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专利号: 201811252918X
申请人: 广州大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2025-04-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于粒子群算法优化的卷积神经网络对肺结节识别的方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1、获取病人肺部的CT切片图像;

S2、对CT切片图像进行预处理,将获取的CT切片图像进行标注,形成数据集;

S3、构造卷积神经网络;

S4、使用粒子群算法优化卷积神经网络的超参数;

S5、利用标注好的数据集对优化后的卷积神经网络进行训练;

S6、使用训练完成的卷积神经网络提取肺结节特征;

步骤S4包括:

S41、设置粒子群算法参数:包括粒子数目、粒子的初始速度与位置以及它们的范围、最大迭代次数;

S42、更新粒子群算法,计算更新后粒子的适应度;

粒子群算法的D维空间中有N个粒子,其位置和速度分别如下:第i个粒子的位置:Xi=(xi1,xi2,...,xiD),i=1,2,...,N第i个粒子的速度:Vi=(vi1,vi2,...,viD),i=1,2,...,N将在空间中搜寻到的第i个粒子的最优位置记为:Pibest=(pi1,pi2,...,piD)i=1,2,...,N所有粒子搜索到的全局最优位置记为:Pgbest=(pi1,pi2,...,piD)i=1,2,...,N通过下面两条公式调整自身的速度和位置来达到寻找最优解的目的:其中,c1、c2为认知和社会参数,w为惯性权重,r1、r2为二个随机数;

S43、比较当前粒子适应度和全局历史最优适应度,若当前适应度更优,则全局历史最优的位置为当前粒子位置;当达到最大迭代次数或者适应度误差达到设定的误差时结束迭代,输出全局最优的粒子为最佳的超参数,适用于肺结节分割。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所构造的卷积神经网络包括输入层、隐藏层及输出层,输入层、隐藏层、输出层为完全连接层,输出层采用Softmax作为输出激活函数,隐藏层包括依次连接的卷积层C1、ReLU激活函数、池化层P1、卷积层C2、ReLU激活函数和池化层P2。

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所构造的卷积神经网络中,输出层采用归一化指数函数Softmax作为输出激活函数,数学表达式为:其中,j=1,2,...,N,Softmax输出激活函数将一个含任意实数的K维向量z压缩到另一个K维实向量σ(z)中,使得每一个元素的范围都在(0,1)之间,并且所有元素的和为1。

4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤S4利用粒子群算法优化卷积层C1和卷积层C2中的滤波器数目,并优化隐层的神经元数目、滤波器大小、池化类型及正则化概率。

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤S4通过设置8个粒子坐标进行卷积神经网络的优化;8个粒子坐标分别对应:卷积层C1中滤波器数目、卷积层C2中滤波器数目、隐层的神经元数目、隐层的滤波器大小、训练中批次大小、池化层P1及池化层P2的池化类型、卷积层dropout概率、完全连接层dropout概率。