Proposta de metodologia para realce de contraste em imagens de mamas densas utilizando decomposição multiescala com transformada discreta wavelet

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Carneiro, Pedro Cunha
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFU
Texto Completo: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/28038
https://doi.org/10.14393/ufu.te.2019.2593
Resumo: Breast cancer is the second most frequent type of cancer in women, thus, it is considered a global issue. Breast density is directly related to the probability of developing breast cancer, mainly due to the difficulty detecting lesions in dense breasts. Mammography is the main exam to screen breast cancer allowing early detection and improving the chances of curing the disease. In the past years, a novel imaging technique has emerged aiming at improving early detection of breast cancer: the digital breast tomosynthesis technique. However, this technology is relatively unknown and not of easy access. Digital image processing, on the other hand, is a strong asset for the attempt of improving image quality. Therefore, the aim of this thesis, besides being a proposal of new methodology for contrast enhancement in dense mammographic images, is creating and implementing a new global metric to calculate contrast. This new methodology consisted of applying the Contrast-limited adaptive histogram equalization (CLAHE) technique to the sub-image generated from decomposing the approximation coefficients of the discrete wavelet transform. The technique was quantitatively and qualitatively validated. When testing real mammographic images of dense breasts, measures of contrast such as: variance, entropy, and measure of enhancement (EME), were calculated and reflected an increase when processed with the proposed methodology, compared with their corresponding values in original images. For the Carneiro Contrast Index (CCI, in Portuguese, Índice Carneiro de Contraste) created, applying CLAHE with a 15x15 window for the approximation coefficients has shown the best results, a 47% improvement in contrast, compared with original images. Hence, it was possible to propose a technique which is both optimized and simple to apply, especially for dense breasts, allowing contrast enhancement in breast structures and contributing to the early detection of breast cancer.
id UFU_bcb2927f37f2ce154b1fe34f0339a270
oai_identifier_str oai:repositorio.ufu.br:123456789/28038
network_acronym_str UFU
network_name_str Repositório Institucional da UFU
repository_id_str
spelling Proposta de metodologia para realce de contraste em imagens de mamas densas utilizando decomposição multiescala com transformada discreta waveletContrast enhancement in dense breasts images by using multiscale decomposition with discrete wavelet transform: proposal of methodologyCâncer de mamaBreast cancerMamografiaMammographyRealce de contrasteContrast enhancementTomossínteseTomosynthesisWaveletCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICABreast cancer is the second most frequent type of cancer in women, thus, it is considered a global issue. Breast density is directly related to the probability of developing breast cancer, mainly due to the difficulty detecting lesions in dense breasts. Mammography is the main exam to screen breast cancer allowing early detection and improving the chances of curing the disease. In the past years, a novel imaging technique has emerged aiming at improving early detection of breast cancer: the digital breast tomosynthesis technique. However, this technology is relatively unknown and not of easy access. Digital image processing, on the other hand, is a strong asset for the attempt of improving image quality. Therefore, the aim of this thesis, besides being a proposal of new methodology for contrast enhancement in dense mammographic images, is creating and implementing a new global metric to calculate contrast. This new methodology consisted of applying the Contrast-limited adaptive histogram equalization (CLAHE) technique to the sub-image generated from decomposing the approximation coefficients of the discrete wavelet transform. The technique was quantitatively and qualitatively validated. When testing real mammographic images of dense breasts, measures of contrast such as: variance, entropy, and measure of enhancement (EME), were calculated and reflected an increase when processed with the proposed methodology, compared with their corresponding values in original images. For the Carneiro Contrast Index (CCI, in Portuguese, Índice Carneiro de Contraste) created, applying CLAHE with a 15x15 window for the approximation coefficients has shown the best results, a 47% improvement in contrast, compared with original images. Hence, it was possible to propose a technique which is both optimized and simple to apply, especially for dense breasts, allowing contrast enhancement in breast structures and contributing to the early detection of breast cancer.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorTese (Doutorado)O câncer de mama é o segundo tipo de câncer mais frequente em mulheres, sendo considerado um problema global. A densidade mamária está diretamente relacionada ao risco de se desenvolver essa doença, principalmente pela dificuldade de detecção de lesões em mamas densas. A mamografia é o principal exame para rastreamento do câncer de mama, possibilitando o diagnóstico precoce e influenciando na possibilidade de cura da doença. Nos últimos anos, uma nova técnica de aquisição de imagens surgiu com o intuito de aumentar a detecção precoce dessa doença: a tomossíntese digital mamária. Porém, essa tecnologia ainda é pouco difundida e de difícil acesso, tornando o processamento digital de imagens um forte aliado na tentativa de melhorar a qualidade das imagens. Assim, o objetivo deste trabalho, além de propor uma nova metodologia para o realce de contraste em imagens mamográficas densas, é a criação e implementação de uma nova métrica global para o cálculo de contraste. Essa nova metodologia consistiu na aplicação da técnica de equalização de histograma adaptativa com limitação de contraste (CLAHE), que foi validada quantitativamente e qualitativamente, na subimagem gerada da decomposição dos coeficientes de aproximação da transformada discreta de wavelet. Nos testes em imagens mamográficas reais de mamas densas, medidas de contraste, tais como: variância, entropia e a medida de realce (EME) foram calculadas, mostrando um aumento desses valores para os processamentos com a metodologia proposta em relação com as imagens originais. Para o Índice Carneiro de Contraste (ICC) criado, os melhores resultados foram para aplicação da CLAHE de tamanho de janela 15x15 nos coeficientes de aproximação, com um ganho médio de 47% no contraste em relação às imagens originais. Dessa forma, foi possível propor uma técnica otimizada e de simples aplicação, sobretudo para mamas densas, que permite o realce de contraste em estruturas mamárias, podendo contribuir para o diagnóstico precoce do câncer de mama.Universidade Federal de UberlândiaBrasilPrograma de Pós-graduação em Engenharia ElétricaPatrocinio, Ana ClaudiaAndrade, Adriano de OliveiraCunha, Diego Merigue daRuberti Filha, Eny MoreiraDebs, Cecília LemosMarques, Márcio AlexandreCarneiro, Pedro Cunha2019-12-26T20:43:54Z2019-12-26T20:43:54Z2019-12-19info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfCARNEIRO, Pedro Cunha. Proposta de metodologia para realce de contraste em imagens de mamas densas utilizando decomposição multiescala com transformada discreta wavelet. 2019. 210 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2019. DOI https://doi.org/10.14393/ufu.te.2019.2593 .https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/28038https://doi.org/10.14393/ufu.te.2019.2593porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2019-12-27T06:11:17Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/28038Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2019-12-27T06:11:17Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false
dc.title.none.fl_str_mv Proposta de metodologia para realce de contraste em imagens de mamas densas utilizando decomposição multiescala com transformada discreta wavelet
Contrast enhancement in dense breasts images by using multiscale decomposition with discrete wavelet transform: proposal of methodology
title Proposta de metodologia para realce de contraste em imagens de mamas densas utilizando decomposição multiescala com transformada discreta wavelet
spellingShingle Proposta de metodologia para realce de contraste em imagens de mamas densas utilizando decomposição multiescala com transformada discreta wavelet
Carneiro, Pedro Cunha
Câncer de mama
Breast cancer
Mamografia
Mammography
Realce de contraste
Contrast enhancement
Tomossíntese
Tomosynthesis
Wavelet
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA
title_short Proposta de metodologia para realce de contraste em imagens de mamas densas utilizando decomposição multiescala com transformada discreta wavelet
title_full Proposta de metodologia para realce de contraste em imagens de mamas densas utilizando decomposição multiescala com transformada discreta wavelet
title_fullStr Proposta de metodologia para realce de contraste em imagens de mamas densas utilizando decomposição multiescala com transformada discreta wavelet
title_full_unstemmed Proposta de metodologia para realce de contraste em imagens de mamas densas utilizando decomposição multiescala com transformada discreta wavelet
title_sort Proposta de metodologia para realce de contraste em imagens de mamas densas utilizando decomposição multiescala com transformada discreta wavelet
author Carneiro, Pedro Cunha
author_facet Carneiro, Pedro Cunha
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Patrocinio, Ana Claudia
Andrade, Adriano de Oliveira
Cunha, Diego Merigue da
Ruberti Filha, Eny Moreira
Debs, Cecília Lemos
Marques, Márcio Alexandre
dc.contributor.author.fl_str_mv Carneiro, Pedro Cunha
dc.subject.por.fl_str_mv Câncer de mama
Breast cancer
Mamografia
Mammography
Realce de contraste
Contrast enhancement
Tomossíntese
Tomosynthesis
Wavelet
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA
topic Câncer de mama
Breast cancer
Mamografia
Mammography
Realce de contraste
Contrast enhancement
Tomossíntese
Tomosynthesis
Wavelet
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA
description Breast cancer is the second most frequent type of cancer in women, thus, it is considered a global issue. Breast density is directly related to the probability of developing breast cancer, mainly due to the difficulty detecting lesions in dense breasts. Mammography is the main exam to screen breast cancer allowing early detection and improving the chances of curing the disease. In the past years, a novel imaging technique has emerged aiming at improving early detection of breast cancer: the digital breast tomosynthesis technique. However, this technology is relatively unknown and not of easy access. Digital image processing, on the other hand, is a strong asset for the attempt of improving image quality. Therefore, the aim of this thesis, besides being a proposal of new methodology for contrast enhancement in dense mammographic images, is creating and implementing a new global metric to calculate contrast. This new methodology consisted of applying the Contrast-limited adaptive histogram equalization (CLAHE) technique to the sub-image generated from decomposing the approximation coefficients of the discrete wavelet transform. The technique was quantitatively and qualitatively validated. When testing real mammographic images of dense breasts, measures of contrast such as: variance, entropy, and measure of enhancement (EME), were calculated and reflected an increase when processed with the proposed methodology, compared with their corresponding values in original images. For the Carneiro Contrast Index (CCI, in Portuguese, Índice Carneiro de Contraste) created, applying CLAHE with a 15x15 window for the approximation coefficients has shown the best results, a 47% improvement in contrast, compared with original images. Hence, it was possible to propose a technique which is both optimized and simple to apply, especially for dense breasts, allowing contrast enhancement in breast structures and contributing to the early detection of breast cancer.
publishDate 2019
dc.date.none.fl_str_mv 2019-12-26T20:43:54Z
2019-12-26T20:43:54Z
2019-12-19
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv CARNEIRO, Pedro Cunha. Proposta de metodologia para realce de contraste em imagens de mamas densas utilizando decomposição multiescala com transformada discreta wavelet. 2019. 210 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2019. DOI https://doi.org/10.14393/ufu.te.2019.2593 .
https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/28038
https://doi.org/10.14393/ufu.te.2019.2593
identifier_str_mv CARNEIRO, Pedro Cunha. Proposta de metodologia para realce de contraste em imagens de mamas densas utilizando decomposição multiescala com transformada discreta wavelet. 2019. 210 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2019. DOI https://doi.org/10.14393/ufu.te.2019.2593 .
url https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/28038
https://doi.org/10.14393/ufu.te.2019.2593
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Uberlândia
Brasil
Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Uberlândia
Brasil
Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFU
instname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
instacron:UFU
instname_str Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
instacron_str UFU
institution UFU
reponame_str Repositório Institucional da UFU
collection Repositório Institucional da UFU
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
repository.mail.fl_str_mv diinf@dirbi.ufu.br
_version_ 1813711584974864384