Deep CNN Model for Non-Screen Content and Screen Content Image Quality Assessment

In the current world, user experience in various platforms matters a lot for different organizations. But providing a better experience can be challenging if the multimedia content on online platforms is having different kinds of distortions which impact the overall experience of the user. There can be various reasons behind distortions such as compression or minimal lighting condition while taking photos. In this work, a deep CNN-based Non-Screen Content and Screen Content NR-IQA framework is proposed which solves this issue in a more effective way. The framework is known as DNSSCIQ. Two different architectures are proposed based upon the input image type whether the input is a screen content or non-screen content image. This work attempts to solve this by evaluating the quality of such image

A Survey on Deep Learning in Medical Image Analysis

Deep learning algorithms, in particular convolutional networks, have rapidly become a methodology of choice for analyzing medical images. This paper reviews the major deep learning concepts pertinent to medical image analysis and summarizes over 300 contributions to the field, most of which appeared in the last year. We survey the use of deep learning for image classification, object detection, segmentation, registration, and other tasks and provide concise overviews of studies per application area. Open challenges and directions for future research are discussed.Comment: Revised survey includes expanded discussion section and reworked introductory section on common deep architectures. Added missed papers from before Feb 1st 201

Machine Learning and Deep Learning Approaches for Brain Disease Diagnosis : Principles and Recent Advances

This work was supported in part by the National Research Foundation of Korea-Grant funded by the Korean Government (Ministry of Science and ICT) under Grant NRF 2020R1A2B5B02002478, and in part by Sejong University through its Faculty Research Program under Grant 20212023.Peer reviewedPublisher PD

Entropy in Image Analysis II

Image analysis is a fundamental task for any application where extracting information from images is required. The analysis requires highly sophisticated numerical and analytical methods, particularly for those applications in medicine, security, and other fields where the results of the processing consist of data of vital importance. This fact is evident from all the articles composing the Special Issue "Entropy in Image Analysis II", in which the authors used widely tested methods to verify their results. In the process of reading the present volume, the reader will appreciate the richness of their methods and applications, in particular for medical imaging and image security, and a remarkable cross-fertilization among the proposed research areas

The Effectiveness of Transfer Learning Systems on Medical Images

Deep neural networks have revolutionized the performances of many machine learning tasks such as medical image classification and segmentation. Current deep learning (DL) algorithms, specifically convolutional neural networks are increasingly becoming the methodological choice for most medical image analysis. However, training these deep neural networks requires high computational resources and very large amounts of labeled data which is often expensive and laborious. Meanwhile, recent studies have shown the transfer learning (TL) paradigm as an attractive choice in providing promising solutions to challenges of shortage in the availability of labeled medical images. Accordingly, TL enables us to leverage the knowledge learned from related data to solve a new problem. The objective of this dissertation is to examine the effectiveness of TL systems on medical images. First, a comprehensive systematic literature review was performed to provide an up-to-date status of TL systems on medical images. Specifically, we proposed a novel conceptual framework to organize the review. Second, a novel DL network was pretrained on natural images and utilized to evaluate the effectiveness of TL on a very large medical image dataset, specifically Chest X-rays images. Lastly, domain adaptation using an autoencoder was evaluated on the medical image dataset and the results confirmed the effectiveness of TL through fine-tuning strategies. We make several contributions to TL systems on medical image analysis: Firstly, we present a novel survey of TL on medical images and propose a new conceptual framework to organize the findings. Secondly, we propose a novel DL architecture to improve learned representations of medical images while mitigating the problem of vanishing gradients. Additionally, we identified the optimal cut-off layer (OCL) that provided the best model performance. We found that the higher layers in the proposed deep model give a better feature representation of our medical image task. Finally, we analyzed the effect of domain adaptation by fine-tuning an autoencoder on our medical images and provide theoretical contributions on the application of the transductive TL approach. The contributions herein reveal several research gaps to motivate future research and contribute to the body of literature in this active research area of TL systems on medical image analysis

Reconstruction from Spatio-Spectrally Coded Multispectral Light Fields

In dieser Arbeit werden spektral codierte multispektrale Lichtfelder, wie sie von einer Lichtfeldkamera mit einem spektral codierten Mikrolinsenarray aufgenommen werden, untersucht. Für die Rekonstruktion der codierten Lichtfelder werden zwei Methoden entwickelt und im Detail ausgewertet. Zunächst wird eine vollständige Rekonstruktion des spektralen Lichtfelds entwickelt, die auf den Prinzipien des Compressed Sensing basiert. Um die spektralen Lichtfelder spärlich darzustellen, werden 5D-DCT-Basen sowie ein Ansatz zum Lernen eines Dictionary untersucht. Der konventionelle vektorisierte Dictionary-Lernansatz wird auf eine tensorielle Notation verallgemeinert, um das Lichtfeld-Dictionary tensoriell zu faktorisieren. Aufgrund der reduzierten Anzahl von zu lernenden Parametern ermöglicht dieser Ansatz größere effektive Atomgrößen. Zweitens wird eine auf Deep Learning basierende Rekonstruktion der spektralen Zentralansicht und der zugehörigen Disparitätskarte aus dem codierten Lichtfeld entwickelt. Dabei wird die gewünschte Information direkt aus den codierten Messungen geschätzt. Es werden verschiedene Strategien des entsprechenden Multi-Task-Trainings verglichen. Um die Qualität der Rekonstruktion weiter zu verbessern, wird eine neuartige Methode zur Einbeziehung von Hilfslossfunktionen auf der Grundlage ihrer jeweiligen normalisierten Gradientenähnlichkeit entwickelt und gezeigt, dass sie bisherige adaptive Methoden übertrifft. Um die verschiedenen Rekonstruktionsansätze zu trainieren und zu bewerten, werden zwei Datensätze erstellt. Zunächst wird ein großer synthetischer spektraler Lichtfelddatensatz mit verfügbarer Disparität Ground Truth unter Verwendung eines Raytracers erstellt. Dieser Datensatz, der etwa 100k spektrale Lichtfelder mit dazugehöriger Disparität enthält, wird in einen Trainings-, Validierungs- und Testdatensatz aufgeteilt. Um die Qualität weiter zu bewerten, werden sieben handgefertigte Szenen, so genannte Datensatz-Challenges, erstellt. Schließlich wird ein realer spektraler Lichtfelddatensatz mit einer speziell angefertigten spektralen Lichtfeldreferenzkamera aufgenommen. Die radiometrische und geometrische Kalibrierung der Kamera wird im Detail besprochen. Anhand der neuen Datensätze werden die vorgeschlagenen Rekonstruktionsansätze im Detail bewertet. Es werden verschiedene Codierungsmasken untersucht -- zufällige, reguläre, sowie Ende-zu-Ende optimierte Codierungsmasken, die mit einer neuartigen differenzierbaren fraktalen Generierung erzeugt werden. Darüber hinaus werden weitere Untersuchungen durchgeführt, zum Beispiel bezüglich der Abhängigkeit von Rauschen, der Winkelauflösung oder Tiefe. Insgesamt sind die Ergebnisse überzeugend und zeigen eine hohe Rekonstruktionsqualität. Die Deep-Learning-basierte Rekonstruktion, insbesondere wenn sie mit adaptiven Multitasking- und Hilfslossstrategien trainiert wird, übertrifft die Compressed-Sensing-basierte Rekonstruktion mit anschließender Disparitätsschätzung nach dem Stand der Technik

Reconstruction from Spatio-Spectrally Coded Multispectral Light Fields

In dieser Arbeit werden spektral kodierte multispektrale Lichtfelder untersucht, wie sie von einer Lichtfeldkamera mit einem spektral kodierten Mikrolinsenarray aufgenommen werden. Für die Rekonstruktion der kodierten Lichtfelder werden zwei Methoden entwickelt, eine basierend auf den Prinzipien des Compressed Sensing sowie eine Deep Learning Methode. Anhand neuartiger synthetischer und realer Datensätze werden die vorgeschlagenen Rekonstruktionsansätze im Detail evaluiert