《基於增強 AlexNet 的深度學習的阿爾茨海默病的早期診斷》論文淺析

本篇論文是發表於2017年6月,使用深度學習的方法來對阿爾茲海默症進行診斷!主要的點在以下幾個方面,當然了,這是對於我這個新手菜鳥的主要點,對於大佬可以無視的!(以下記錄只是本人的學習筆記,粗糙之處多有擔待

  1. MRI圖像的張量表示

  2. 數據集和預處理

  3. AlexNet網絡及其改進增強的網絡模型

MRI圖像的張量表示

張量是高維數據的表示形式,是矩陣的高維推廣。標量可以看作是零階張量,矢量是一階張量,矩陣是二階張量。張量是矩陣的推廣,因此它也滿足一些矩陣的性質。
Tucker 分解是張量分解的一種,它可以得到一個核心張量和一系列正交矩陣。 Tucker 分解的概念最初是在研究心理學時提出的,然後逐漸被應用在許多學科中間。Tucker 分解的優勢在於減少像素之間的信息損失。在高維圖像中,核心張量保證了原張量的重要信息不會丟失。Tucker 分解在數據挖掘、數據壓縮中有很多成功應用。其函數可以表示爲:
在這裏插入圖片描述
其中 , w 是要被 Tucker 分解的張量, G 是核心張量,A1,A2,… ,An 是一系列正交矩陣。
MRI圖像都是三維的,但是深度學習處理的圖片都是二維的,這就要求我們對圖像進行降維,但是在降維的時候要減少圖像降維的損失,這就想到了Tucker分解。
在這裏插入圖片描述
tucker分解有個core tensor,你可以把它類比成pca中的主成分因子,它可以體現原tensor(張量)的大部分性質。

數據集和預處理

實驗數據是從阿爾茨海默病神經影像學網站得到的 (ADNl)。針對 AD 的心理測試主要包括臨牀癡呆評定量表 (Clinical dementia rating, CDR) [25J 和簡易精神狀態檢查表 (mini-mental state examination, MMSE) [町,這兩類表可以作爲 AD 的心理學診斷標準。
在這裏插入圖片描述
使用醫學軟件MRIcron 進行了數據集的顫選。然後,將經過分解的 MRI 圖像的大小調整爲 256 養 256 0 實驗選用了大腦的冠狀位,這是因爲醫生在確診 AD 時更多是根據冠狀位圖。

AlexNet網絡及其改進增強的網絡模型

在這裏插入圖片描述
這是AlexNet的網絡結構圖,AlexNet 有八層結構,前五層構建的是卷積神經網絡,第六層到第八層爲傳統神經網絡。第一層和第二層都使用了卷積、 ReLU、池化、標準化操作。第三層和第四層參數相同,都使用了卷積和 ReLU 操作。第五層使用了卷積、 ReLU、池化操作。操作後的結果輸入到傳統的神經網絡中,最後三層使用全連接的網絡結構。最後運用softmax(解決多分類問題)迴歸函數得到分類值。
經過閱讀文獻發現在原 AlexNet 模型的第三層和第四層對 AD , MCI 和 HC 提取特徵的能力最強。(其實我並不知道這是咋來的,論文上只有這一句話)。論文總共改進了4種網絡,都是圍繞着第三層和第四層進行修改,修改參數或者添加相同參數的層來檢驗是否優化得當。
最後得到的增強型AlexNet結構參數如下圖:
在這裏插入圖片描述
這是把第三層和第四層的卷積核的個數進行了修改。

這就是這篇論文的看點了,其他的基本上沒啥可以說的了。這也只是我學習的一個筆記,多爲摘抄和記錄,不是本人所創新,大家可以搜索原文進行細看。

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