Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Kĩ thuật máy tính: Phân loại ảnh MRI u não

Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Kĩ thuật máy tính: Phân loại ảnh MRI u não trình bày tổng quan, cơ sở lý thuyết và các thuật toán về xử lý ảnh; xây dựng chương trình phân loại ảnh MRI não; thực nghiệm và đánh giá kết quả. Hi vọng tài liệu sẽ giúp ích cho các bạn trong quá trình học tập cũng như nghiên cứu của mình.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Kĩ thuật máy tính: Phân loại ảnh MRI u não ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – CHUYÊN NGÀNH KĨ THUẬT MÁY TÍNH LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan nội dung của đồ án tốt nghiệp này không phải là bản sao chép của bất cứ đồ án hoặc công trình nào đã có từ trước. Nếu vi phạm em xin chịu mọi hình thức kỷ luật của Khoa. Đà Nẵng, ngày 18 tháng 12 năm 2016 Sinh viên thực hiện Phạm Đức Thiện Nguyễn Văn Duy Vũ 1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – CHUYÊN NGÀNH KĨ THUẬT MÁY TÍNH BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ Tìm hiểu nội dung lý thuyết về xử lý NGUYỄN VĂN DUY VŨ ảnh não, viết chương trình Matlab về 11DT3 các kĩ thuật sử dụng để giảm đặc trưng, trích xuất đặc trưng và phân loại ảnh não. Xây dựng cơ sở dữ liệu và chạy thử nghiệm, làm slide. PHẠM ĐỨC THIỆN Tìm hiểu nội dung về chương trình giao 11DT3 diện GUI, xây dưng cơ sở dữ liệu mẫu và chạy thử nghiệm, viết chương trình Matlab tiền xử lý, lấy ngưỡng trong xử lý ảnh, làm báo cáo. 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – CHUYÊN NGÀNH KĨ THUẬT MÁY TÍNH MỤC LỤC Lời cam đoan ………………………………………………………………………… 1 Bảng phân công công việc …………………………………………………………... 2 Mục lục ……………………………………………………………………………….. 3 Danh mục hình ảnh …………………………………………….……………………. 5 Các từ viết tắt ………………………………………………………………………… 7 Lời mở đầu ……….…………………………………………………………………... 8 Chương 1 Tổng quan, cơ sở lý thuyết và các thuật toán xử lý ảnh MRI não…… 12 1.1 Giới thiệu về ảnh MRI và phân loại ảnh não ……………………… 12 1.2 Giới thiệu về các thuật toán liên quan đến xử lý ảnh ……………… 14 1.2.1 Thuật toán nhị phân và phân ngưỡng otsu……………………….… 14 1.2.1.1 Nhị phân ảnh …………………………………………………….… 14 1.2.1.2 Thuật toán phân ngưỡng Otsu …………………………………….. 14 1.2.2 Biến đổi wavelet rời rạc …………………………………………… 16 1.2.2.1 Phân tích wavelet, các xấp xỉ và chi tiết …………………………... 16 1.2.2.2 Phân tích đa phân giải ……………………………………………... 18 1.2.2.3 Một số ứng dụng nổi bật của wavelet ……………………………... 20 1.2.3 Thuật toán PCA …………………………………………………… 21 1.2.4 Ma trận đồng hiện mức xám ……………………………………… 24 1.2.5 Máy vecto hỗ trợ SVM ……………………………………………. 26 1.2.5.1 Bài toán nhị phân ………………………………………………….. 26 1.2.5.2 SVM cho bài toán phân lớp tuyến tính ……………………………. 26 1.2.5.3 SVM biên cứng ……………………………………………………. 28 1.2.5.4 SVM biên mềm ……………………………………………………. 30 1.2.5.5 SVM cho phân lớp tuyến tính …………………………………….. 30 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – CHUYÊN NGÀNH KĨ THUẬT MÁY TÍNH 1.3 Kết luận chương ………………………………………………….. 34 Chương 2: Xây dựng chương trình phân loại MRI não ………………………… 35 2.1 Đề xuất tổng quan chương trình ………………………………….. 35 2.2 Xây dựng các thuật toán ………………………………………….. 36 2.2.1 Các thuật toán giảm đặc trưng ……………………………………. 36 2.2.2 Trích xuất đặc trưng sử dụng ma trận đồng mức xám ( GLCM) …. 43 2.2.3 Phâm lớp sử dụng SVM …………………………………………... 44 2.3 Kết luận chương …………………………………………………... 44 Chương 3: Thực nghiệm và đánh giá kết quả ……………………………………. 45 3.1 Giới thiệu chương …………………………………………………. 45 3.2 Giao diện chương trình ……………………………………………. 45 3.3 Kết quả thực nghiệm ………………………………………………. 46 3.3.1 Cơ sở dữ liệu kiểm tra …………………………………………….. 46 3.3.2 Kết quả thực nghiệm với mẫu u lành tính ………………………… 47 3.3.3 Kết quả thực nghiệm với mẫu u ác tính …………………………... 49 3.4 Mô hình đánh giá …………………………………………………. 50 3.5 Phân tích thời gian thực hiện ……………………………………... 52 3.6 Kết luận chương …………………………………………………... 53 Kết luận và hướng phát triển đề tài ………………………………………………. 54 Tài liệu tham khảo …………………………………………………………………. 55 Phụ lục ……………………………………………………………………………… 57 4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – CHUYÊN NGÀNH KĨ THUẬT MÁY TÍNH DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Biến đổi wavelet rời rạc của tín hiệu …………………………………. 16 Hình 1.2 Quá trình phân tích biến đổi tín hiệu dung DWT một chiều …………. 17 Hình 1.3 Minh họa DWT hai chiều cho ảnh …………………………………… 18 Hình 1.4 Phân tích tín hiệu đa mức …………………………………………….. 19 Hình 1.5 Minh họa DWT kiểu dynamic mức 3 ………………………………… 19 Hình 1.6 Ảnh DWT của MRI não ………………………………………………. 20 Hình 1.7 Minh họa PCA: phép chiếu lên các trục tọa độ khác nhau có thể cho cùng cách nhìn rất khác nhau về cùng một dữ liệu …………………………. 22 Hình 1.8 Minh họa PCA: tìm các trục tọa độ mới sao cho dữ liệu có độ biến thiên.. cao nhất ……………………………………………………………….. 22 Hình 1.9 Phân chia biên rộng …………………………………………………… 27 Hình 1.10 Ảnh hưởng của hằng số biên mềm C trên ranh giới quyết định ……… 29 Hình 1.11 SVM cho phân lớp phi tuyến …………………………………………. 31 Hình 1.12 Ảnh hưởng đa chiều Gaussian kernel cho một giá trị cố định đối với …33 các hằng số biên mềm …………………………………………………… Hình 2.1 Sơ đồ chung của hệ thống xử lý và phân loại ảnh …………………….. 35 Hình 2.2 Ảnh MRI sau khi biến đổi DWT ba mức ……………………………... 37 Hình 2.3 Tập cơ sở dữ liệu hình ảnh MRI não ………………………………….. 38 Hình 3.1 Giao diện chương trình ………………………………………………... 45 Hình 3.2 Các mẫu ảnh bệnh MRI não …………………………………………... 47 Hình 3.3 Kết quả thực nghiệm với u lành tính ……………………………..…… 47 Hình 3.4 Kết quả thực nghiệm với u lành tính khác ……………………………. 48 Hình 3.5 Kết quả thực nghiệm đo tỉ lệ % chính xác của 2 Kernel ……………… 49 5  ...