Evaluación de técnicas para el análisis de relevancia basadas en filtros sobre imágenes radiológicas (Evaluation of techniques for relevance analysis of radiological images using filters)

SANDRA MILENA ROA MARTÍNEZ, HUMBERTO LOAIZA CORREA

Resumen


Una etapa importante y fundamental en el reconocimiento de patrones sobre imágenes es la determinación del conjunto de características que mejor pueda describir la misma. en este artículo se presenta una etapa adicional entre la caracterización de la imagen y su posterior clasificación o recuperación de imágenes similares a una imagen dada, conocido como análisis de relevancia. este permite reducir la dimensionalidad del conjunto inicial de características a un nuevo conjunto de menor dimensión que conserva la tasa de acierto de la recuperación. Las imágenes analizadas correspondieron a nódulos pulmonares de placas radiológicas de tórax disponibles en una base de datos de acceso libre disponible a través de la sociedad japonesa de tecnología radiológica. Se analizaron algoritmos de selección de características basados en filtros que incluyeron los métodos FOCUS, RELIEEF-F y Branch & Bound (B&B). Estos algoritmos fueron modificados e implementados en C++. En el caso de RELIEF-F se logró obtener un ahorro del 34% de características sin afectar la tasa de recuperación cuando se empleaba el 100% de las características originales. asimismo, el algoritmo implementado presentó un desempeño superior al algoritmo original disponible en la herramienta de código abierto Weka. Asimismo se implementó una estrategia de ponderación de pesos aplicada a las características identificadas cuando se utilizaron los algoritmos RELIEF-F, FOCUS y B&B simultáneamente. Dicha estrategia permitió ponderar cada característica de acuerdo a su participación en los conjuntos mínimos de características relevantes y determinar la consistencia de los mismos. La estrategia de pesos permitió un ahorro del 48% de características necesarias para la recuperación, aunque la tasa de recuperación fue disminuida de 77% a 76%.

Abstract: an important and fundamental stage in the image pattern recognition is the determination of the characteristics set that best describes the image. this paper describes a further step between the image characterization and its posterior classification or image retrieval similar to a given image, known as relevance analysis. It allows reducing the dimensionality of an initial set of features to a new set with fewer dimensions that preserves the hit rate of the retrieval. the analyzed images corresponded to lung nodules of radiological plaques of thorax, available through the open access library available through the Japanese society of radiological technology. To achieve these results, characteristic selection algorithms based on different filters such as FOCUS, RELIEEF-F, and BRANCH & BOUND (B&B) were analyzed. In the case of RELIEF-F it was possible to save as much as 34% of the initial characteristics set without affecting the retrieval rate compared to when the 100% of characteristics were used. Further, theimplemented algorithm achieved a superior performance to that of the original algorithm included in the validated Weka software. Likewise, a strategy consisting in weights averaging was implemented that was applied to identified characteristics when the algorithms RELIEF-F, FOCUS and B&B were used simultaneously. Such weighting scheme, allowed the averaging of each characteristic according to its contribution in the minimal set of relevant features, allowing to determinate their consistency. the weighting strategy allowed a 48% reduction in the characteristics, although the retrieval hit rate slightly decreased from 77% to 76%.


Palabras clave


análisis de relevancia; extracción de características; imágenes radiológicas; Reducción de dimensionalidad. Keywords: Relevance analysis; Features extraction; Radiological images; Dimensionality reduction



DOI: https://doi.org/10.24050/19099762.n9.2011.487

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