importance of the patches that contribute to the classification, and generate CAMs of the patch units using the trained parameters to calculate the contributions. The CAM thus obtained shows the shape of the object better than the conventional CAM through the whole image-based learning and is similar to the actual label, so it is used when training the segmentation model with a few labelled data. And 2) based on the Generative Adversarial Network (GAN) structure, which learns the generator and discriminator repeatedly as a method for learning the zoning model using a few labelled data and the AMIL-based CAM generated by the technique of 1). We propose a segmentation model. The proposed method was applied to the OCT image provided by Yeungnam University and the OCT dataset published in kaggle. Thus, the proposed weak label generation method showed better performance than the existing CAM method or AMIL method.
In addition, the proposed GAN-based method shows that the data using a small amount of accurate label and the weak label created by the proposed method improves the performance by about 2% compared to the learning using only a small amount of accurate label.
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dc.description.statementofresponsibility prohibition -
dc.description.tableofcontents I. INTRODUCTION 1
1. introduction 1
2. Related works 2
3. Contributions 3
II. BACKGROUND 5
1. Weakly-supervised learning 5
2. Generative adversarial network 7
III. METHOD 8
1. Class activation mapping using attention-based multiple instance learning 9
2. Semi-supervised learning with generative adversarial network 11
IV. RESULTS 14
1. Dataset 14
2. Implementation details 14
3. Results 15
V. Conclusion 18
Reference 19
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dc.format.extent 30 -
dc.language eng -
dc.publisher DGIST -
dc.title Retinal OCT Image Segmentation Using Semi-supervised Learning with Generative Adversarial Networks -
dc.title.alternative 적대적 생성 모델을 이용한 반지도학습 기반의 안구 OCT 영상 영역화 -
dc.type Thesis -
dc.identifier.doi 10.22677/Theses.200000285620 -
dc.description.alternativeAbstract 광간섭당층촬영(Optical coherence tomography,OCT)기법은 레이저를 생물의 조직과 같은 광학 산란 매체에 조사하여 마이크로미터 해상도의 3차원 영상화 기법이며 깊이 방향의 영상을 획득할 수 있다. 특히, 의료분야에서는 환자에게 영향이 있는 기존의 방사선 기반의 영상화 기법이나 조영제를 투여한 뒤 이를 영상화하는 방식과는 달리 환자에게 어떤 영향도 미치지 않는 비침습적인 방식이고 영상화에 있어서 준비시간이 거의 없기 때문에 주로 이용되는 방식이다. 안과에서는 OCT를 이용하여 망막 층을 영상화하고, 이로부터 환자의 시력과 기타 안구 질환의 예후를 예측할 수 있다. 또한, OCT를 연속적으로 촬영함으로써 망막의 일정 영역을 흐르는 유체를 영상화하여 망막에 혈류를 측정할 수 있고 이로부터 당뇨 등의 질환을 구분할 수 있다. 하지만 OCT 영상에서 유체 영역을 분할하는 것과 같이 영상을 분석하는 작업은 시간이 많이 소요되며 의사들 사이의 결과에도 차이가 존재한다. 본 논문에서는 1) Attention-based multiple instance learning(AMIL)을 이용한 Class activation map(CAM)생성 기법을 제안한다. 영상을 patch 단위로 나누어 입력한 뒤 분류에 기여하는 patch에 대한 중요도를 학습하는 모델을 설계하고 기여도를 계산하도록 학습된 파라미터들을 이용하여 patch단위의 CAM을 생성하며 이를 합쳐 전체 영상의 CAM을 얻는다. 이렇게 얻은 CAM은 기존의 전체영상 기반의 학습을 통한 CAM보다 물체의 형상을 잘 나타내며 실제 레이블과 유사하기 때문에 소수의 레이블이 있는 데이터와 함께 영역화 모델을 학습할 때 이용한다. 2)소수의 레이블이 있는 데이터와 1)의 기법으로 생성된 AMIL-based CAM을 이용하여 영역화 모델을 학습하기 위한 방법으로 Generator와 Discriminator을 반복적으로 학습하는 Generative adversarial network(GAN)구조 기반의 영역화 모델을 제안한다. 제안하는 기법을 영남대에서 제공받은 OCT 이미지와 kaggle에 공개된 OCT 데이터셋에 적용하였고, 제안하는 AMIL 기반의 CAM 생성 기법은 기존의 CAM이나 AMIL을 적용하여 얻어진 결과보다 더 좋은 성능을 보였다. 그리고 제안하는 적대적 생성 모델 기반의 기법으로 소량의 정확한 레이블이 있는 데이터와 작성한 weak label을 사용한 결과가 소량의 정확한 레이블만으로 학습한 것보다 2%정도의 성능 향상이 있음을 확인하였다. -
dc.description.degree Master -
dc.contributor.department Robotics Engineering -
dc.contributor.coadvisor Jaeha Kung -
dc.date.awarded 2020-02 -
dc.publisher.location Daegu -
dc.description.database dCollection -
dc.citation XT.RM 이14 202002 -
dc.date.accepted 2020-01-20 -
dc.contributor.alternativeDepartment 로봇공학전공 -
dc.embargo.liftdate 2023-01-01 -
dc.contributor.affiliatedAuthor Kung, Jaeha -
dc.contributor.affiliatedAuthor Lee, Gyeongmin -
dc.contributor.affiliatedAuthor Park, Sanghyun -
dc.contributor.alternativeName 궁재하 -
dc.contributor.alternativeName 이경민 -
dc.contributor.alternativeName Sanghyun Park -
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Department of Robotics and Mechatronics Engineering Theses Master

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