Ứng dụng học máy trong việc chẩn đoán bệnh nám má thông qua dữ liệu hình ảnh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN

NGUYỄN NGỌC HUẤN

ỨNG DỤNG HỌC MÁY TRONG VIỆC

CHẨN ĐOÁN BỆNH NÁM MÁ THÔNG QUA

DỮ LIỆU HÌNH ẢNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC DỮ LIỆU ỨNG DỤNG

Bình Định - Năm 2022

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN

NGUYỄN NGỌC HUẤN

ỨNG DỤNG HỌC MÁY TRONG VIỆC

CHẨN ĐOÁN BỆNH NÁM MÁ THÔNG QUA

DỮ LIỆU HÌNH ẢNH

Ngành: Khoa học dữ liệu ứng dụng

Mã số: 8904648

Người hướng dẫn: TS. Hồ Văn Lâm

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu và thực hiện luận văn

thực sự của riêng tôi, dưới sự hướng dẫn của TS. Hồ Văn Lâm. Mọi tham khảo

từ các tài liệu, công trình nghiên cứu liên quan trong nước và quốc tế đều được

trích dẫn rõ ràng trong luận văn. Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế

hay gian trá tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và chịu mọi kỷ luật của trường

Đại học Quy Nhơn.

Bình Định, ngày tháng năm 2022

Học viên

Nguyễn Ngọc Huấn

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện và hoàn thiện luận văn này, tôi xin gửi lời cảm

ơn chân thành nhất đến các thầy cô trong Khoa Công nghệ thông tin, khoa Toán

và Thống kê trường Đại học Quy Nhơn cũng như các thầy thính giảng ở các

trường, các viện ở Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh đã cung cấp cho tôi những

kiến thức quý báu trong suốt 2 năm học qua. Đặc biệt cho tôi gửi lời cảm ơn

sâu sắc nhất tới TS. Hồ Văn Lâm đã dành nhiều thời gian vô cùng quý báu để

định hướng và tận tình hướng dẫn tôi cũng như tạo mọi điều kiện thuận lợi để

tôi có thể hoàn thành tốt nhất luận văn của mình.

Tôi xin chân thành cảm ơn!

HỌC VIÊN THỰC HIỆN

Nguyễn Ngọc Huấn

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

AI : Artifical Intelligence (Trí thông minh nhân tạo)

CĐHA : Chẩn đoán hình ảnh

ĐTNC : Đối tượng nghiên cứu

HGĐ : Hộ gia đình

PN : Phụ nữ

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

DANH MỤC BẢNG, BIỂU

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

MỞ ĐẦU....................................................................................................... 1

1. Lý do chọn đề tài..................................................................................... 1

2. Tính cấp thiết của đề tài.......................................................................... 2

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu........................................................... 3

4. Bố cục luận văn....................................................................................... 4

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN......................................................................... 5

1.1 Khái quát khả năng sử dụng dữ liệu cho bài toán chẩn đoán bệnh....... 5

1.1.1 Cơ sở thực hiện............................................................................. 5

1.1.2 Nguồn dữ liệu hình ảnh hỗ trợ chẩn đoán bệnh Nám má ............ 5

1.1.3 Công nghệ hỗ trợ CĐHA y tế và vai trò của AI............................ 6

1.2 Tổng quan về học máy và trí tuệ nhân tạo ............................................ 8

1.2.1 Tổng quan về học máy .................................................................. 8

1.2.2 Các ứng dụng của học máy........................................................... 9

1.2.3 Tổng quan ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong y khoa........................ 10

1.3 Thuật toán rút trích đặt trưng và nhận dạng đối tượng trong hình ảnh............ 15

1.3.1 Khái quát về trích chọn đặc trưng ảnh và tìm kiếm theo đặc trưng ảnh....15

1.3.2 Đặc trưng nội dung ảnh và tìm kiếm theo đặc trưng nội dung.......... 17

1.3.3 Các phương pháp trích chọn đặc trưng và độ đo tương đồng giữa

các ảnh ..................................................................................................... 21

1.4 Một số ứng dụng điển hình sử dụng dữ liệu hình ảnh trong chẩn đoán

bệnh ........................................................................................................... 28

1.4.1 Công nghệ trí tuệ nhân tạo trong y tế......................................... 28

1.4.2 Những thành tựu bước đầu tại Việt Nam.................................... 29

1.4.3 Ứng dụng “AI Trợ lý bác sĩ trong chẩn đoán hình ảnh”.... Error!

Bookmark not defined.

1.4.4 Ứng dụng của trí tuệ nhân tạo trong chẩn đoán hình ảnh ung thư

tuyến tụy ..................................................................................................... 31

1.5 Tổng quan về bệnh nám má .............................................................. 32

1.5.1 Định nghĩa .................................................................................. 32

1.5.2 Dịch tễ học .................................................................................. 33

CHƯƠNG II: BÀI TOÁN CHẨN ĐOÁN BỆNH NÁM MÁ BẰNG HÌNH

ẢNH ............................................................................................................ 34

2.1 Phát biểu bài toán.............................................................................. 34

2.1.1 Dữ liệu đầu vào........................................................................... 34

2.1.2 Kết quả đầu ra ............................................................................ 36

2.2 Sử dụng yolo rút trích đặc trưng và nhận dạng hình ảnh.................. 38

2.2.1 Giới thiệu chung YOLO .............................................................. 38

2.2.2 Mạng YOLO là gì?...................................................................... 38

2.2.3 Quá trình phát triển của YOLO.................................................. 39

2.2.4 Kiến trúc mạng YOLO ................................................................ 41

2.2.5 Đầu ra của YOLO....................................................................... 44

2.2.6 Dự báo trên nhiều feature map................................................... 46

CHƯƠNG III: XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỌC MÁY VÀ CÀI ĐẶT THỬ

NGHIỆM .................................................................................................... 48

3.1 Mô tả dữ liệu hình ảnh...................................................................... 48

3.2 Xây dựng dữ liệu đầu vào................................................................. 49

3.2.1 Huấn luyện mô hình.................................................................... 49

3.2.2 Gán nhãn dữ liệu ........................................................................ 50

3.3 Xây dựng mô hình. ........................................................................... 51