Kan Hücresinin Segmentasyonu için Derin Öğrenmeye Dayalı U-Net 3+ Tekniği - Ulutaş, Hasan (Fırat University, 2024)
Kan hücrelerinin segmentasyonu ve sınıflandırılması, hastalık teşhisi, tedavi izleme ve araştırma amaçları dahil olmak üzere çeşitli tıbbi uygulamalar için çok önemlidir. Bu süreç, farklı hücre türlerinin doğru bir şekilde tanımlanmasına ve miktarının belirlenmesine olanak tanıyarak kanla ilgili çeşitli bozuklukların tespit edilmesine ve anlaşılmasına yardımcı olur. Önerilen U-Net 3+ mimarisi, konvolüsyonel katmanlar arasındaki bağlantıları güçlendiren, filtre sayılarını artıran ve hiperparametre ayarlaması için Bayesian optimizasyonu entegre eden yapısal değişiklikler bulunmaktadır. Modelin genelleme yeteneği, dropout oranları ve öğrenme oranlarının dinamik ayarlanması ile optimize edilmiştir. Bayesian optimizasyon, optimal hiperparametre kombinasyonlarını keşfetmeyi sağlayarak modelin çeşitli veri kümelerine etkili bir şekilde uyum sağlamasına imkan tanır. Ayrıca, aşırı uydurmayı azaltmak ve eğitim verimliliğini artırmak için adaptif öğrenme oranı ayarı ve erken durdurma gibi gelişmiş eğitim stratejileri kullanılmıştır. Önerilen model, çoklu katmanlarda düşük eğitim ve doğrulama kayıpları, yüksek doğruluk metrikleri ve güçlü segmentasyon endeksleri elde ederek olağanüstü performans sergilemektedir. Değerlendirme metrikleri, ortalama IoU (Jaccard İndeksi), dice skoru, piksel doğruluğu ve hassasiyet gibi, modelin kan hücre sınırlarını doğru bir şekilde belirleme konusundaki yetkinliğini doğrular. Çalışma, özel mimarilerin ve optimizasyon tekniklerinin etkinliğini 0,9324 ortalama IoU (Jaccard İndeksi) ve 0,9667 dice skoru ile ispatlamaktadır. Önerilen U-Net 3+ modeli, çeşitli veri kümelerinde adaptasyon yeteneği ve güçlü performansıyla umut vadeden bir çözüm olarak ön plana çıkmaktadır. Bu çalışma, medikal görüntü segmentasyonu alanında gelecekteki araştırmalara zemin oluşturarak, hassas ve etkili segmentasyon metodolojilerinde devam eden ilerlemelerin potansiyelini vurgulamaktadır.

This study introduces a novel and enhanced UNet3Plus model tailored for the precise segmentation of blood cells in medical images. The architecture incorporates structural modifications, including strengthened connections between convolutional layers, increased filter numbers, and integration of Bayesian optimization for hyperparameter tuning. The model's generalization capability is optimized through the dynamic adjustment of dropout rates and learning rates. Bayesian optimization facilitates the exploration of optimal hyperparameter combinations, allowing the model to adapt effectively to diverse datasets. Advanced training strategies, such as adaptive learning rate adjustment and early stopping, are employed to mitigate overfitting and enhance training efficiency. The proposed model exhibits exceptional performance across multiple folds, achieving low training and validation losses, high accuracy metrics, and robust segmentation indices. Evaluation metrics, including Mean IoU (Jaccard Index), Dice score, Pixel Accuracy, and Precision, affirm the model's proficiency in accurately delineating blood cell boundaries. The study contributes to the field of deep learning-based medical image segmentation by showcasing the effectiveness of customized architectures and optimization techniques. The proposed UNet3Plus model stands as a promising solution for accurate and reliable blood cell segmentation, demonstrating adaptability and robust performance across various datasets. This work sets the stage for future research in the domain of medical image segmentation, emphasizing the potential for continued advancements in precise and efficient segmentation methodologies.
A Deep Learning-based U-Net 3+ Technique for Segmentation Blood Cell
Keywords: Machine Vision; Yapay Görme