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Automatic detection of diabetic related retina disease in fundus color images

Laura Juliana Uribe Valencia (2020)

Diabetic retinopathy (DR) is a degenerative visual complication associated with diabetes which is rapidly increasing worldwide and currently is one of the leading causes of blindness and visual impairment in adults. Due to the rapid increase in the number of people who suffer from DR, the available nomber of ophthalmologists won’t be enough to provide proper periodical consultation to all diabetic patients, especially in rural areas. According to current estimates by the International Agency for Prevention of Blindness (IAPB), by 2030 at least 3 million eyes must be evaluated each day (35 tests per second). Even more, given that DR is asymptomatic, when a patient perceives sight difficulties, generally is at a proliferative stage where sight damage can’t be reversed. That is why is recommended to diabetic patients to have frequent eye exam; that is where automatic or semi-automatic image analysis algorithms provide a potential solution. In the present work, new methods to analyze digital fundus images of diabetic patients are proposed. Particularly, several components of an automatic screening system for diabetic retinopathy were developed using algorithms, including segmentation of anatomical structures, lesions and diagnosis. The anatomical retinal structures: optic disc (OD) and macula were the located, exudates the lesions and Diabetic Macular Edema (DME) the diagnosis. Optic disc is relevant for several diagnosis procedures on retinal images including glaucoma and also is of high importance for bright lesion detection of Diabetic Retinopathy by extracting it and avoiding present the essentialfalse positive. The proposed OD lacation approch is base don OD’s characteristic high intensity and novel method for feature’s extraction that aims to represente the essential

elements that define an optic disc by proposing a model for the pixel intensity variations across the optic disc. OD region location in fundus images. The proposed approach was evaluated using four known publicity available datasets: DRIVE, DIARETDB1, DIARETDB0 and e-ophtha-EX. An OD location accuracy of 99.7% is obtained for the combined 341 retinal images of the four publicly datasets. Diabetic Macular Edema is an important complication of DR, occurs when the leakage of blood vessels causes accumulation of fluid in the macula region. In clinical practice, ophthalmologists diagnose DME based on the presence of exudates in the macular neighborhood.

La retinopatía diabética (RD) es una complicación visual degenerativa asociada con la diabetes, enfermedad cuya incidencia está aumentando rápidamente en el mundo y que en la actualidad es una de las principales causas de ceguera y discapacidad visual en la población adulta. Debido al rápido aumento en el número de personas que sufren de RD, en el futuro, el número disponible de oftalmólogos no será suficiente para proporcionar una consulta periódica adecuada a todos los pacientes diabéticos, especialmente en las zonas rurales. Según las estimaciones actuales de la Agencia Internacional para la Prevención de la Ceguera (IAPB), para 2030 se deberán evaluar al menos 3 millones de ojos cada día (35 pruebas por segundo). Adicionalmente, debido a que la RD es asintomática, cuando un paciente percibe dificultades visuales, generalmente se encuentra en una etapa proliferativa donde el daño visual no es reversible. Como método de prevención, se recomienda a los pacientes diabéticos que se realicen exámenes oculares frecuentes, y es allí donde los algo-ritmos de análisis de imágenes automáticos o semiautomáticos brindan una solución potencial. En el presente trabajo, se proponen nuevos métodos para analizar imágenes digitales de fondo de ojo. En particular, se desarrollaron varios componentes para un sistema de detección automática para la retinopatía diabética utilizando algoritmos, incluida la segmentación de estructuras anatómicas, lesiones y diagnóstico. Las estructuras anatómicas localizadas fueron el disco óptico (DO) y la mácula, la lesión detectada los exudados y la enfermedad diagnosticada el Edema Macular Diabético (EMD). El disco óptico es relevante para una variedad de procedimientos de diagnóstico en imágenes de fondo de ojo, incluido el glaucoma; además, su segmentación es de gran importancia en la detección de lesiones brillantes en la retinopatía diabética con el fin de evitar falsos positivos. El enfoque propuesto para la ubicación del DO se basa su característica alta intensidad y en un novedoso método para la extracción de características que tiene como objetivo representar los elementos esenciales que definen un disco óptico. Se propuso un modelo para representar la variación de intensidad de los píxeles horizontalmente pertenecientes al disco óptico. El método propuesto se evaluó utilizando cuatro conjuntos de imágenes disponibles públicamente: DRIVE, DIARETDB1, DIARETDB0 y e-ophtha-EX.

Doctoral thesis

Optics disc Color fundus image Medical image analysis Diabetec macular edema Computer aided diagnosis CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ELECTRÓNICA ELECTRÓNICA

Lattice Algebra Approach to Color Image Segmentation

GONZALO JORGE URCID SERRANO JUAN CARLOS VALDIVIEZO NAVARRO (2012)

This manuscript describes a new technique for segmenting color images in different color spaces based on geometrical properties of lattice auto-associative memories. Lattice associative memories are artificial neural networks able to store a finite set X of n-dimensional vectors and recall them when a noisy or incomplete input vector is presented. The canonical lattice auto-associative memories include the min memory W𝚡𝚡 and the max memory M𝚡𝚡, both defined as square matrices of size n × n. The column vectors of W𝚡𝚡 and M𝚡𝚡, scaled additively by the components of the minimum and maximum vector bounds of X, are used to determine a set of extreme points whose convex hull encloses X. Specifically, since color images form subsets of a finite geometrical space, the scaled column vectors of each memory will correspond to saturated color pixels. Thus, maximal tetrahedrons do exist that enclose proper subsets of pixels in X and such that other color pixels are considered as linear mixtures of extreme points determined from the scaled versions of W𝚡𝚡 and M𝚡𝚡. We provide illustrative examples to demonstrate the effectiveness of our method including comparisons with alternative segmentation methods from the literature as well as color separation results in four different color spaces.

Article

Color image segmentation Color spaces Convex sets Lattice auto-associative memories Linear mixing model Pixel based segmentation Unsupervised clustering CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA ÓPTICA

Lattice Algebra Approach to Color Image Segmentation

GONZALO JORGE URCID SERRANO JUAN CARLOS VALDIVIEZO NAVARRO (2011)

This manuscript describes a new technique for segmenting color images in different color spaces based on geometrical properties of lattice auto-associative memories. Lattice associative memories are artificial neural networks able to store a finite set X of n-dimensional vectors and recall them when a noisy or incomplete input vector is presented. The canonical lattice auto-associative memories include the min memory Wₓₓ and the max memory Mₓₓ, both defined as square matrices of size n × n. The column vectors of Wₓₓ and Mₓₓ, scaled additively by the components of the minimum and maximum vector bounds of X, are used to determine a set of extreme points whose convex hull encloses X. Specifically, since color images form subsets of a finite geometrical space, the scaled column vectors of each memory will correspond to saturated color pixels. Thus, maximal tetrahedrons do exist that enclose proper subsets of pixels in X and such that other color pixels are considered as linear mixtures of extreme points determined from the scaled versions of Wₓₓ and Mₓₓ. We provide illustrative examples to demonstrate the effectiveness of our method including comparisons with alternative segmentation methods from the literature as well as color separation results in four different color spaces.

Article

Color image segmentation Color spaces Convex sets Lattice auto-associative memories Linear mixing model Pixel based segmentation Unsupervised clustering CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA ÓPTICA

Color spaces YCH and YScH for color specification and image processing in multi-core computing and mobile systems

YURIY KOTSARENKO (2013)

Two novel color spaces are described for color specification and image processing using cylindrical variants of YIQ color space. The classical color spaces HSL and HSV do not take human perception into account and are perceptually inaccurate. Perceptually uniform color spaces such as CIELAB and CIELUV are computationally expensive for real-time interactive applications and are difficult to implement. Proposed alternatives in this work provide a reasonable balance between perceptual uniformity, performance and calculation simplicity. They model colors more accurately are fast to compute. Experimental results are provided, where the classical color spaces are compared to the proposed ones in terms of perceptual uniformity, color richness and performance, including numerous benchmarks on multi-core processors and mobile systems such as ultraportable computers and tablets such as iPad. The results provide evidence that the proposed color spaces are better alternatives for computer industry where classical color spaces are currently being used.

En este trabajo dos nuevos espacios de color se describen para especificación de colores y procesamiento de imágenes utilizando la forma cilíndrica del espacio de color YIQ. Los espacios de colores clásicos tales como HSL y HSV no toman en cuenta la visión humana y son perceptualmente inexactos. Los espacios de colores perceptualmente uniformes como CIELAB y CIELUV son muy costosos computacionalmente para aplicaciones interactivas de tiempo real y son difíciles de implementar. Las alternativas propuestas, por otro lado, tienen un balance entre uniformidad perceptual, desempeño y simplicidad de cálculo. Estos espacios modelan colores de forma más exacta y son rápidos de calcular. Los resultados experimentales en este trabajo comparan espacios de colores clásicos con los propuestos en términos de uniformidad, riqueza de colores y desempeño, incluyendo numerosas pruebas de rapidez en procesadores de varios núcleos y sistemas móviles tales como ultra portátiles y los tablets tipo iPad. Los resultados evidencian que los espacios de colores propuestos son mejores alternativas para la industria de computación donde actualmente se utilicen los espacios de colores clásicos.

Article

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS color space, perceived brightness, color selection, image processing, mobile systems, parallel computing, multi-core processors

Effects of Colored Light on Growth and Nutritional Composition of Tilapia, and Biofloc as a Food Source

CARLOS ALBERTO OLVERA OLVERA (2020)

Light stimulation and biofloc technology can be combined to improve the efficiency and

sustainability of tilapia production. A 73-day pilot experiment was conducted to investigate the

effect of colored light on growth rates and nutritional composition of the Nile tilapia fingerlings

(Oreochromis niloticus) in biofloc systems. The effect of colored light on the nutritional composition of

bioflocs as a food source for fish was measured. Three groups were illuminated in addition to natural

sunlight with colored light using RGB light emitting diodes (LEDs) with peak wavelengths ( ) of

627.27 nm for red (R), 513.33 nm for green (G), and 451.67 nm for blue (B) light. LED light intensity

was constant (0.832 mW/cm2), and had an 18-h photoperiod of light per day throughout the study.

The control group was illuminated only with natural sunlight (natural). Tilapia had an average initial

weight of 0.242 g. There was a significant effect of colored light on tilapia growth and composition.

The R group showed the best growth rate, highest survival, and highest lipid content. The B group

showed homogeneous growth with the lowest growth rate and lipid content, but the highest protein

level. On the other hand, the biofloc composition was influenced by the green light in the highest

content of lipids, protein, and nitrogen-free extract.

Producción Científica de la Universidad Autónoma de Zacatecas UAZ

Article

CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA food science sustainable aquaculture fish production LEDs Light Color

CARACTERIZACIÓN POSCOSECHA DE SELECCIONES DE ZAPOTE MAMEY (Pouteria sapota (Jacq.)H. E. Moore

&

Stearn) PROCEDENTES DEL SOCONUSCO, CHIAPAS

JUAN MANUEL VILLARREAL FUENTES EMILIO HERNANDEZ CLARA PELAYO ZALDIVAR OMAR FRANCO MORA (2014)

Frutos de seis selecciones (S) de zapote mamey del Soconusco, Chiapas; fueron cosechados en madurez fisiológica y madurados en condiciones ambientales (23 grados C y 70 % de HR) por 12 d. Las selecciones presentaron valores máximos de respiración de 31 y 44 mL CO 2kg−1 h−1 con producción de etileno entre 175.9 y 375.5 uL kg−1 h−1. Las selecciones S1 y S2 mantuvieron la mayor firmeza (<20 N) después de seis días de evaluación, menor contenido de fenoles totales (0.5-0.6 mg g−1 de peso fresco) y mejores parámetros de color en pulpa (L*=53, C*= 46 y h= 55). El contenido de sólidos solubles en madurez de consumo fue de 17.5 a 23 Brix y el contenido de los azúcares de 122 a 196 mg g−1; en madurez de consumo en las selecciones evaluadas, sin detectar diferencias significativas entre ellas.

Article

CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA Calidad de fruta Respiración Etileno Color Fenoles Firmeza Sólidos solubles

Parámetro CIE (L*, a*, b*) por hojas de caña de azúcar y medidos en longitud de onda que atraen a la mosca pinta Aeneolamia albofasciata (Hemíptera: Cercopidae).

JORGE LUIS LADRÓN DE GUEVARA FUENTES (2015)

Tesis (Maestría en Ciencias, especialista en Agroecosistemas Tropicales).- Colegio de Postgraduados, 2015.

La caña de azúcar forma la agroindustria más importante, durante los ciclos 2014/2015 la derrama económica fue de $49, 008, 560,654.20 mil millones de pesos aproximadamente, los cuales aportan el 26% al PIB. La mosca pinta, puede mermar la producción hasta un 30% lo cual es un golpe grave a la economía del productor, por esta razón es necesario crear trampas que sean más eficientes y selectivas de mosca pinta. Por medio de parámetros con base en CIE (L*, a*, b*) se puede medir el color que crea una longitud de onda que atrae a la mosca pinta. El objetivo fue el de identificar la relación de la acumulación de clorofila con la fertilización y la variedad utilizada que por la incidencia de la luz generan el parámetro CIE (L*, a*, b*) que es más atrayente a la mosca pinta. Se realizaron tres estudios, dos realizados en campo el cual también se aplicaron encuestas y el uno en invernadero para tener el control de las variables de estudio y dosis de fer-tilización. Se determinó que las hojas de caña con parámetros CIE L*= 65.4, a*= -21.97 y b*= 26.19 emiten una longitud de onda menor a 560 nm, que las hace más atrayentes al ataque de la mosca pinta. En cuanto a los productores a muchos les preocupa el crecimiento poblacional de mosca pinta y otros creen que no es una plaga que afecte a sus cultivos. _______________ PARAMETER CIE COLOR (L *, a *, b *) BY SUGAR CANE LEAVES AND MEASURED AT WAVELENGTH THAT ATTRACT THE SPITTLEBUG ADULTS, Aeneolamia albofasciata (Hemiptera : Cercopidae). ABSTRACT: Sugarcane is the most important agro-industry, during cycles 2014 / 2015 the economic impact was $49, 008, 560,654.20 billion pesos, which contribute 26% to GDP. Spittlebug adulta can reduce the production up to 30% which is a serious problem to the economy of the sugarcane producer and mills, for this reason it is necessary to create traps that are more efficient and selec-tive to spittlebug adults. Using parameters based on CIE (L *, a *, b *) color that creates a wave-length that attracts the spittlebug adults can be measured. Aimed to the identify the relationship of the accumulation of chlorophyll with fertilization and used variety generated by the incidence of light by the CIE parameter (L *, a *, b *) which is more attractive to the spittlebug adults. Three studies were carry out, two in field which also applied surveys and one in a greenhouse were to take control of the variables of study and dose of fertilization. We determined than leaves of sugarcane with parameters CIE L * = 65.4, to * = - 21.97 and b * = 26.19 emit a wave-length less than 560 nm, which makes them more attractive to the spittlebug adults attack. As for the producers of spittlebug adults population growth worries many and others believe that it is not a pest affecting their crops.

Master thesis

CIE (L*, a*, b*) Clorofila Color Caña Trampa Chlorophyll Cane Trap Agroecosistemas Tropicales Maestría CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA CIENCIAS AGRARIAS AGRONOMÍA PARASITOLOGÍA VEGETAL

CARACTERIZACIÓN POSCOSECHA DE SELECCIONES DE ZAPOTE MAMEY (Pouteria sapota (Jacq.)H. E. Moore

&

Stearn) PROCEDENTES DEL SOCONUSCO, CHIAPAS

JUAN MANUEL VILLARREAL FUENTES EMILIO HERNANDEZ CLARA PELAYO ZALDIVAR OMAR FRANCO MORA (2014)

Frutos de seis selecciones (S) de zapote mamey del Soconusco, Chiapas; fueron cosechados en madurez fisiológica y madurados en condiciones ambientales (23 grados C y 70 % de HR) por 12 d. Las selecciones presentaron valores máximos de respiración de 31 y 44 mL CO 2kg−1 h−1 con producción de etileno entre 175.9 y 375.5 uL kg−1 h−1. Las selecciones S1 y S2 mantuvieron la mayor firmeza (<20 N) después de seis días de evaluación, menor contenido de fenoles totales (0.5-0.6 mg g−1 de peso fresco) y mejores parámetros de color en pulpa (L*=53, C*= 46 y h= 55). El contenido de sólidos solubles en madurez de consumo fue de 17.5 a 23 Brix y el contenido de los azúcares de 122 a 196 mg g−1; en madurez de consumo en las selecciones evaluadas, sin detectar diferencias significativas entre ellas.

Article

CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA Calidad de fruta Respiración Etileno Color Fenoles Firmeza Sólidos solubles

USO DE MALLAS SOMBRA: UNA ALTERNATIVA PARA LA PRODUCCIÓN DE TOMATE CHERRY

CESAR MARQUEZ QUIROZ ADALBERTO BENAVIDES MENDOZA MARIO ERNESTO VAZQUEZ BADILLO Efraín de la Cruz Lázaro MAXIMIANO ANTONIO ESTRADA BOTELLO (2014)

El uso de mallas sombra en la horticultura protegida es una técnica económica empleada para mejorar la radiación y evitar incrementos de temperatura. En la presente investigación se evaluó el efecto del uso de mallas sombra de cuatro colores (azul, negra, roja y perla) en la producción de tomate cherry. El rendimiento en la malla sombra de color perla se incrementó 116.66 % en comparación al rendimiento obtenido bajo la malla sombra de color negro y 122.85 % en comparación con el rendimiento obtenido en el testigo (sin malla). De acuerdo a los resultados de este estudio, la malla sombra perla se considera una alternativa viable para la producción de tomate cherry.

Article

CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA Color Cultivo protegido Película foto selectiva Rendimiento Solanum lycopersicum var Cerasiforme

Influencia de los factores climáticos sobre el color y el perfil de antioxidantes en las mieles tabasqueñas

MARTHA MARIA LOPEZ GONZALEZ (2014)

Tesis (Maestría en Ciencias, especialista en Producción Agroalimentaria en el Trópico).- Colegio de Postgraduados, 2014.

La miel es un líquido complejo natural, dulce y viscoso producido por las abejas a partir del néctar de flores y exudados de plantas. Debido a que México posee una gran biodiversidad de plantas, las mieles podrían presentar propiedades biológicas relevantes, las cuales se encuentran fuertemente vinculadas con el origen floral, ambiente y factores climáticos. El objetivo del presente trabajo fue determinar la actividad antioxidante, el perfil de los compuestos fenólicos, y el origen botánico de las mieles tabasqueñas y cómo influyen los factores climáticos de precipitación y temperatura sobre estos. Se seleccionaron cinco regiones del estado de Tabasco (Chontalpa, Centro, Pantanos, Sierra y Ríos). El contenido total de fenoles solubles, el contenido de flavonoides totales, análisis de compuestos fenólicos, actividad antioxidante y el color variaron entre regiones. El nivel de fenoles solubles totales y flavonoides totales fue más alto en la miel multifloral de la región del Centro y de la Chontalpa, respectivamente. Cinco grupos de compuestos fenólicos se identificaron en las muestras de miel: cinco ácidos cinámicos, tres ácidos benzoicos, cuatro flavonoles, un flavonol, y una flavona. Los valores de ABTS y DPPH en la miel de cada región fueron 29.0-71.5 μM Trolox / 100 g, y 15.7 a 57.2 μM Trolox / 100 g, respectivamente. El contenido de fenoles solubles totales, flavonoides totales y color, se relacionan estrechamente con la actividad antioxidante de la miel. Los compuestos fenólicos son los responsables de la actividad antioxidante de la miel, encontrándose que la miel de es una buena fuente de antioxidantes. Las características geográficas y climatológicas, tales como la temperatura y la precipitación, tienen influencia sobre la vegetación (flora néctar-polinífera), por lo que la composición química y polínica de la miel puede cambiar y por lo tanto el color y el perfil de antioxidantes pueden ser afectados. _______________ INFLUENCE OF CLIMATIC FACTORS ON THE COLOR AND PROFILE OF ANTIOXIDANTS IN HONEYS FROM TABASCO. ABSTRACT: Honey is a sweet and viscous fluid natural complex produced by bees from the nectar of flowers and plant exudates. In spite of Mexico has a great diversity of plants, honeys could present relevant biological properties, which are strongly linked to the floral origin, environment and climatic factors. The aim of this study was to determine the antioxidant activity, profile of phenolic compounds and botanical origin of honey from Tabasco and how they are influenced by climatic factors as precipitation and temperature. Five regions of the state of Tabasco were selected in order to realize this research: Chontalpa, Centro, Sierra, Pantanos y Rios. As a result it was gotten that the total soluble phenols, total flavonoid content, analysis of phenolic compounds, antioxidant activity and color varied between regions. The level of total soluble phenols and total flavonoids was higher in the multi-flower honey from the region of Center and Chontalpa respectively. Five groups of phenolic compounds were identified in the honey samples: five cinnamic acids, three benzoic acids, four flavonols, a flavonol and a flavone. ABTS and DPPH values in honey from each region were 29.0-71.5 mM Trolox / 100 g, and 15.7 to 57.2 mM Trolox / 100 g, respectively. The content of total soluble phenols, total flavonoids and color, are closely related to the antioxidant activity of honey. Phenolic compounds are responsible for the antioxidant activity of honey, finding that honey Tabasco is a good source of antioxidants. The geographical and climatic features such as temperature and precipitation, influence vegetation (flora nectar-polinífera), so that the chemical composition of honey and pollen can change and therefore the color and antioxidant profile may be affected.

Master thesis

Actividad antioxidante Color Flavonoides totales Compuestos fenólicos Antioxidant activity Total flavonoids Phenolics Producción Agroalimentaria en el Trópico Maestría CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA