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Revolutionizing Brain Tumor Segmentation in MRI with Dynamic Fusion of Handcrafted Features and Global Pathway-based Deep Learning

  • Faizan Ullah;Muhammad Nadeem;Mohammad Abrar
    • KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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    • 제18권1호
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    • pp.105-125
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    • 2024
  • Gliomas are the most common malignant brain tumor and cause the most deaths. Manual brain tumor segmentation is expensive, time-consuming, error-prone, and dependent on the radiologist's expertise and experience. Manual brain tumor segmentation outcomes by different radiologists for the same patient may differ. Thus, more robust, and dependable methods are needed. Medical imaging researchers produced numerous semi-automatic and fully automatic brain tumor segmentation algorithms using ML pipelines and accurate (handcrafted feature-based, etc.) or data-driven strategies. Current methods use CNN or handmade features such symmetry analysis, alignment-based features analysis, or textural qualities. CNN approaches provide unsupervised features, while manual features model domain knowledge. Cascaded algorithms may outperform feature-based or data-driven like CNN methods. A revolutionary cascaded strategy is presented that intelligently supplies CNN with past information from handmade feature-based ML algorithms. Each patient receives manual ground truth and four MRI modalities (T1, T1c, T2, and FLAIR). Handcrafted characteristics and deep learning are used to segment brain tumors in a Global Convolutional Neural Network (GCNN). The proposed GCNN architecture with two parallel CNNs, CSPathways CNN (CSPCNN) and MRI Pathways CNN (MRIPCNN), segmented BraTS brain tumors with high accuracy. The proposed model achieved a Dice score of 87% higher than the state of the art. This research could improve brain tumor segmentation, helping clinicians diagnose and treat patients.

스마트기기 효용의 부정적 전이: IT기반 업무 유연성, 근무시간 외 업무 연결성, 일-삶 갈등에 관한 실증 연구 (Negative Transition of Smart Device Utility: Empirical Study on IT-enabled Work Flexibility, After Hours Work Connectivity, and Work-Life Conflict)

  • 김형진;이윤지;이호근
    • 정보화정책
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    • 제26권4호
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    • pp.36-61
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    • 2019
  • 스마트기기는 업무의 시공간적 제약을 줄이고 신속한 처리를 가능하게 함에 따라 업무 효율성 및 생산성에 긍정적인 영향을 줄 수 있는 반면에, 직장과 개인생활 간 불균형 초래로 인한 부작용이 뒤따를 수 있다. 최근 스마트기기의 업무활용이 증가하면서 그 어느때보다도 관련 현상의 이해와 원인 발견, 그에 맞는 적절한 방안들을 모색하는 것이 필요한 상황이다. 본 연구는 스마트기기의 효용성을 대표하는 기술적 특성('IT기반 업무 유연성')이 '일-삶 갈등'과 같은 부정적인 결과로 어떻게 전환되는지를 보여주는 이론적 모델을 개발하고 이를 검증하였다. 직장인을 대상으로 수집된 데이터를 분석한 결과, 주요 요인들('IT기반 업무 유연성', '근무시간 외 업무 유연성', '업무 과부하', '일-삶 갈등') 간 다양한 영향 관계, 그리고 ''일-삶 분리' 조직 지원'의 중요성과 관련하여 연구자는 물론이고 현업 종사자와 정책 입안자들에게도 의미있는 시사점이 도출되었다.

영역 기반의 영상 질의를 이용한 내용 기반 영상 검색 (Content-based image retrieval using region-based image querying)

  • 김낙우;송호영;김봉태
    • 한국통신학회논문지
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    • 제32권10C호
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    • pp.990-999
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    • 2007
  • 본 논문에서는 효과적인 영상 검색을 위한 방법으로서 JSEG 영상 분할 기법을 통한 영역 기반의 영상 인덱싱 및 검색 기법을 제안한다. JSEG은 영상을 색상 분류에 따라 양자화하고 이에 영역 윈도우를 적용시켜 J-image를 만든 다음, 세부 분할된 영역의 성장과 병합을 통하여 영상을 효과적으로 분할하는 방법이다. 제안하는 영상 검색 시스템은 JSEG에 의해 분할된 영상을 사용자에게 질의 영상으로 주고, 사용자로 하여금 분할 영상에서 관심 영역군(群)을 선택하게 한다. 그리고 나서, 사용자 질의에 의해 선택된 영역의 MBR을 구하고 이 영역의 중심을 기준으로 다중 윈도우 마스크를 생성하여 적용시킴으로써 특정 관심 영역을 중심으로 한 영상의 전역적인 특징을 추출한다. 최종적으로 추출된 특징의 성능 비교를 위한 기술자로는 누적 히스토그램을 이용하였다. 제안된 방법은 특정 영역에서의 특징과 전역 특징을 동시에 추출하여 검색에 이용함으로써 보다 빠르고 정확하게 사용자가 원하는 영상을 제공할 수 있다. 실험 결과는 영상 색인 및 검색에 있어서 제안된 방법이 영상 기반의 검색 기법과 비교하여 더 효과적임을 보여준다.

딥러닝을 이용한 CT 영상에서 생체 공여자의 간 절제율 및 재생률 측정 (Measurements of the Hepatectomy Rate and Regeneration Rate Using Deep Learning in CT Scan of Living Donors)

  • 문새별;김영재;이원석;김광기
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제43권6호
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    • pp.434-440
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    • 2022
  • Liver transplantation is a critical used treatment method for patients with end-stage liver disease. The number of cases of living donor liver transplantation is increasing due to the imbalance in needs and supplies for brain-dead organ donation. As a result, the importance of the accuracy of the donor's suitability evaluation is also increasing rapidly. To measure the donor's liver volume accurately is the most important, that is absolutely necessary for the recipient's postoperative progress and the donor's safety. Therefore, we propose liver segmentation in abdominal CT images from pre-operation, POD 7, and POD 63 with a two-dimensional U-Net. In addition, we introduce an algorithm to measure the volume of the segmented liver and measure the hepatectomy rate and regeneration rate of pre-operation, POD 7, and POD 63. The performance for the learning model shows the best results in the images from pre-operation. Each dataset from pre-operation, POD 7, and POD 63 has the DSC of 94.55 ± 9.24%, 88.40 ± 18.01%, and 90.64 ± 14.35%. The mean of the measured liver volumes by trained model are 1423.44 ± 270.17 ml in pre-operation, 842.99 ± 190.95 ml in POD 7, and 1048.32 ± 201.02 ml in POD 63. The donor's hepatectomy rate is an average of 39.68 ± 13.06%, and the regeneration rate in POD 63 is an average of 14.78 ± 14.07%.

농업용 저수지 모니터링을 위한 다해상도 SAR 영상의 활용 (Multi-resolution SAR Image-based Agricultural Reservoir Monitoring)

  • 이슬찬;정재환;오승철;정하규;최민하
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제38권5_1호
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    • pp.497-510
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    • 2022
  • 농업용 저수지는 수자원이 계절적으로 편중된 한반도에서 갈수기 용수 공급을 위한 필수적인 구조물이다. 효율적인 물 관리를 위해서는 중소규모 저수지에 대한 체계적이고 효과적인 모니터링이 필요하며, 합성개구 레이더(Synthetic Aperture Radar, SAR) 영상은 전천후 관측이 가능하다는 특징과 함께 연속적인 저수지 모니터링을 위한 도구가 된다. 본 연구에서는 10 m급 해상도를 갖는 Sentinel-1 SAR 영상과 1 m급 해상도의 Capella X-SAR 영상을 활용하여 울산광역시 차리, 갈전, 뒷골 저수지의 수체를 탐지하였으며, 이를 통해 국내 중소규모 저수지 모니터링에의 활용성을 평가하고자 하였다. Z fuzzy function 기반 임계값 산정을 통한 영상분할기법과 객체 탐지 기반 분할기법인 Chan-vese (CV) 기법을 통해 수체 영역을 산정하였으며, UAV 영상과의 비교를 통해 성능을 정량적으로 평가하였다. 임계값 기반 탐지 정확도는 Sentinel-1의 경우 약 0.87, 0.89, 0.77 (차리, 갈전, 뒷골), Capella의 경우 약 0.78, 0.72, 0.81로 나타났으며, CV 기법 적용 시 모든 저수지에서 정확도가 향상되는 것을 확인하였다(Sentinel-1: 0.94, 0.89, 0.84, Capella: 0.92, 0.89, 0.93). Capella는 모든 저수지/분할기법에 대해 수체와 비수체의 경계를 비교적 뚜렷하게 모의하였으나, 고해상도로 인한 speckle noise가 충분히 평활화되지 않아 오탐지 및 미탐지가 다소 발생하였다. 오탐지의 제거를 위해 광학 센서 기반 보조자료를 활용하여 마스킹한 결과, 정확도가 최대 13% 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구 결과를 바탕으로 SAR 위성 기반 더욱 정확한 저수지 탐지가 이루어진다면 소규모 저수지를 포함, 종합적인 가용수량에 대한 연속적인 모니터링이 가능할 것이며, 효과적인 수자원 관리에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.