ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ & ΤΗΛΕΠ/ΝΙΩΝ
1
ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ & ΤΗΛΕΠ/ΝΙΩΝ Επικ. Καθ. Δ. Μαρούλης, Δρ. Δ. Ιακωβίδης, Υπ. Διδάκτορες: Η.Φλαούνας, Μ.Σαβελώνας, Δ.Χαϊκάλης Στόχοι 1.Υπολογιστικά υποβοηθούμενος εντοπισμός παθολογικών ευρημάτων από ιατρικά δεδομένα. 2.Υλοποίηση των μεθόδων σε επαναπρογραμματιζόμενες συστοιχίες πυλών (Field Programmable Gate Arrays, FPGA). Μέθοδοι Αποτελέσματα Εξαγωγή χαρακτηριστικών εικόνας / video Αλγόριθμοι τεχνητής νοημοσύνης • Υφή • Χρώμα • Σχήμα • Τεχνητά νευρωνικά δίκτυα • Μηχανές Ανυσμάτων Στήριξης (Support Vector Machines) Υλοποίηση των χρονοβόρων αλγορίθμων σε εξειδικευμένο υλικό FPGA με στόχο τη λειτουργία του συστήματος σε πραγματικό χρόνο. Επεξεργασία εικόνων / video • Κίνηση 2 1 1 1 g g N N ij i j f p 1 1 2 g g N N ij x y i j x y i j p f 3 2 1 1 1 1 ( ) g g N N ij i j f p i j 4 1 1 log g g N N ij ij i j f p p Εξαγωγή χαρακτηριστικών σε FPGA Read Fram e Send Fram e H ardw are M odule Receive VectorsV Read N ext V ector V IsN ull? Calculate GLCM Calculate V ector V Calculate Features f i A llfeatures calculated? Output Results NO YES NO YES SoftwareM odule Read Fram e Send Fram e H ardw are M odule Receive VectorsV Read N ext V ector V IsN ull? IsN ull? Calculate GLCM Calculate V ector V Calculate Features f i A llfeatures calculated? A llfeatures calculated? Output Results NO YES NO YES SoftwareM odule Software Module Hardware Module M em ory Bank 0 M em ory Bank 1 M em ory Bank 2 M em ory Bank 3 M em ory Controllers Control Unit GLCM Calculation U nit GLCM Calculation U nit GLCM Calculation U nit GLCM Calculation U nit GLCM Calculation U nit GLCM Calculation U nit V ectorCalculation U nit M emory A rbiter Request/G rantBits Control/StatusB ytes PCIBus Celoxica RC-1000 Board … IsolatorC ircuit IsolatorC ircuit FPG A M em ory Bank 0 M em ory Bank 1 M em ory Bank 2 M em ory Bank 3 M em ory Controllers Control Unit GLCM Calculation U nit GLCM Calculation U nit GLCM Calculation U nit GLCM Calculation U nit GLCM Calculation U nit GLCM Calculation U nit V ectorCalculation U nit M emory A rbiter Request/G rantBits Control/StatusB ytes PCIBus Celoxica RC-1000 Board … IsolatorC ircuit IsolatorC ircuit FPG A Χαρακτηριστικά πινάκων συνεμφάνισης (Grey-Level Cooccurrence Matrices, GLCM) Προοπτικές Εξειδικευμένο λογισμικό Ενδοσκοπικές εικόνες / video 75 80 85 90 95 100 Grayscale RGB rgb xyY K-L H SV H LS C IE-Lab % Specificity Sensitivity Ποσοστά επιτυχίας εντοπισμού πολυπόδων Σχετικές Δημοσιεύσεις 1. D.E. Maroulis, D.K. Iakovidis, S.A. Karkanis, D.A. Karras, CοLD: A Versatile System for Detection of Colorectal Lesions in Endoscopic Images, Computer Methods and Programs in Biomedicine, Elsevier Science, vol. 70, pp. 151-166, 2003 2. D.K. Iakovidis, D.E. Maroulis, S.A. Karkanis, P.Papageorgas, M.D. Tzivras,"Texture Multichannel Measurements for Cancer Precursors’ Identification using Support Vector Machines", Accepted for publication in Measurement, Elsevier Science, 2003. 3. S.A. Karkanis, D.K. Iakovidis, D.E. Maroulis, D.A. Karras, M.D. Tzivras,"Computer Aided Tumor Detection in Endoscopic Video using Color Wavelet Features", IEEE Transactions on Information Technology in Biomedicine, vol. 7, no. 3, pp. 141- 152, 2003. 4. D. Bariamis, D.K. Iakovidis, D.E. Maroulis, S.K. Karkanis, An FPGA-based Architecture for Real Time Image Feature Extraction, in Proc. ICPR International Conference on Pattern Recognition, Cambridge, UK, pp. 801-804, 2004. 5. Iakovidis D.K., Flaounas I.N., Karkanis S.A. and Maroulis D.E., “A Cascading Support Vector Machines System for Gene Expression Data Classification”, IEEE International Conference on Intelligent Systems 2004, Varna, Bulgaria, pp.344- 347, 2004. Ανάπτυξη συστημάτων που θα ολοκληρώνουν πρωτότυπους αλγόριθμους ανάλυσης ιατρικών δεδομένων, όπως Σχεδιασμός και υλοποίηση πρωτότυπων συστημάτων πραγματικού χρόνου σε FPGA. Συμμετοχή σε ερευνητικά προγράμματα χρηματοδοτούμενα από την Ευρωπαϊκή Ένωση • Γαστροσκοπικών εικόνων / video • Υπερηχογραφικών εικόνων / video • Δεδομένα Μικροσυστοιχιών DNA • Γενετικοί αλγόριθμοι ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΙΑΤΡΙΚΗ ΣΧΟΛΗ Καθηγητής Ν. Λεγάκης, Αν. Καθ. Μ. Τζιβράς Τ.Ε.Ι. ΛΑΜΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ & ΤΕΧΝ. ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Αν. Καθ. Σ. Καρκάνης Με τη μερική υποστήριξη των Προγραμμάτων: 1. «Καποδίστριας» του Ε.Λ.Κ.Ε. 2. «Πυθαγόρας» της Ε.Ε. και του Υ.Π.Ε.Π.Θ.
description
Υπολογιστικά Υποβοηθούμενη Επεξεργασία Ιατρικών Δεδομένων. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ & ΤΗΛΕΠ/ΝΙΩΝ Επικ. Καθ. Δ. Μαρούλης, Δρ. Δ. Ιακωβίδης, Υπ. Διδάκτορες: Η.Φλαούνας, Μ.Σαβελώνας, Δ.Χαϊκάλης. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΙΑΤΡΙΚΗ ΣΧΟΛΗ Καθηγητής Ν. Λεγάκης, Αν. Καθ. Μ. Τζιβράς. - PowerPoint PPT Presentation
Transcript of ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ & ΤΗΛΕΠ/ΝΙΩΝ
ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ &
ΤΗΛΕΠ/ΝΙΩΝΕπικ. Καθ. Δ. Μαρούλης,
Δρ. Δ. Ιακωβίδης, Υπ. Διδάκτορες: Η.Φλαούνας, Μ.Σαβελώνας, Δ.Χαϊκάλης
Στόχοι
1. Υπολογιστικά υποβοηθούμενος εντοπισμός παθολογικών ευρημάτων από ιατρικά δεδομένα.
2. Υλοποίηση των μεθόδων σε επαναπρογραμματιζόμενες συστοιχίες πυλών (Field Programmable Gate Arrays, FPGA).
Μέθοδοι
Αποτελέσματα
Εξαγωγή χαρακτηριστικών εικόνας / video
Αλγόριθμοι τεχνητής νοημοσύνης
• Υφή• Χρώμα• Σχήμα
• Τεχνητά νευρωνικά δίκτυα
• Μηχανές Ανυσμάτων Στήριξης (Support Vector Machines)
Υλοποίηση των χρονοβόρων αλγορίθμων σε εξειδικευμένο υλικό FPGA με στόχο τη λειτουργία του συστήματος σε πραγματικό χρόνο.
Επεξεργασία εικόνων / video
• Κίνηση
21
1 1
g gN N
iji j
f p
1 12
g gN N
ij x yi j
x y
i j p
f
3 21 1
1
1 ( )
g gN N
iji j
f pi j
41 1
logg gN N
ij iji j
f p p
Εξαγωγή χαρακτηριστικών σε FPGA
ReadFrame
SendFrame
Har
dwar
e M
odul
e
ReceiveVectors V
Read NextVector V
Is Null ? CalculateGLCM
CalculateVector V
CalculateFeatures fi
All features calculated?
OutputResults
NO
YES
NO
YES
Software Module
ReadFrame
SendFrame
Har
dwar
e M
odul
e
ReceiveVectors V
Read NextVector V
Is Null ?Is Null ? CalculateGLCM
CalculateVector V
CalculateFeatures fi
All features calculated?All features calculated?
OutputResults
NO
YES
NO
YES
Software Module
Software Module Hardware Module
Memory Bank 0
Memory Bank 1
Memory Bank 2
Memory Bank 3
Mem
ory
Con
trol
lers
ControlUnit
GLCMCalculation Unit
GLCMCalculation Unit
GLCMCalculation Unit
GLCMCalculation Unit
GLCMCalculation Unit
GLCMCalculation Unit
Vector Calculation Unit
MemoryArbiter
Request/Grant Bits
Control/Status Bytes
PCI Bus
Celoxica RC-1000 Board
…
Isol
ator
Cir
cuit
Isol
ator
Cir
cuit
FPGA
Memory Bank 0
Memory Bank 1
Memory Bank 2
Memory Bank 3
Mem
ory
Con
trol
lers
ControlUnit
GLCMCalculation Unit
GLCMCalculation Unit
GLCMCalculation Unit
GLCMCalculation Unit
GLCMCalculation Unit
GLCMCalculation Unit
Vector Calculation Unit
MemoryArbiter
Request/Grant Bits
Control/Status Bytes
PCI Bus
Celoxica RC-1000 Board
…
Isol
ator
Cir
cuit
Isol
ator
Cir
cuit
FPGA
Χαρακτηριστικά πινάκων συνεμφάνισης(Grey-Level Cooccurrence Matrices, GLCM)
Προοπτικές
Εξειδικευμένο λογισμικό
Ενδοσκοπικές εικόνες / video
75
80
85
90
95
100
Grayscale RGB rgb xyY K-L HSV HLS CIE-Lab
%
Specificity
Sensitivity
75
80
85
90
95
100
Grayscale RGB rgb xyY K-L HSV HLS CIE-Lab
%
Specificity
Sensitivity
Ποσοστά επιτυχίαςεντοπισμού πολυπόδων
Σχετικές Δημοσιεύσεις
1. D.E. Maroulis, D.K. Iakovidis, S.A. Karkanis, D.A. Karras, CοLD: A Versatile System for Detection of Colorectal Lesions in Endoscopic Images, Computer Methods and Programs in Biomedicine, Elsevier Science, vol. 70, pp. 151-166, 2003
2. D.K. Iakovidis, D.E. Maroulis, S.A. Karkanis, P.Papageorgas, M.D. Tzivras,"Texture Multichannel Measurements for Cancer Precursors’ Identification using Support Vector Machines", Accepted for publication in Measurement, Elsevier Science, 2003.
3. S.A. Karkanis, D.K. Iakovidis, D.E. Maroulis, D.A. Karras, M.D. Tzivras,"Computer Aided Tumor Detection in Endoscopic Video using Color Wavelet Features", IEEE Transactions on Information Technology in Biomedicine, vol. 7, no. 3, pp. 141-152, 2003.
4. D. Bariamis, D.K. Iakovidis, D.E. Maroulis, S.K. Karkanis, An FPGA-based Architecture for Real Time Image Feature Extraction, in Proc. ICPR International Conference on Pattern Recognition, Cambridge, UK, pp. 801-804, 2004.
5. Iakovidis D.K., Flaounas I.N., Karkanis S.A. and Maroulis D.E., “A Cascading Support Vector Machines System for Gene Expression Data Classification”, IEEE International Conference on Intelligent Systems 2004, Varna, Bulgaria, pp.344-347, 2004.
Ανάπτυξη συστημάτων που θα ολοκληρώνουν πρωτότυπους αλγόριθμους ανάλυσης ιατρικών δεδομένων, όπως
Σχεδιασμός και υλοποίηση πρωτότυπων συστημάτων πραγματικού χρόνου σε FPGA.
Συμμετοχή σε ερευνητικά προγράμματα χρηματοδοτούμενα από την Ευρωπαϊκή Ένωση
• Γαστροσκοπικών εικόνων / video
• Υπερηχογραφικών εικόνων / video
• Δεδομένα Μικροσυστοιχιών DNA
• Γενετικοί αλγόριθμοι
ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝΙΑΤΡΙΚΗ ΣΧΟΛΗ
Καθηγητής Ν. Λεγάκης,Αν. Καθ. Μ. Τζιβράς
Τ.Ε.Ι. ΛΑΜΙΑΣΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ &
ΤΕΧΝ. ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝΑν. Καθ. Σ. Καρκάνης
Με τη μερική υποστήριξη των Προγραμμάτων: 1. «Καποδίστριας» του Ε.Λ.Κ.Ε. 2. «Πυθαγόρας» της Ε.Ε. και του Υ.Π.Ε.Π.Θ.
