KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.14
no.3
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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.
Jeon, Woong-Gi;Kim, Tae-Yun;Kim, Sung Jun;Choi, Heung-Kuk;Kim, Kwang Gi
Journal of Korea Multimedia Society
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v.16
no.7
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pp.829-840
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2013
In this paper, we propose a new lung segmentation method for chest x-ray images which can take both global and local properties into account. Firstly, the initial lung segmentation is computed by applying the active shape model (ASM) which keeps the shape of deformable model from the pre-learned model and searches the image boundaries. At the second segmentation stage, we also applied the localizing region-based active contour model (LRACM) for correcting various regional errors in the initial segmentation. Finally, to measure the similarities, we calculated the Dice coefficient of the segmented area using each semiautomatic method with the result of the manually segmented area by a radiologist. The comparison experiments were performed using 5 lung x-ray images. In our experiment, the Dice coefficient with manually segmented area was $95.33%{\pm}0.93%$ for the proposed method. Effective segmentation methods will be essential for the development of computer-aided diagnosis systems for a more accurate early diagnosis and prognosis regarding lung cancer in chest x-ray images.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.13
no.10
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pp.2163-2170
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2009
We present an automated, energy minimized-based method for Lung parenchyma segmenting Chest Computed Tomography(CT) datasets. Deformable model is used for energy minimized segmentation. Quantitative knowledge including expected volume, shape of Chest CT provides more feature constrain to diagnosis or surgery operation planning. Segmentation subdivides an lung image into its consistent regions or objects. Depends on energy-minimizing, the level detail image of subdivision is carried. Segmentation should stop when the objects or region of interest in an application have been detected. The deformable model that has attracted the most attention to date is popularly known as snakes. Snakes or deformable contour models represent a special case of the general multidimensional deformable model theory. This is used extensively in computer vision and image processing applications, particularly to locate object boundaries, in the mean time a new type of external force for deformable models, called gradient vector flow(GVF) was introduced by Xu. Our proposed algorithm of deformable model is new external energy of GVF for exact segmentation. In this paper, Clinical material for experiments shows better results of proposal algorithm in Lung parenchyma segmentation on Chest CT.
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.
Hwang, Gyeongyeon;Ji, Yewon;Yoon, Hakyoung;Lee, Sang Jun
IEMEK Journal of Embedded Systems and Applications
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v.17
no.5
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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.
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.
In this paper. we present methods that extract lung regions from chest EBT(electron beam tomography) images then segment the extracted lung region into lung lobes. We use histogram based thresholding and mathematical morphology for extracting lung regions. For detecting pulmonary fissures, we use edge detector and knowledge-based search method. We suggest this edge detector, which uses adaptive filter scale, to work very well for real edge and insensitive for edge by noise. Our experiments showed about 95% accuracy or higher in extracting lung regions and about 5 pixel distance error in detecting pulmonary fissures.
In this paper, we proposed an algorithm that extracts the airway and lung without loss of information in spite of the pulmonary vessel and nodules of the chest wall in the chest CT images. We use a mask image in order to improve the performance and to save processing time of airway and lung segmentation. In the second step, by converting left and right lungs to binary image using the morphological information, we have removed the solitary pulmonary nodule to identify the value of the threshold lung and the chest wall. The last step is to connect the outer shell of the lung with cubic Spline interpolation by adding the perfect pixel and computing the distance of the removed part. Experimental results using Matlab verified that the proposed method could overcome the drawbacks of the conventional methods.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.7
no.1
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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.
Kim, Jong-Hyo;Park, Kwang-Suk;Min, Byoung-Goo;Im, Jung-Gi;Han, Man-Cheong;Lee, Choong-Woong
Proceedings of the KOSOMBE Conference
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v.1990
no.05
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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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[게시일 2004년 10월 1일]
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