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마스크 R-CNN과 랜덤 포레스트 방법을 이용한 당뇨병성 망막병증 분류 = Classification of Diabetic Retinopathy using Mask R-CNN and Random Forest Method
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학술지명
韓國컴퓨터情報學會論文誌(Journal of the Korea society of computer and information)
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2022
작성언어
Korean
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KCI등재
자료형태
학술저널
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29-40(12쪽)
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In this paper, we studied a system that detects and analyzes the pathological features of diabetic retinopathy using Mask R-CNN and a Random Forest classifier. Those are one of the deep learning techniques and automatically diagnoses diabetic retinopathy. Diabetic retinopathy can be diagnosed through fundus images taken with special equipment. Brightness, color tone, and contrast may vary depending on the device. Research and development of an automatic diagnosis system using artificial intelligence to help ophthalmologists make medical judgments possible. This system detects pathological features such as microvascular perfusion and retinal hemorrhage using the Mask R-CNN technique. It also diagnoses normal and abnormal conditions of the eye by using a Random Forest classifier after pre-processing. In order to improve the detection performance of the Mask R-CNN algorithm, image augmentation was performed and learning procedure was conducted.
Dice similarity coefficients and mean accuracy were used as evaluation indicators to measure detection accuracy.
The Faster R-CNN method was used as a control group, and the detection performance of the Mask R-CNN method through this study showed an average of 90% accuracy through Dice coefficients. In the case of mean accuracy it showed 91% accuracy. When diabetic retinopathy was diagnosed by learning a Random Forest classifier based on the detected pathological symptoms, the accuracy was 99%.
본 논문에서는 딥러닝 기법의 하나인 Mask R-CNN과 랜덤포레스트 분류기를 이용해 당뇨병성 망막병증의 병리학적인 특징을 검출하고 분석하여 자동 진단하는 시스템을 연구하였다. 당뇨병성 망막병증은 특수장비로 촬영한 안저영상을 통해 진단할 수 있는데 밝기, 색조 및 명암은 장치에 따라다를 수 있으며 안과 전문의의 의료적 판단을 도울 인공지능을 이용한 자동진단 시스템 연구와 개발이 가능하다. 이 시스템은 미세혈관류와 망막출혈을 Mask R-CNN 기법으로 검출하고, 후처리 과정을거쳐 랜덤포레스트 분류기를 이용하여 안구의 정상과 비정상 상태를 진단한다. Mask R-CNN 알고리즘의 검출 성능 향상을 위해 이미지 증강 작업을 실시하여 학습을 진행하였으며 검출 정확도 측정을위한 평가지표로는 다이스 유사계수와 Mean Accuracy를 사용하였다. 비교군으로는 Faster R-CNN 기법을 사용하였고 본 연구를 통한 검출 성능은 평균 90%의 다이스 계수를 통한 정확도를 나타내었으며 Mean Accuracy의 경우 91% 정확도의 검출 성능을 보였다. 검출된 병리증상을 토대로 랜덤포레스트 분류기를 학습하여 당뇨병성 망막 병증을 진단한 경우 99%의 정확도를 보였다.
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