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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.55.2003.tde-08122004-110206
Document
Author
Full name
Antonio Valerio Netto
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2003
Supervisor
Committee
Oliveira, Maria Cristina Ferreira de (President)
Carvalho, André Carlos Ponce de Leon Ferreira de
Leite, Neucimar Jerônimo
Scharcanski, Jacob
Schiabel, Liliane Ventura
Title in Portuguese
"Processamento e análise de imagens para medição de vícios de refração ocular"
Keywords in Portuguese
Aprendizado de Máquina
Auto-refratores
Engenharia Biomédica
Entendimento de Imagens
Hartmann-Shack
Máquinas de Vetores Suporte (SVM)
Optometria
Redes Neurais Artificiais
Sistemas Inteligentes
Vícios Refrativos
Abstract in Portuguese
Este trabalho apresenta um sistema computacional que utiliza técnicas de Aprendizado de Máquina (AM) para auxiliar o diagnóstico oftalmológico. Trata-se de um sistema de medidas objetivas e automáticas dos principais vícios de refração ocular, astigmatismo, hipermetropia e miopia. O sistema funcional desenvolvido aplica técnicas convencionais de processamento a imagens do olho humano fornecidas por uma técnica de aquisição chamada Hartmann-Shack (HS), ou Shack-Hartmann (SH), com o objetivo de extrair e enquadrar a região de interesse e remover ruídos. Em seguida, vetores de características são extraídos dessas imagens pela técnica de transformada wavelet de Gabor e, posteriormente, analisados por técnicas de AM para diagnosticar os possíveis vícios refrativos presentes no globo ocular representado. Os resultados obtidos indicam a potencialidade dessa abordagem para a interpretação de imagens de HS de forma que, futuramente, outros problemas oculares possam ser detectados e medidos a partir dessas imagens. Além da implementação de uma nova abordagem para a medição dos vícios refrativos e da introdução de técnicas de AM na análise de imagens oftalmológicas, o trabalho contribui para a investigação da utilização de Máquinas de Vetores Suporte e Redes Neurais Artificiais em sistemas de Entendimento/Interpretação de Imagens (Image Understanding). O desenvolvimento deste sistema permite verificar criticamente a adequação e limitações dessas técnicas para a execução de tarefas no campo do Entendimento/Interpretação de Imagens em problemas reais.
Title in English
Image Processing and Analysis for Measuring Ocular Refraction Errors
Keywords in English
Artificial Neural Networks
Auto-refractor
Biomedical Engineering
Hartmann-Shack
Image Understanding
Intelligent Systems
Machine Learning
Optometry
Refractive Errors
Support Vector Machines (SVM)
Abstract in English
This work presents a computational system that uses Machine Learning (ML) techniques to assist in ophthalmological diagnosis. The system developed produces objective and automatic measures of ocular refraction errors, namely astigmatism, hypermetropia and myopia from functional images of the human eye acquired with a technique known as Hartmann-Shack (HS), or Shack-Hartmann (SH). Image processing techniques are applied to these images in order to remove noise and extract the regions of interest. The Gabor wavelet transform technique is applied to extract feature vectors from the images, which are then input to ML techniques that output a diagnosis of the refractive errors in the imaged eye globe. Results indicate that the proposed approach creates interesting possibilities for the interpretation of HS images, so that in the future other types of ocular diseases may be detected and measured from the same images. In addition to implementing a novel approach for measuring ocular refraction errors and introducing ML techniques for analyzing ophthalmological images, this work investigates the use of Artificial Neural Networks and Support Vector Machines (SVMs) for tasks in Image Understanding. The description of the process adopted for developing this system can help in critically verifying the suitability and limitations of such techniques for solving Image Understanding tasks in "real world" problems.
 
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Publishing Date
2005-01-05
 
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