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https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/3841
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Aprendizado profundo para a detecção de pupilas dilatadas ou contraídas |
Título(s) alternativo(s): | Deep learning for the detection of dilated or contracted pupils |
Autor: | RODRIGUES, Fredson Costa ![]() |
Primeiro orientador: | PAIVA, Anselmo Cardoso |
Primeiro coorientador: | SILVA, Aristófanes Correa |
Primeiro membro da banca: | PAIVA, Anselmo Cardoso |
Segundo membro da banca: | SILVA, Aristófanes Corrêa |
Terceiro membro da banca: | ALMEIDA, João Dallyson Sousa de |
Quarto membro da banca: | SOARES, André Castelo Branco |
Resumo: | A pupilometria é a medição do diâmetro pupilar, usada em alguns procedimentos médicos a fim de avaliar as reações de dilatação e constrição da pupila. Essas reações podem ser involuntárias causadas pelo Sistema Nervoso Central (SNC) ou provocadas, por meio dos reflexos de luz. A íris e pupila fazem parte do globo ocular responsável por formar a visão humana. A íris é a circunferência maior que contém texturas pigmentadas, permitindo a formação da cor dos olhos. A pupila é a circunferência menor, e se encontra na região interna da íris, e é caracterizada por permitir a entrada da luz para formar a visão. Essa região apresenta duas respostas (estados) comuns mediante estímulos externos (Reflexos de luz) e internos (Sistema Nervoso Central). O estado de dilatação ocorre quando há o aumento do tamanho da pupila, enquanto que no estado de constrição seu tamanho diminui. Entender essas reações pupilares, tem se tornado comum entre os pesquisadores da neurociência e psicologia cognitiva, pois permite a identificação de distúrbios neurológicos por meio dessas reações pupilares. Dessa forma a pupilometria tem se tornado uma estratégia comumente usada em processos clínicos pré-operatórios, e na identificação de distúrbios neurológicos em indivíduos. Neste contexto propõe-se um método computacional, para detectar e medir o tamanho da pupila, baseado em técnicas de processamento de imagens digitais e aprendizado de máquina, a fim de auxiliar psicólogos cognitivos e pesquisadores da neurociência a entender e identificar doenças neurológicas por meio das reações pupilares. O método propõe uma arquitetura de rede neural de multitarefas com a inclusão de mecanismos de atenção, denominado de At-Unet, para segmentar a região da íris e pupila com a intenção de obter o diâmetro da pupila, e calcular o fator de dilatação que define o estado da pupila em dilatada ou contraída. Esse método conseguiu 97,17% de coeficiente de Dice, a partir do experimento de validação cruzada, dessa forma o tipo de estado pupilar estimado apresenta um erro médio do fator de dilatação de 0.0167. |
Abstract: | Pupillometry is the measurement of pupillary diameter used in some medical procedures to evaluate reactions of pupillary dilatation and constriction. Those reactions can be involuntary when it is caused by the Central Nervous System (CNS), or provoked by the light reflections. The iris and the pupil compose the ocular globe that is responsible for forming human vision. The iris is the biggest circumference with pigmented textures, which allows the formation of the color of the eyes. The pupil is the smallest circumference and it is in the internal region of the iris; the pupil is characterized by which allows the entry of light to form the vision. This region presents two common responses (states) through externals (reflections of light) and internals stimulus (Central Nervous System). The dilatation state occurs when there is an extension of the pupil size, in a constriction state. On the other hand, its size reduces. Understanding these pupillary reactions has been coming common among the researchers of neuroscience and cognitive psychology since it allows the identification of neurologic disorders. Therefore, pupillometry has been becoming a popular strategy in clinic pre-operatory processes, and in the identification of neurologic disorders in some individuals. Considering this context, this work aims to propose a computational method able to detect and measure pupil size, based on processing digital image techniques and machine learning to assist cognitive psychologists and neuroscience researchers to understand and identify neurologic diseases through pupillary reactions. The method of planning a multitasking neural network architecture with the inclusion of attention mechanisms, called At-Unet, to segment the iris and pupil region with the intention of obtaining the pupil diameter, and calculate the dilation factor that defines the state of the pupil in dilated or contracted. This method achieved 97.17% of Dice coefficient, from the cross experiment, so the type of pupil state estimated has an average error of the dilation factor of 0.0167. |
Palavras-chave: | At-Unet; constrição pupilar; dilatação pupilar; Rede Neural de Multitarefas; segmentação. At-Unet; contriction pupil; dilatation pupil; Neural Network of Multitasking; segmentation. |
Área(s) do CNPq: | Ciência da Computação |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Federal do Maranhão |
Sigla da instituição: | UFMA |
Departamento: | DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DA ELETRICIDADE/CCET |
Programa: | PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ELETRICIDADE/CCET |
Citação: | RODRIGUES, Fredson Costa. Aprendizado profundo para a detecção de pupilas dilatadas ou contraídas. 2022. 89 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Eletricidade/CCET) - Universidade Federal do Maranhão, São Luís, 2022. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/3841 |
Data de defesa: | 17-Jun-2022 |
Appears in Collections: | DISSERTAÇÃO DE MESTRADO - PROGRAMA DE PÓS GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ELETRICIDADE |
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FREDSONCOSTARODRIGUES.pdf | Dissertação de Mestrado | 8,43 MB | Adobe PDF | Download/Open Preview |
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