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Tipo do documento: Dissertação
Título: Desenvolvimento de uma gramática para construção automática de arquiteturas de deep learning aplicado à classificação de imagens dermatoscópicas
Autor: DINIZ, Jéssica Barbosa 
Primeiro orientador: CORDEIRO, Filipe Rolim
Primeiro coorientador: MIRANDA, Péricles Barbosa Cunha de
Primeiro membro da banca: MACÁRIO FILHO, Valmir
Segundo membro da banca: SANTOS, Wellington Pinheiro dos
Resumo: O melanoma é um tumor maligno originário nas células produtoras de pigmentos naturais da pele, a melanina. Causado pela produção excessiva da melanina, costuma ter forma de lesões pigmentadas sobre a pele. Trata-se de um dos mais perigosos tipos de câncer de pele. O número crescente de incidentes e causas de mortes fez com que surgisse uma maior busca por soluções de detecção da doença especialmente em seus estágios iniciais, onde ela frequentemente se mostra falha, principalmente quando o profissional que analisa a lesão não é experiente. Por essa razão, é de grande importância o uso de ferramentas computacionais para o auxílio na análise das lesões, de forma que os resultados se tornem mais precisos e confiáveis, viabilizando, assim, a correta identificação do tumor. Outro aspecto importante é a democratização do diagnóstico disponibilizando conhecimento anteriormente limitado a especialistas. O deep learning é uma área de pesquisa em alta nos últimos anos devido à sua aplicação bem-sucedida em diversos domínios, como visão computacional e reconhecimento de imagem. Sua técnica mais proeminente é a rede neural convolutiva, que permite a rede o aprendizado de representações automaticamente. No entanto, a técnica tem algumas limitações, projetar essas redes não é uma tarefa fácil e o domínio requer bastante conhecimento. Neste trabalho, apresentamos o uso do algoritmo genético associado à programação genética baseada em gramática para otimizar arquiteturas de redes neurais convolutivas. É apresentada uma gramática capaz de explorar o espaço de busca do problema de forma a viabilizar a criação de indivíduos válidos capazes de serem qualitativamente analisados. Para avaliação da abordagem proposta, foi utilizado um conjunto de imagens do International Skin Imaging Collaboration (ISIC) durante a validação da evolução das arquiteturas produzidas, usando a métrica da acurácia para avaliar o desempenho de classificação no conjunto de dados de teste. Os resultados demonstram que o método usando programação genética baseada em gramática pode facilmente produzir arquiteturas CNN otimizadas que são competitivas e alcançam resultados de alta precisão, se mostrando superior em comparação com técnicas do estado da arte.
Abstract: Melanoma is a type of cancer originated in the pigment-producing melanocytes of the skin and caused by over production of melanin pigments by melanocytes. It is also known as malignant melanoma and often resembles moles or pigmented skin lesions. Melanoma is the most dangerous type of skin cancer. The continuous increase in incidence rates and melanoma mortality have guided searchs aiming to help specially on early detections, where physicists usually fail on detecting and the diagnosis is most efficient. Therefore, the use of computational tools helping the analysis of skin lesions is very important. These tools can increase the accuracy and precision of the correct diagnosis of the lesion. Another important aspect that should be considered is the democratization of the disease diagnosis sharing knowledge that used to be limited to specialized people. Deep Learning is a research area under the spotlight in recent years due to its successful application to many domains, such as computer vision and image recognition. The most prominent technique derived from Deep Learning is Convolutional Neural Network, which allows the network to learn representations needed for detection or classification tasks automatically. Deep learning convolutional neural networks (CNN) may facilitate melanoma detection. However, CNN have some limitations, as designing these networks are not easy to master and require expertise and insight. In this work, we present the use of genetic algorithm associated to grammar-based genetic programming to optimize convolution neural network architectures. It is presented a grammar capable of exploring a search space from the problem. The search using the grammar ensure the criation of valid individuos that can be qualitatively analized. To evaluate our proposed approach, we adopted images from ISIC dataset to validate the evolution of the generated architectures, using the metric of accuracy to evaluate its classification performance in the test dataset. The results demonstrate that our method using grammar-based genetic programming can easily produce optimized CNN architectures that are competitive and achieve high accuracy results, showing superior results in comparison with the state-of-the-art methods.
Palavras-chave: Deep learning
Rede neural
Algoritmo genético
Melanoma
Área(s) do CNPq: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal Rural de Pernambuco
Sigla da instituição: UFRPE
Departamento: Departamento de Estatística e Informática
Programa: Programa de Pós-Graduação em Informática Aplicada
Citação: DINIZ, Jéssica Barbosa. Desenvolvimento de uma gramática para construção automática de arquiteturas de deep learning aplicado à classificação de imagens dermatoscópicas. 2019. 118 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Informática Aplicada) - Universidade Federal Rural de Pernambuco, Recife.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.tede2.ufrpe.br:8080/tede2/handle/tede2/8558
Data de defesa: 24-Mai-2019
Aparece nas coleções:Mestrado em Informática Aplicada

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