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一种基于深度学习的皮肤病图片病变类型分类方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2018-12-13
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2019-04-12
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2021-02-09
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2038-12-13
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201811524821.X 申请日 2018-12-13
公开/公告号 CN109493342B 公开/公告日 2021-02-09
授权日 2021-02-09 预估到期日 2038-12-13
申请年 2018年 公开/公告年 2021年
缴费截止日
分类号 G06T7/00G06T7/11G06K9/62G06N3/08 主分类号 G06T7/00
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 0
权利要求数量 1 非专利引证数量 1
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证 1、CN 108427963 A,2018.08.21CN 108734138 A,2018.11.02CN 107909566 A,2018.04.13CN 108022647 A,2018.05.11CN 108596273 A,2018.09.28何雪英 等.基于深度卷积神经网络的色素性皮肤病识别分类《.计算机应用》.2018,第38卷(第11期),;
引用专利 被引证专利
专利权维持 4 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 杭州电子科技大学 当前专利权人 杭州电子科技大学
发明人 方健男、端阳、孙玲玲 第一发明人 方健男
地址 浙江省杭州市下沙高教园区2号大街 邮编 310018
申请人数量 1 发明人数量 3
申请人所在省 浙江省 申请人所在市 浙江省杭州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
杭州君度专利代理事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
朱月芬
摘要
本发明公开了一种基于深度学习的皮肤病图片病变类型分类方法,本方法在现有ResNet50和InceptionV3网络的基础上设计了一种专门针对皮肤病变图片分类的模型算法,该模型在使用相关病变图片进行训练、调优之后能够对包括黑色素瘤、痣、基底细胞癌、光化性角化病、良性角化病、皮肤纤维瘤和血管瘤在内的七种皮肤病变进行分类诊断。使用该方法在与训练数据不同的测试数据图片库上进行测试,最终能够达到92.48%的准确率和86.76%的召回率,超过医生平均的准确率。
  • 摘要附图
    一种基于深度学习的皮肤病图片病变类型分类方法
  • 说明书附图:图1
    一种基于深度学习的皮肤病图片病变类型分类方法
  • 说明书附图:图2
    一种基于深度学习的皮肤病图片病变类型分类方法
  • 说明书附图:图3
    一种基于深度学习的皮肤病图片病变类型分类方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2021-02-09 授权
2 2019-04-12 实质审查的生效 IPC(主分类): G06T 7/00 专利申请号: 201811524821.X 申请日: 2018.12.13
3 2019-03-19 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种基于深度学习的皮肤病图片病变类型分类系统,其特征在于:
该系统先获取不同的皮肤病变图片;对皮肤病变图片进行数据预处理,预处理为将不同尺寸的皮肤病变图片进行缩放至设置好的两个固定尺寸;
该系统对皮肤病变图片数据扩增,对经过预处理的皮肤病变图片进行包括随机裁剪、随机翻转、随机旋转和随机形变在内的变换,所有的变换均有概率发生,即可能发生变换也可能不发生变换;
将扩增后的皮肤病变图像数据输入到卷积神经网络;所述的卷积神经网络为改进了ResNet50、InceptionV3网络,保留ResNet50平均池化层和InceptionV3平均池化层之前的部分,并对两个改进后的网络的输出张量在深度的维度上进行拼接,然后送入到分类器中;
所述的分类器包含两个全连接层,第一个全连接层用于整合之前的张量特征;第二个全连接层用于产生分类结果;
该系统采用损失函数加权的方式解决数据样本分布不平衡的问题,损失函数的加权值为每一类样本出现频率的倒数;
使用超大规模视觉图像挑战赛中的图片所训练的权重,通过该权重对卷积网络进行初始化;
将扩增后的数据通过模型的输入层送入模型,利用反向传播算法对模型进行优化训练;
通过反向传播算法对模型权重进行训练;
将模型训练后的权重保存,使用该权重对皮肤病变图片进行分类。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及深度学习医学图像分类算法,尤其是一种基于深度学习的医学图像分类方法。

背景技术

[0002] 现有的基于深度学习的皮肤病分类诊断主要是诊断是否存在皮肤病变,即判断获取的图像是否存在有皮肤癌变。例如,公告号为CN107909566A的中国发明专利,公开了“一种基于深度学习的皮肤癌黑色素瘤的图像识别方法”,其方法通过深度学习技术来对是否存在黑色素瘤进行诊断。此种仅对于是否存在癌症的方法过于简单,皮肤是否存在病变通过普通人的肉眼即刻观测出,而且当皮肤发生病变且不为黑色素瘤时该方法未必能够正确诊断。因此大大加大了误诊的可能性,同时分类诊断的准确率不高且不能够准确诊断出病变属于哪种疾病。

发明内容

[0003] 为了解决现有技术中存在误诊、准确率过低且不能诊断出处于哪种病变等缺陷,本发明提出了一种基于深度学习的皮肤病图片病变类型分类方法,将针对皮肤病图片重新设计深度学习模型,并与皮肤病变图像扩增技术相结合,在能够对包括黑色素瘤、痣、基底细胞癌、光化性角化病、良性角化病、皮肤纤维瘤和血管瘤在内的七种皮肤病变进行分类诊断。并且超过人类专家诊断的真确率。
[0004] 本发明所采用的技术方案是:一种基于深度学习的皮肤病图片病变类型分类方法,改方法包含以下技术步骤:
[0005] 步骤1、获取不同的皮肤病变图片;对皮肤病变图片进行数据预处理,对不同尺寸的皮肤病变图片进行缩放至设置好的两个固定尺寸。
[0006] 步骤2、皮肤病变图片数据扩增,对经过预处理的皮肤病变图片进行包括随机裁剪、随机翻转、随机旋转和随机形变在内的变换,所有的变换均有概率发生,即可能发生变换也可能不发生变换。数据扩增的目的在于在训练阶段可以防止模型的过拟合。
[0007] 步骤3、将步骤2扩增后的数据输入到卷积神经网络;所述的卷积神经网络为改进了ResNet50、InceptionV3网络,保留ResNet50平均池化层和InceptionV3平均池化层之前的部分,并对两个改进后的网络的输出张量在深度的维度上进行拼接,然后送入到分类器中;所述的分类器包含两个全连接层,第一个全连接层用于整合之前的张量特征。第二个全连接层用于产生分类结果。
[0008] 步骤4、针对数据样本分布不平衡的问题,采用损失函数加权的方式解决,损失函数的加权值为每一类样本出现频率的倒数。
[0009] 步骤5、使用超大规模视觉图像挑战赛中的图片所训练的权重,通过该权重对卷积网络进行初始化,使用自然图片的权重初始化在一定程度上能够辅助模型进行训练,以收敛到一个相对较好的结果。
[0010] 步骤6、将步骤2中采样出的样本通过模型的输入层送入模型,利用反向传播算法对模型进行优化训练;
[0011] 步骤7、通过反向传播算法对模型权重进行训练。
[0012] 步骤8、将模型训练后的权重保存,使用该权重对皮肤病变图片进行分类诊断。
[0013] 本发明的有益效果是:
[0014] 1)本发明提出一种自动化皮肤病变检测分类算法,可以辅助医生或者自主检测皮肤病变属于那种皮肤疾病。
[0015] 2)本发明提出的基于深度学习的皮肤病变图片检测分类算法在划分出来的测试集上测试,测试结果显示算法诊断准确率超过人类医生的诊断准确率。
[0016] 3)本发明提出一种针对于皮肤病变图片分类的模型训练方法,能够简单有效地训练出深度学习模型,且准确率较高。

实施方案

[0020] 下面结合附图和具体实施对本发明作进一步说明。
[0021] 用于实施的硬件环境是:Intel(R)Xeon(R)CPU E5-2630v4服务器,GPU为Tesla K80,软件运行环境是python2.7和Centos7。
[0022] 在一个InceptionV3网络和一个ResNet50网络的基础上针对皮肤病图片特别设计卷积神经网络来完成对7种类别的皮肤病变分类。将
[0023] InceptionV3和ResNet50并联,分别用于提取不同尺寸的图片特征,将提取到的特征叠加在一起用于分类可以获得更加具有概括性的特征。最终提高分类的准确率。
[0024] 如图1所示,本发明基于深度学习的皮肤病图片病变类型分类方法,包括皮肤病变图片数据预处理,皮肤病变图片数据扩增,针对皮肤病变图片的卷积神经网络分类器。
[0025] 具体步骤如下:
[0026] a)对皮肤病变图像进行缩放,分别缩放至256*256和331*331分辨率;
[0027] b)如图2所示,使用包括随机裁剪、随机旋转、随机翻转和随机形变在内的皮肤病变图片数据扩增方法对数据进行扩增,以增大数据多样性,防止卷积神经网络模型过拟合提高分类器的泛化能力;
[0028] c)将扩增后的数据分别送入卷积神经网络模型的两个输入层,数据分别经过ResNet50和InceptionV3这两个基础模型产生两批相应的特征张量;
[0029] d)将得到的两批特征张量叠加在一起,通过全连接层进一步提取重要特征;
[0030] e)经过提取的特征通过分类器得到分类的输出概率,分别代表改数据为每一类别的概率值;
[0031] f)使用得到的概率值与数据的真实值相比较,计算出损失函数,并对损失函数加权;
[0032] g)结合损失函数得到的损失值,使用动量优化方法对卷积神经网络模型进行权重参数的调整,以减小损失值,同时也使得卷积神经网络模型的分类结果更加准确;
[0033] h)经过多个周期循环训练,损失函数的值收敛到一个较小值,保存卷积神经网络模型权重。
[0034] 如图3所示,本发明设计构建的卷积神经网络模型有卷积层,池化层,平均池化层,残差模块和Inception模块、全连接层和分类器。卷积神经网络模型由一个基础的ResNet50模型和一个InceptionV3模型组成。最后通过一层全连接层提取特征,然后通过分类器做出分类。

附图说明

[0017] 图1是本发明基于深度学习的皮肤病图片病变类型分类算法的流程示意图。
[0018] 图2是皮肤病图片数据预处理及数据扩增方法示意图。
[0019] 图3是本发明深度学习模型详细结构图。
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