Research Article

INVESTIGATION OF POLYPS IN ENDOSCOPY IMAGES BY USING DEEP LEARNING ALGORITHM

Volume: 30 Number: 3 December 21, 2022
TR EN

DERİN ÖĞRENME ALGORİTMASI KULLANILARAK ENDOSKOPİ GÖRÜNTÜLERİNDE POLİPLERİN ARAŞTIRILMASI

Öz

Makine öğrenimindeki, özellikle derin öğrenmeyle ilgili son gelişmeler, tıbbi görüntülerdeki nesneleri tanımaya ve sınıflandırmaya yardımcı olur. Bu çalışmada endoskopi görüntüleri incelenmiş, sağlıklı ve polipli hücrelerini sınıflandırılması için derin öğrenme yöntemi kullanılmıştır. Önerilen sistem için Kütahya Evliya Çelebi Eğitim ve Araştırma Hastanesi Genel Cerrahi Anabilim Dalı Endoskopi Ünitesi arşivlerinden bir veri tabanı oluşturulmuştur. Veri tabanı 54 arşiv kaydından; 93 polip ve 216 normal görüntü içermektedir. Görüntü çoğaltma için her görüntü kendi ekseni etrafında 90 derece döndürülerek toplam 1236 görüntü elde edilmiştir. Elde edilen bu verilerden rastgele seçilen verilerin 2/3'ü modelin eğitimi için kullanılırken, kalan veriler test için ayrılmıştır. Performans sonuçlarının değişkenliğini azaltmak için K-kat Çapraz Doğrulama yöntemi kullanıldı. Bu çalışmada, derin öğrenmede en iyi sınıflandırma modelini bulmak için farklı aktivasyon ve optimizasyon fonksiyonları kullanılarak 48 farklı model oluşturulmuştur. Deneysel sonuçlara göre, modellerin doğruluğunun seçilen parametrelere bağlı olduğu; %91 doğruluk oranı ile en iyi model gizli katmandaki 64 nöron, ReLU aktivasyon fonksiyonu ve RmsProp optimizasyon yöntemi ile elde edilirken, en kötü model %76 doğruluk oranı ile gizli katmandaki 32 nöron, Tanh aktivasyonu, PmsProp optimizasyon yöntemi ile elde edilmiştir. Buna göre, derin öğrenme modellerinin tasarımı sırasında farklı aktivasyon ve optimizasyon yöntemleri kullanılarak polip görüntülerinin sınıflandırma performansı optimize edilebilir.

Anahtar Kelimeler

Derin öğrenme , Aktivasyon fonksiyonu , Optimizasyon methodu , Polip , Endoskopi

References

  1. Bengio, Y. (2008) Learning deep architectures for AI. Foundations and Trends in Machine Learning 2(1): 1– 127. Byrne, M. F., Chapados, N., Soudan, F., Oertel, C., Pérez, M. L., Kelly, R., ... & Rex, D. K. (2019). Real-time differentiation of adenomatous and hyperplastic diminutive colorectal polyps during analysis of unaltered videos of standard colonoscopy using a deep learning model. Gut, 68(1), 94-100. http://dx.doi.org/10.1136/gutjnl-2017-314547 Castelluccio, M., Poggi, G., Sansone, C. & Verdoliva, L. (2015) Land use classification in remote sensing images by convolutional neural networks, arXiv preprint arXiv:1508.00092. https://doi.org/10.48550/arXiv.1508.00092
  2. Cengiz, E. (2020). (Master's Thesis). Investigation of polyps in endoscopy i̇mages by using deep learning algorithm. Eskisehir Osmangazi University Graduate School of Natural and Applied Sciences, Eskisehir, Turkey. (in Turkish)
  3. Liu, L., Shen, C. & Van den Hengel, A. (2015) The treasure beneath convolutional layers: Cross-convolutional-layer pooling for image classification, In: Proceedings of the IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, USA, pp. 4749-4757.
  4. Ortac, G., & Ozcan, G. (2021). Comparative study of hyperspectral image classification by multidimensional Convolutional Neural Network approaches to improve accuracy. Expert Systems with Applications, 182, 115280. https://doi.org/10.1016/j.eswa.2021.115280
  5. Ozawa, T., Ishihara, S., Fujishiro, M., Kumagai, Y., Shichijo, S., & Tada, T. (2020). Automated endoscopic detection and classification of colorectal polyps using convolutional neural networks. Therapeutic advances in gastroenterology, 13,1756284820910659. https://doi.org/10.1177/1756284820910659
  6. Pannu, H. S., Ahuja, S., Dang, N., Soni, S., & Malhi, A. K. (2020). Deep learning based image classification for intestinal hemorrhage. Multimedia Tools and Applications, 79(29), 21941-21966. https://doi:10.1109/access.2021.3061592
  7. Ribeiro, E., Uhl, A. & Hafner, M. (2016) Colonic polyp classification with convolutional neural networks, In: 2016 IEEE 29th International Symposium on Computer-Based Medical Systems, Belfast and Dublin, Ireland, pp.253-258.
  8. Ruder, S. (2016) An overview of gradient descent optimization algorithms, arXiv preprint arXiv:1609.04747. https://doi.org/10.48550/arXiv.1609.04747
  9. Rustam, F., Siddique, M. A., Siddiqui, H. U. R., Ullah, S., Mehmood, A., Ashraf, I. & Choi, G. S. (2021). Wireless capsule endoscopy bleeding images classification using CNN based model. IEEE Access, 9, 33675-33688.
  10. Sarraf, S. & Tofighi, G. (2016), 2016 IEEE Future Technologies Conference, pp. 816-820. https://doi:10.1109/FTC.2016.7821697
APA
Cengiz, E., Yaylak, F., & Gülbandılar, E. (2022). INVESTIGATION OF POLYPS IN ENDOSCOPY IMAGES BY USING DEEP LEARNING ALGORITHM. Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik Ve Mimarlık Fakültesi Dergisi, 30(3), 441-453. https://doi.org/10.31796/ogummf.1122707
AMA
1.Cengiz E, Yaylak F, Gülbandılar E. INVESTIGATION OF POLYPS IN ENDOSCOPY IMAGES BY USING DEEP LEARNING ALGORITHM. Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2022;30(3):441-453. doi:10.31796/ogummf.1122707
Chicago
Cengiz, Emine, Faik Yaylak, and Eyyüp Gülbandılar. 2022. “INVESTIGATION OF POLYPS IN ENDOSCOPY IMAGES BY USING DEEP LEARNING ALGORITHM”. Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik Ve Mimarlık Fakültesi Dergisi 30 (3): 441-53. https://doi.org/10.31796/ogummf.1122707.
EndNote
Cengiz E, Yaylak F, Gülbandılar E (December 1, 2022) INVESTIGATION OF POLYPS IN ENDOSCOPY IMAGES BY USING DEEP LEARNING ALGORITHM. Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Dergisi 30 3 441–453.
IEEE
[1]E. Cengiz, F. Yaylak, and E. Gülbandılar, “INVESTIGATION OF POLYPS IN ENDOSCOPY IMAGES BY USING DEEP LEARNING ALGORITHM”, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol. 30, no. 3, pp. 441–453, Dec. 2022, doi: 10.31796/ogummf.1122707.
ISNAD
Cengiz, Emine - Yaylak, Faik - Gülbandılar, Eyyüp. “INVESTIGATION OF POLYPS IN ENDOSCOPY IMAGES BY USING DEEP LEARNING ALGORITHM”. Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Dergisi 30/3 (December 1, 2022): 441-453. https://doi.org/10.31796/ogummf.1122707.
JAMA
1.Cengiz E, Yaylak F, Gülbandılar E. INVESTIGATION OF POLYPS IN ENDOSCOPY IMAGES BY USING DEEP LEARNING ALGORITHM. Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2022;30:441–453.
MLA
Cengiz, Emine, et al. “INVESTIGATION OF POLYPS IN ENDOSCOPY IMAGES BY USING DEEP LEARNING ALGORITHM”. Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik Ve Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol. 30, no. 3, Dec. 2022, pp. 441-53, doi:10.31796/ogummf.1122707.
Vancouver
1.Emine Cengiz, Faik Yaylak, Eyyüp Gülbandılar. INVESTIGATION OF POLYPS IN ENDOSCOPY IMAGES BY USING DEEP LEARNING ALGORITHM. Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2022 Dec. 1;30(3):441-53. doi:10.31796/ogummf.1122707

Cited By

ASENKRON MOTOR RULMAN ARIZA ANALİZİ İÇİN LabVIEW TABANLI GUI TASARIMI

Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Dergisi

https://doi.org/10.31796/ogummf.1703595