Please use this identifier to cite or link to this item: http://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/10273
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.advisorRashidah Funke Olanrewaju, Ph.Den_US
dc.contributor.advisorAni Liza Asnawi, Ph.Den_US
dc.contributor.authorSallam, Muhammad Sameren_US
dc.date.accessioned2021-02-15T00:21:43Z-
dc.date.available2021-02-15T00:21:43Z-
dc.date.issued2020-
dc.identifier.urihttp://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/10273-
dc.description.abstractDiabetic Retinopathy (DR) is one of the diseases that infect people who suffer from diabetes. This chronic disease harms the patient retina and is considered one of the main causes of total blindness for people in the mid-age. Diagnosis of this disease is time-consuming and not accessible in some countries where the number of patients is very big comparing to the number of ophthalmologists. Therefore, designing and developing automated systems to grade DR is considered one of the recent research areas in the world of medical image applications. In this research, a complete pipeline for retinal fundus images processing and analysis was described, implemented and evaluated. This pipeline has three main stages: (i) image pre-processing, (ii) features extraction and (iii) classification. In the first stage, the image was pre-processed using different transformations techniques. In the second stage, the convolution neural network algorithm (CNN) was used. The concept of transfer learning and fine-tuning were advocated in this research. ResNet, DenseNet, and SqueezeNet were fine-tuned in order to implement the features extraction stage. For the classifier in the last stage, decision tree-based algorithms with the concept of ensemble learning were used where Random Forest, XGBoost and LightGBM were implemented and evaluated. Kaggle diabetic retinopathy dataset, a publicly available dataset, of retinal fundus image was used for training and testing. The problem of DR diagnosis was handled as a multi-class classification problem where there are five levels of the disease severity (0 – No DR, 1 – Mild, 2 – Moderate, 3 – Severe, 4 – Proliferative DR). The final model developed in this research used ResNet101 and DenseNet169 for features extraction, and it used the XGBoost for classification. It produced a very accurate performance with a quadratic weighted kappa score of 91.4% and an accuracy of 96.5%. This research proves that using CNN as a features-extractor algorithm is highly efficient since it produced representative features for the used images dataset. It shows that using the imbalanced dataset sampler is a very efficient solution to handle the issue of the imbalanced dataset. Also, it proves that ensemble learning algorithms are very promising algorithms to be used since they produced a very accurate model. The final model developed in this research could be used as the main unit for a computer-aided system (CAD) to be hosted online for DR diagnosis.en_US
dc.language.isoenen_US
dc.publisherKuala Lumpur : Kulliyyah of Engineering, International Islamic University Malaysia, 2020en_US
dc.titleDevelopment of an ensemble transfer learning-based convolutional neural networks model for grading of diabetic retinopathyen_US
dc.typeMaster Thesisen_US
dc.description.identityt11100418352MuhammadSamerSallamen_US
dc.description.identifierThesis : Development of an ensemble transfer learning-based convolutional neural networks model for grading of diabetic retinopathy /by Muhammad Samer Sallamen_US
dc.description.kulliyahKulliyyah of Engineeringen_US
dc.description.programmeMaster of Science (Computer and Information Engineering)en_US
dc.description.abstractarabicاعتلال الشبكية السكري هو أحد الأمراض التي تصيب الأشخاص الذين يعانون من مرض السكري. يعتبر هذا المرض المزمن – والذي يضر بشبكية العين – أحد الأسباب الرئيسية للعمى التام الذي يصيب الأشخاص في منتصف العمر. إن تشخيص هذا المرض يستغرق وقتاً طويلاً إضافة لكون عملية التشخيص غير متاحة في بعض البلدان نتيجة لعدد المرضى الكبير مقارنة بعدد أطباء العيون، لذلك يعد بناء وتطوير الأنظمة المؤتمتة المسؤولة عن كشف وتقييم مستوى المرض أحد مجالات البحث الحديثة في مجال تطبيقات الصور الطبية. في هذا البحث تم توصيف مسار كامل لمعالجة وتحليل صور قاع الشبكية إضافة لتطبيقه واختباره، يتألف هذا المسار من ثلاث مراحل أساسية 1) معالجة الصورة 2) استخراج المميزات 3) مرحلة التصنيف. يتم في المرحلة الأولى معالجة الصورة باستخدام تحويلات مختلفة. في المرحلة الثانية تم استخدام شبكة عصبونية من نوع CNN والتي تعد أحد أفضل الشبكات في مجال معالجة وتحليل الصور. حيث تم الاعتماد على مبدأي نقل التعلم (Transfer Learning) وإعادة الضبط (Fine Tuning). تم تطبيق مفهوم إعادة الضبط (Fine Tuning) على الشبكات العصبونية التالية ResNet, DenseNet, SqueezeNet وذلك من أجل استخراج المميزات. من أجل بناء المصنف في المرحلة الأخيرة تم الاعتماد على خوارزميات شجرة القرار مع تطبيق مبدأ تعلم المجموعة (ensemble learning) حيث تم تطبيق واختبار ثلاث خوارزميات بشكل أساسي وهي Random Forest, XGBoost, LightGBM. من أجل التدريب والاختبار تم الاعتماد على مجموعة بيانات اعتلال الشبكية السكري الموجودة على موقع Kaggle والتي تحوي مجموعة صور لقاع الشبكية. تم التعامل مع المشكلة المطروحة كمشكلة متعددة الأصناف حيث هناك خمس مستويات للمرض وهي 0) سليم، 1) طفيف، 2) متوسط، 3) شديد، 4) تكاثري. النموذج النهائي المعتمد في هذا البحث تم تطويره بالاعتماد على الشبكات العصبونية التالية ResNet101, DenseNet من أجل استخراج المميزات واستخدام خوارزمية XGBoost من أجل التصنيف وحقق نتائج دقيقة جداً، فبالنظر لمعيار quadratic weighted kappa حقق نتيجة 91.4% إضافة للوصول لدقة مساوية لـ 96.5%. يثبت هذا البحث أن استخدام شبكات الـ CNN كخوارزمية لاستخراج المميزات له كفاءة عالية حيث ينتج ميزات دقيقة جدا في تمثيل الصورة وذلك من أجل مجموعة البيانات المستخدمة. كما يوضح أن استخدام خوارزمية الاعتيان غير المتوازن هو حل فعال للغاية عند التعامل مع مجموعة بيانات غير متوازنة. يثبت هذا البحث أيضا أن استخدام مبدأ تعلم المجموعة يعتبر واعد جداً في سياقات مشابهة بالنظر للنماذج الدقيقة التي ينتجها. إن النموذج النهائي الذي تم تطويره في هذا البحث يمكن استضافته عبر الانترنت واستخدامه كمحور رئيسي لأي نظام يعمل على كشف وتشخيص مرض اعتلال الشبكية السكري.en_US
dc.description.notesThesis (MSCIE)--International Islamic University Malaysia, 2020.en_US
dc.description.physicaldescriptionxiv, 127 leaves : illustrations ; 30cm.en_US
item.openairetypeMaster Thesis-
item.grantfulltextopen-
item.fulltextWith Fulltext-
item.languageiso639-1en-
item.openairecristypehttp://purl.org/coar/resource_type/c_18cf-
item.cerifentitytypePublications-
Appears in Collections:KOE Thesis
Files in This Item:
File Description SizeFormat 
t11100418352MuhammadSamerSallam_24.pdf24 pages file472.52 kBAdobe PDFView/Open
t11100418352MuhammadSamerSallam_SEC.pdf
  Restricted Access
Full text secured file6.83 MBAdobe PDFView/Open    Request a copy
Show simple item record

Page view(s)

34
checked on May 17, 2021

Download(s)

6
checked on May 17, 2021

Google ScholarTM

Check


Items in this repository are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated. Please give due acknowledgement and credits to the original authors and IIUM where applicable. No items shall be used for commercialization purposes except with written consent from the author.