Aprendizaje computacional y morfología matemática aplicados al procesamiento de imágenes biomédicas

Abstract

El Procesamiento Digital de Imágenes (PDI) es una subdisciplina aplicada del procesamiento digital de señales. La morfología matemática es una técnica no lineal de PDI que sirve para el procesamiento y análisis de imágenes. Esta técnica se compone de dos operaciones fundamentales que son la erosión y la dilatación. En base a secuencias de estas operaciones se pueden diseñar algoritmos morfológicos de manera heurística. El principal problema del diseño heurístico es que los resultados están altamente condicionados a la experiencia del diseñador de naturaleza subjetiva. En esta tesis se propone un nuevo paradigma para el diseño automático de operadores morfológicos invariantes ante traslaciones y localmente definidos por medio de una ventana, llamados W-operadores. El paradigma propuesto consiste en definir y representar a un W-operador para clasificación y segmentación mediante un sistema de reconocimiento de patrones. Esta tesis está compuesta por siete capítulos. En el capítulo I se presentan las definiciones necesarias y se formula a nivel teórico el problema del diseño automático de W-operadores. En el capítulo II se realiza una revisión bibliográfica exhaustiva y un análisis teórico de los métodos propuestos en la literatura científica para el diseño de W-operadores. En el capítulo III se propone y analiza el nuevo paradigma para el diseño de W-operadores basado en el uso de teoría de reconocimiento de patrones. En el capítulo IV se propone y testea un nuevo método para el procesamiento de imágenes binarias basado en redes neuronales tipo feed-forward. Luego, en el capítulo V se extiende el método propuesto para imágenes binarias al caso donde las imágenes a procesar son imágenes en escala de grises. En este capítulo se aplica, evalúa, y realizan comparaciones del método propuesto en la segmentación de imágenes médicas. En el capítulo VI se extienden el método propuesto al caso donde las imágenes a procesar son imágenes color RGB. En este capítulo también se aplica el método propuesto a un problema de segmentación de imágenes médicas. Finalmente, en el capítulo VII se presenta una discusión, conclusiones, y trabajo futuro.