• Non ci sono risultati.

A SVM-Based Three-Dimensional Multi-Resolution Approach for Biomedical Inverse Scattering Problems

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Condividi "A SVM-Based Three-Dimensional Multi-Resolution Approach for Biomedical Inverse Scattering Problems"

Copied!
3
0
0

Testo completo

(1)

UNIVERSITY

OF TRENTO

DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA E SCIENZA DELL’INFORMAZIONE 38123 Povo – Trento (Italy), Via Sommarive 14

http://www.disi.unitn.it

A SVM-BASED THREE-DIMENSIONAL MULTI-RESOLUTION APPROACH FOR BIOMEDICAL INVERSE SCATTERING PROBLEMS

F. Viani, M. Donelli, P. Rocca, A. Massa

January 2011

(2)
(3)

A SVM‐Based Three‐Dimensional Multi‐Resolution Approach   for Biomedical Inverse Scattering Problems    F. Viani, M. Donelli, P. Rocca, and A. Massa  ELEDIA Research Group @ DIT, University of Trento, Via Sommarive 14, I‐38050 Trento, Italy    In the last few years, microwave imaging techniques have been successfully used to provide the  spatial  distribution  of  tissues.  In  particular,  because  of  the  significant  contrast  of  the  dielectric  properties  between  the  normal  tissue  and  the  malignant  tissue  at  microwave  frequencies,  microwave methods seem to be very promising diagnosis methods for the early cancer detection  [1].  The  cancer  detection  problem  can  be  reformulated  in  terms  of  an  inverse  scattering  one  where  the  problem  unknowns  (i.e.,  the  presence,  the  position,  its  dimensions,  and  the  characteristics  of  the  malignant  region)  are  obtained  starting  from  the  measurement  of  the  electromagnetic interactions between the biological specimen under investigation and a probing  electromagnetic  source.  However,  although  inverse  scattering  methods  are  very  promising,  unfortunately their practical application is strongly limited by the need of 3D reconstructions, high  spatial resolutions, and fast processing. An alternative to use inverse scattering techniques lies in  considering  learning  by  example  techniques.  In  such  a  case,  the  detection  problem  is  reformulated  into  a  classi?cation  one,  where  the  data  (i.e.,  the  measures  of  the  scattered  field  collected  in  an  external  spatial  region  called  observation  domain)  and  the  unknowns  (i.e.,  the  geometrical  and  dielectric  characteristics  of  the  malignant  tissue)  are  related  by  means  of  a  transfer function estimated through an on‐line procedure called training phase. The approaches  based  on  neural  networks  (NN)  [2]  and  support  vector  machine  (SVM)  have  been  satisfactorily  applied  in  various  and  complex  electromagnetic  problems.  In  this  paper,  an  integrated  strategy  based  on  a  SVM  classifier  and  on  an  iterative  multi‐zooming  procedure  is  proposed.  After  the  training  procedure,  which  can  be  performed  once  and  on‐line,  the  geometrical  and  dielectric  characteristics  of  the  malignant  region  are  estimated  in  real  time  and  with  a  limited  amount  of  computational resources. In particular, a succession of approximations of a probability map of the  presence of malignant tissue is determined starting from the same training set. At each step, the  spatial resolution is increased in a limited set of spatial regions (called "regions of interest", ROIs)  defined at the previous zooming step and characterized by a greater value (with 

respect  to  the  remaining  part  of  the  investigation  domain)  of  the  occurrence  probability  of  a  malignant  tissue.  The  multi‐step  procedure  is  stopped  when  a  detailed  spatial  reconstruction  is  reached  in  the  ROIs.  Because  of  the  favorable  trade‐off  among  computational  complexity  and  spatial  resolution,  the  proposed  method  seems  to  be  suitable  for  real  time  detection  of  cancer  regions.  Therefore,  to  preliminary  assess  the  effectiveness  and  the  potentialities  of  method,  a  large number of numerical experiments has been performed and a representative set of results  concerning  different  kind  of  patologies  both  in  noiseless  and  noisy  conditions  is  reported  and  discussed. 

 

REFERENCES 

1.  Y. Xie, B. Guo, L. Xu, J. Li, and P. Stoica, "Multistatic adaptive microwave imaging for early breast cancer  detection," IEEE Transactions on Biomedical Engineering, vol. 53, no. 8, pp. 1647‐1657, Aug. 2006.  2.  I.  T.  Rekanos,  "Neural‐network‐based  inverse‐scattering  technique  for  online  microwave  medical 

Riferimenti

Documenti correlati

De hecho, 2666 que, como sabemos, es novela políglota y culturalmente policéntrica donde las haya, tan abrumadoramente abarcadora (all over the place) que parece

Mario foi descrito por seu próprio filho, Martín Arregui, como alguém “fuerte, desordenado, viviendo solo em medio de libros, botas invariablemente embarradas,

25 ACEGCM. Tomo II, pp. Tomo II, pp.. Em suma, sua preferência pela América do Sul baseava-se na potencialidade de seus mercados para produtos hispânicos

A partir de la figura de "el museo y la enciclopedia" nos permitiremos leer a Borges desde Barnes y viceversa, haciendo hincapié en la relativización de

Seppur secondo modalità differenti, in Italia già dallo scorcio degli anni Sessanta – proprio parallelamente alla diffusione dell’uso della fotografia e del video, strumenti

Per questioni di fruibilità del percorso, il film non è naturalmente restituito nella sua interezza: in un’esplicita gerarchia imposta tra moda e cinema, la prima detta infatti

Tuttavia, come gli autori efficacemente dimostra- no nell’introduzione, queste discipline condividono un comune nesso problematico: la necessità di analizzare criticamente

Although there was no significant difference between the two groups, in terms of age, gender, residence, education, income, and therapy received in hospi- tal and of that