Detección del SARS-CoV-2 en radiografías de tórax por medio de descriptores intermedios y técnicas de machine learning

Descripción del Articulo

El SARS-CoV-2, que causa la enfermedad del COVID-19, es un virus que se ha expandido rápidamente por el mundo, teniendo como lugar de inicio la ciudad de Wuhan, en China. A la fecha se han detectado más de 36 738 525 casos a nivel mundial. La tasa de infectados aumenta diariamente y la capacidad san...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autores: Bardález Trigoso, Gonzalo, Bazán Arzapalo, Jean Pablo, Fabián, Junior, Montenegro Montori, Pedro
Formato: objeto de conferencia
Fecha de Publicación:2021
Institución:Universidad de Lima
Repositorio:ULIMA-Institucional
Lenguaje:español
OAI Identifier:oai:repositorio.ulima.edu.pe:20.500.12724/13896
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Nivel de acceso:acceso abierto
Materia:Diagnóstico por imagen
Aprendizaje automático (Inteligencia artificial)
COVID-19
Diagnostic imaging
Machine learning
Ciencias / Medicina y Salud
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description El SARS-CoV-2, que causa la enfermedad del COVID-19, es un virus que se ha expandido rápidamente por el mundo, teniendo como lugar de inicio la ciudad de Wuhan, en China. A la fecha se han detectado más de 36 738 525 casos a nivel mundial. La tasa de infectados aumenta diariamente y la capacidad sanitaria no se da abasto. Por estas razones, se ha venido proponiendo una variedad de métodos para identificar el novel coronavirus con mayor rapidez y a menor costo. Un ejemplo de estos métodos para identificar la enfermedad es el COVID-Net, una red convolucional que identifica el COVID-19, neumonía o pulmones en condición normal. En este trabajo se propone una metodología para identificar y clasifi car imágenes de radiografías de tórax que tienen el COVID-19, neumonía o sin condición. Para esto se utilizaron extractores de características intermedias: HOG+PCA, SIFT+K-means y SURF+K-means, combinados con un SVM como clasificador; además, se emplearon tres estructuras CNN: VGG19, Densenet121 y MobilnetV2. Se utilizó la base de datos COVIDx3 que consta de 15 476 imágenes radiográficas de pulmón. Se obtuvieron buenos resultados, y se determinó que la mejor de las combinaciones fue la que utilizó MobilnetV2 con aumento de datos obteniendo una sensitividad por clase COVID-19 de 0,97 y en promedio una precisión y sensitividad de 0,92 y 0,91. Debido al contexto de la crisis sanitaria generada por el COVID-19, este trabajo se presenta como un apoyo para la detección de esta enfermedad y como marco de referencia para futuras investigaciones.
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Por estas razones, se ha venido proponiendo una variedad de métodos para identificar el novel coronavirus con mayor rapidez y a menor costo. Un ejemplo de estos métodos para identificar la enfermedad es el COVID-Net, una red convolucional que identifica el COVID-19, neumonía o pulmones en condición normal. En este trabajo se propone una metodología para identificar y clasifi car imágenes de radiografías de tórax que tienen el COVID-19, neumonía o sin condición. Para esto se utilizaron extractores de características intermedias: HOG+PCA, SIFT+K-means y SURF+K-means, combinados con un SVM como clasificador; además, se emplearon tres estructuras CNN: VGG19, Densenet121 y MobilnetV2. Se utilizó la base de datos COVIDx3 que consta de 15 476 imágenes radiográficas de pulmón. Se obtuvieron buenos resultados, y se determinó que la mejor de las combinaciones fue la que utilizó MobilnetV2 con aumento de datos obteniendo una sensitividad por clase COVID-19 de 0,97 y en promedio una precisión y sensitividad de 0,92 y 0,91. Debido al contexto de la crisis sanitaria generada por el COVID-19, este trabajo se presenta como un apoyo para la detección de esta enfermedad y como marco de referencia para futuras investigaciones.COVID-19, the disease caused by the SARS-CoV-2 and originated in the Chinese city of Wuhan, has quickly spread around the world. To date, there have been more than 36,738,525 confirmed cases worldwide. Rates of COVID-19 cases increase on a daily basis and access to healthcare is not enough. For these reasons, a series of methods have been propo sed to identify the novel coronavirus faster and at lower cost. An example of said methods is COVID-NET, a convolutional neural network that identifies COVID-19, pneumonia or normal lungs. This research proposes a methodology to identify and classify chest X-ray images according to three categories: COVID-19, pneumonia or normal lungs. To that end, mid level image descriptors were employed: HOG+PCA, SIFT+K-means and SURF+K-means, combined with a SVM classifier. In addition, three CNN structures were used: VGG19, DenseNet121 and MobilNetV2. The COVIDx3 dataset, consisting of 15,746 chest X-rays, was used. Good results were obtained, where MobilnetV2 plus data augmentation showed the best performance, with a recall of 0.97 for the COVID-19 class, and an average precision and recall of 0.92 and 0.91, respectively. Given the current COVID-19 health crisis, this approach may be used for detecting the virus and as a reference for future research.application/pdfspaUniversidad de LimaPEurn:isbn:978-9972-45-563-6info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/Repositorio Institucional - UlimaUniversidad de Limareponame:ULIMA-Institucionalinstname:Universidad de Limainstacron:ULIMADiagnóstico por imagenAprendizaje automático (Inteligencia artificial)COVID-19Diagnostic imagingMachine learningCiencias / Medicina y Saludhttps://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.02.04Detección del SARS-CoV-2 en radiografías de tórax por medio de descriptores intermedios y técnicas de machine learningDetection of SARS-CoV-2 in Chest X-Rays by Means of Mid-Level Image Descriptors and Machine Learning Techniquesinfo:eu-repo/semantics/conferenceObjectArtículo de conferenciaCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-81037https://repositorio.ulima.edu.pe/bitstream/20.500.12724/13896/2/license_rdf8fc46f5e71650fd7adee84a69b9163c2MD52ORIGINALBardalez_Bazan_Fabian_Montenegro_Detección-del-SARS-CoV-2-en-radiografias-de-torax.pdfBardalez_Bazan_Fabian_Montenegro_Detección-del-SARS-CoV-2-en-radiografias-de-torax.pdfapplication/pdf661762https://repositorio.ulima.edu.pe/bitstream/20.500.12724/13896/1/Bardalez_Bazan_Fabian_Montenegro_Detecci%c3%b3n-del-SARS-CoV-2-en-radiografias-de-torax.pdfa2b5ff3433bb6087483e81f88d25fc57MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://repositorio.ulima.edu.pe/bitstream/20.500.12724/13896/3/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD53THUMBNAILBardalez_Bazan_Fabian_Montenegro_Detección-del-SARS-CoV-2-en-radiografias-de-torax.pdf.jpgBardalez_Bazan_Fabian_Montenegro_Detección-del-SARS-CoV-2-en-radiografias-de-torax.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg12690https://repositorio.ulima.edu.pe/bitstream/20.500.12724/13896/5/Bardalez_Bazan_Fabian_Montenegro_Detecci%c3%b3n-del-SARS-CoV-2-en-radiografias-de-torax.pdf.jpg62b3030d0f70416c1e3f39edbe2c6f30MD55TEXTBardalez_Bazan_Fabian_Montenegro_Detección-del-SARS-CoV-2-en-radiografias-de-torax.pdf.txtBardalez_Bazan_Fabian_Montenegro_Detección-del-SARS-CoV-2-en-radiografias-de-torax.pdf.txtExtracted texttext/plain33346https://repositorio.ulima.edu.pe/bitstream/20.500.12724/13896/4/Bardalez_Bazan_Fabian_Montenegro_Detecci%c3%b3n-del-SARS-CoV-2-en-radiografias-de-torax.pdf.txt6dd0db14b95407a4e4a4d406c7acc2a1MD5420.500.12724/13896oai:repositorio.ulima.edu.pe:20.500.12724/138962021-11-24 16:10:04.446Repositorio Universidad de Limarepositorio@ulima.edu.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