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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Desenvolvimento e análise de método para codificação e indexação de imagens e vídeos para exames médicos com aplicações em telemedicina
Title Alternative: Development and analysis of image and video coding and indexing method for medical examinations with applications in telemedicine
Author: Takaki, Weber Shoity Resende, 1976-
Advisor: Wu, Feng Chung
Abstract: Resumo: O surgimento da videoendoscopia digestiva alta e baixa e da telemedicina constituem importantes avanços tecnológicos para o diagnóstico e o treinamento em procedimentos de exames do trato gastrointestinal por métodos ópticos. Nesse cenário, a transmissão e o armazenamento de imagens e vídeos digitais demandam técnicas de compressão adequadas às características da aplicação. Além disso, com a formação de grandes bases de dados, a recuperação por conteúdo das imagens de modo efetivo é também necessária. Assim sendo, este trabalho propõe um método original de codificação, indexação e recuperação de imagens e vídeos. O método usa a decomposição em valores singulares como técnica algébrica de fatoração que permite a ordenação dos fatores constituintes por nível de importância na constituição da imagem. O método apresenta, também, uma análise estatística prévia de cores obtidas de amostras representativas, formando um mapa de probabilidade baseado na frequência de cores, e que resulta na representação compacta das mesmas. Por meio de experimentos realizados com 2.700 quadros de endoscopia digestiva alta, o método de codificação alcançou taxa de compressão média de 82,07%, com desvio padrão de 6,37%, e qualidade objetiva de 38,85 dB com desvio padrão de 1,06 dB. Em comparação com o padrão de codificação H.263, houve diferença estatisticamente significativa em termos da taxa de compressão e da qualidade objetiva (p ? 0,05). Para a recuperação, foram indexados 7.212 quadros e utilizadas 97 imagens de exemplo para a busca. Como resultado, a precisão média alcançada foi de 94,85% na configuração que obteve o melhor desempenho geral, tendo sido igual ou superior a outros métodos reportados na literatura. Por meio dos experimentos realizados conclui-se que o método original proposto foi eficaz em codificar e indexar automaticamente vídeos de exames médicos para aplicações de telemedicina.

Abstract: The emergence of upper and lower gastrointestinal (GI) video endoscopy and telemedicine are essential technological advancements for the diagnosis and training related to examination procedures of the digestive tract using optical methods. In this context, transmission and storage of digital images and videos require compression techniques that are suitable for the application characteristics. Moreover, as the media databases grow massive, effective search and retrieval by image content become necessary. Thus, this work proposes an original method for coding, indexing and retrieving images and videos. The proposed method uses the singular value decomposition as the algebraic technique for matrix factorization that allows sorting the components by their level of relevance in the image composition. The process also presents a statistical analysis of colors, obtained from typical image samples, to form a probability map based on the color frequency, that further leads to a compact representation. Through the experiments executed on 2,700 frames of upper GI endoscopy, the coding method achieved an average compression ratio of 82.07% with a standard deviation of 6.37%, and objective quality of 38.85 dB with a standard deviation of 1.06 dB. In comparison with the H.263 coding standard, it was observed a statistically significant difference in terms of compression ratio and objective quality (p ? 0,05). As for the retrieval, 7212 frames were indexed and 97 sample images were used as search queries. As a result, an average precision of 94,85% was achieved for the configuration with best overall performance, outperforming other methods reported in the literature. Based on the results of the experiments it is possible to conclude that the proposed original method was effectively able to encode and automatically index medical examination videos for telemedicine applications
Subject: Colonoscopia
Gastroscopia
Endoscopia
Compressão de dados (Computação)
Organização da informação
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: TAKAKI, Weber Shoity Resende. Desenvolvimento e análise de método para codificação e indexação de imagens e vídeos para exames médicos com aplicações em telemedicina. 2020. 1 recurso online (144 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas, Campinas, SP.
Date Issue: 2020
Appears in Collections:FCM - Tese e Dissertação

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