1.一种基于改进的3D CNN网络的阿尔茨海默病分类方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)使用3D CNN建模:首先构建包含六个模块的2D的VGG网络模型,再将其中的2D CNN部分替换为3D CNN,将2D Maxpooling层替换为3D Maxpooling层,形成 3D VGG网络模型;
所述3D VGG网络模型的第一个模块包含两层5*5*5的卷积层,第二个模块包含两层3*3*3的卷积层,第三、第四、第五个模块均包含三层3*3*3的卷积层;最后,修改第六个模块,即分类层,添加3个维度分别为2048、1024、3的全连接层;
(2)优化模型结构:在3D VGG网络模型的前五个模块的3D CNN层之后先添加批量归一化层,然后再添加跳跃连接,将前一个模块提取的数据特征经过1×1×1的卷积处理,并进行批量归一化后,与当前模块提取的数据特征相加,作为下一个模块的输入;
(2.1)在每个模块的每个卷积层后添加批量归一化层,即为输入激活函数的特征xl进行如下公式的归一化其中xl表示第l层卷积的输出特征图,μ为输入特征图沿着通道方向计算的平均数,σ为输入特征图沿着通道方向计算的方差;公式中的ε是一个为了归一化后的数值稳定而设置的常量,加入的缩放变量γ和平移变量β为BN层可训练的参数;
(2.2)将来自第i-1个模块的输出特征图xi-1输入第i个模块,经过步骤(2.1)处理得到第i个模块的输出特征图xi,再将xi-1输入到跳跃连接进行处理,则得到分支特征ri,对输出特征图xi和分支特征ri进行如下公式的叠加,得到输出特征H(xi):将H(xi)输入第i个模块的最后一个3D Maxpooling层,得到该模块的输出特征,即第i+1个模块的输入特征;
(3)从阿尔兹海默症神经成像计划数据集选取核磁共振数据,并对数据进行预处理,再划分成训练集和测试集;
(4)模型训练:将步骤(3)处理得到的训练集数据输入步骤(2)得到的模型,进行迭代,每次迭代后计算模型分类的准确率,并保留到当前迭代为止准确率最高的模型参数;达到设定的迭代次数后,输出模型参数;
(5)将待分类的测试集数据输入步骤(4)保存的最优网络模型中,得到对应的分类结果。
2.根据权利要求1所述的基于改进的3D CNN网络的阿尔茨海默病分类方法,其特征在于,所述的步骤(1)中,3D CNN层对输入的核磁共振数据作如下处理,得到特征图xl:其中,xl(a,b,c)为第l层卷积的输出特征图的像素点,(a,b,c)为点坐标,(d,e,f)表示特征图尺寸,K表示卷积核,其尺寸为SizeK=k×k×k。