基于AdaBoost和深度学习的红外乳腺癌检测方法研究

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:besunqz
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
红外热图乳腺癌检测是依据人体乳腺癌异常部位的热特征,利用红外热图分析和模式分类方法,检测、定位和识别乳腺癌的一种早期疾病筛查与诊断新技术,具有直观、无损和能预测“未病”等优点,可用于乳腺癌和疼痛疾病等常见疾病的筛查和辅助诊断。然而在临床应用中,人体红外热图不仅几何与灰度分辨率较低,而且,受成像环境和个体变化的影响,使得红外热图的类间差异较小,类内差异较大,导致乳腺癌检测与分类的精度较低、假阳性率高。因此,如何准确、可靠地检测和识别乳腺癌部位的稳定不变特征仍是红外热图乳腺癌早期筛查与诊断技术研究的热点和难点。  本文通过计算原图和差图本身以及他们的纹理特征的信噪比(SNR)发现,差图纹理特征的SNR是图像本身SNR值的5.83866倍,较大的SNR值代表更大的类间差异和更小的类内差异,说明差图像纹理特征对于红外乳腺癌分类问题具有良好的稳定性,因此本文提出了一种基于差图像共生矩阵纹理特征的分析方法。首先利用红外热像图与基准热图(健康乳腺的平均图)相减得到差图,增大类间差异,然后对差图提取6个灰度共生矩阵特征与5个灰度游程矩阵特征。最后,对94幅乳腺红外热图做分类试验。利用SVM对差图纹理特征进行分类试验,分类的准确率为73.4%,比直接对原图纹理特征进行分类,准确率提高了10.6%,体现了差图纹理特征具有更强的可分性。  对于SVM分类时特征间互相干扰影响分类性能的问题,本文采用AdaBoost集成学习方法,通过改变权值达到特征选择的效果而不丢弃特征,在提高分类性能的同时具有良好的泛化能力。用基于SVM的AdaBoost对差图纹理特征做分类试验,分类准确率进一步提高为87.2%。与现有文献中提到的两种方法对比,差图像纹理特征和基于SVM的AdaBoost分类器也显出了更加优越的分类性能。  鉴于深度学习可以发现并刻画问题内部复杂的结构,找到比传统机器学习方法更稳定合适的特征,以及学习方法对其他疾病的可迁移性,本文尝试使用基于深度特征学习的小样本红外乳腺癌检测方法。采用数据增强、迁移学习、半监督阶梯网络等方法克服样本不足的问题。对94个有标签样本进行分类试验,针对ImageNet对红外图片迁移性不足的问题,换用乳腺MRI数据对改进的VGG16模型预训练再迁移到红外图片上并微调得到了79.13%的分类精度;增加570个无标签数据以后,使用半监督阶梯网络在batch Normalization的帮助下,在测试集上得到了89.55%的分类精度。  本文提出的对红外差图进行乳腺癌检测的AdaBoost集成学习方法,提高了现有算法的分类性能并具有良好的泛化能力。此外,提出的小样本深度学习方法获得了更好的分类精度,并且所学模型对其他疾病的红外筛查也具有良好的迁移价值。对摆脱目前乳腺癌红外热图筛查中依赖专家读图的限制具有重要意义。
其他文献
该文是广东省十五专项课题"基于DSP处理的电力谐波与功率因数综合质量控制系统的研制"的主要研究内容之一.论文的主要内容集中在无功功率的实时检测与快速补偿.首先,作者介绍
离散余弦变换(DCT)及其反变换(IDCT)在图像编解码方面应用十分广泛,至今已被JPEG、MPEG1、MPEG2、MPEG4和H26x等国际标准所采用。由于其计算量较大,软件实现往往难以满足实时
对于生物模式的研究,生物实验的这种研究手段固然是必须的,但是生物实验从时间和经济成本来说都是一个很大的支出,苛刻的生物实验条件给实验结果带来了很多的不确定性,因此采用生
多模态优化算法广泛应用于机械设计、电磁设计、电力系统规划以及蛋白质结构预测等领域。本文主要针对多模态优化算法中小生境问题,进化算法早熟等问题展开研究,同时,在进化
随着Internet技术的发展和普及,基于Web的Browse/Server应用系统不断发展,许多传统信息系统也转移到Internet/Intranet上执行,因此对应用系统的要求也越来越严格,要求其具备高度的
异步电动机直接转矩控制(DTC)变频调速技术是继矢量控制变频调速技术之后发展起来的一种新型变频调速技术。它以其新颖的控制思想,简洁明了的系统结构,优良的静、动态性能得到了迅速的发展。 本文首先简要地介绍了直接转矩控制的原理和基本结构,对异步电机的三种磁链模型进行了仿真对比,并在电压-转速(u-n)磁链模型中引入PI调节器对由于定子压降而造成的磁链失真进行动态补偿,获得了良好的磁链和转矩响应。
人类的很多研究都是以延伸人类能力为目的的,早期的工作是在体力上的延伸,计算机发明以来,就拓展到对人类脑力和感知能力的延伸上。对人类视觉感知能力的计算机模拟导致了计算机
随着Internet互联网的发展,网络化控制已成为当今控制系统发展的一个新方向。本文以网络机器人应用为背景,在传统服务器方法的基础上,设计提出了一种面向网络化控制的新型嵌
在数字视频技术迅速发展的今天,人们的工作和生活都越来越要求电子设备具有较强的数据处理功能。 这篇硕士论文的研究工作就是围绕基于DSP芯片TMS320DM270的数字视频展台的设
随着计算机、微电子、自动控制等技术的发展,作为信息处理的重要手段,数据采集技术正在向集成化、数字化、标准化方向发展.市场上的数据采集装置一般是基于PCI和ISA总线的,这