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肺炎X光图像增强分类识别技术:基于改进Retinex算法

刘海龙 马波

刘海龙, 马波. 肺炎X光图像增强分类识别技术:基于改进Retinex算法[J]. 分子影像学杂志, 2021, 44(5): 739-743. doi: 10.12122/j.issn.1674-4500.2021.05.02
引用本文: 刘海龙, 马波. 肺炎X光图像增强分类识别技术:基于改进Retinex算法[J]. 分子影像学杂志, 2021, 44(5): 739-743. doi: 10.12122/j.issn.1674-4500.2021.05.02
LIU Hailong, MA Bo. Pneumonia X-ray images enhance classification recognition technology: Based on improved Retinex algorithm[J]. Journal of Molecular Imaging, 2021, 44(5): 739-743. doi: 10.12122/j.issn.1674-4500.2021.05.02
Citation: LIU Hailong, MA Bo. Pneumonia X-ray images enhance classification recognition technology: Based on improved Retinex algorithm[J]. Journal of Molecular Imaging, 2021, 44(5): 739-743. doi: 10.12122/j.issn.1674-4500.2021.05.02

肺炎X光图像增强分类识别技术:基于改进Retinex算法

doi: 10.12122/j.issn.1674-4500.2021.05.02
基金项目: 

陕西省教育厅科研计划项目 20JS123

详细信息
    作者简介:

    刘海龙,博士,讲师,E-mail: Liuhailong@xsyu.edu.cn

    通讯作者:

    马波,硕士,E-mail: 18829509795@163.com

Pneumonia X-ray images enhance classification recognition technology: Based on improved Retinex algorithm

  • 摘要:   目的  引入并改进Retinex算法增强肺图像特征,提升肺炎识别的准确率。  方法  提出一种对肺炎X光图像特征增强的Retinex优化方法。将X光图边缘中心化,进行信息重建,利用Retinex进行特征强化,最后将图像赋予权重与原图像相结合,最大程度保留特征。  结果  相对于初始图像训练,其准确率提升了2.57个百分点,损失了0.17个百分点的敏感度准确率,却增加了7.15个百分点的特异性准确率。  结论  改进后的算法能够使得机器快速自动识别肺炎与非肺炎,在肺炎高发的时期大大提升了诊断效率。

     

  • 图  1  图像重建对比结果

    A:正常肺部初始图像;B:患肺炎肺部初始图像;C:正常肺部重建图像;D:患肺炎肺部重建图像.

    Figure  1.  Image reconstruction contrast results.

    图  2  Retinex算法处理流程图

    Figure  2.  The flowchart of Retinex algorithm processe.

    图  3  Retinex算法特征强化结果

    A:肺部重建强化图像;B:肺炎重建强化图像.

    Figure  3.  Retinex algorithm feature-enhanced results.

    图  4  图像融合效果图

    Figure  4.  Image fusion effect map.

    图  5  算法图像处理对比图

    A:原始图像;B:SSR算法处理;C:改进算法处理

    Figure  5.  Algorithmic image processing comparison diagram.

    表  1  Chest X-Ray Images数据集分布

    Table  1.   Distribution of chest X-ray images dataset

    数据集 普通肺部图像 肺炎图像 合计
    训练集 1341 3875 5216
    测试集 234 390 624
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    表  2  Inception V3网络架构

    Table  2.   Network architecture of Inception V3

    类型 Patch size/stride Or remark Input size
    Conv 3x3/2 299x299x3
    Conv 3x3/1 149x149x32
    Conv padded 3x3/1 147x147x32
    Pool 3x3/2 147x147x64
    Conv 3x3/1 73x73x64
    Conv 3x3/2 71x71x80
    Conv 3x3/1 35x35x192
    3xInception 35x35x288
    5xInception 7x17x768
    2xInception 8x8x1280
    Pool 8x8 8x8x2048
    Linear Logits 1x1x2048
    Softmax Classifier 1x1x1000
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    表  3  Inception V3网络第1次训练结果对比

    Table  3.   Comparison of the first training results of Inception V3 network

    算法种类 准确性 特异性 敏感度
    未使用 0.8766 0.7051 0.9795
    SSR 0.8910 0.7436 0.9795
    改进SSR 0.9779 0.7906 0.9846
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    表  4  Inception V3网络第2次训练结果对比

    Table  4.   Comparison of the second training results of Inception V3 network

    算法种类 准确性 特异性 敏感度
    未使用 0.8798 0.7308 0.9692
    SSR 0.8798 0.7094 0.9861
    改进SSR 0.9038 0.8077 0.9615
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    表  5  Inception V3网络第3次训练结果对比

    Table  5.   Comparison of the third training results of Inception V3 network

    算法种类 准确性 特异性 敏感度
    未使用 0.9038 0.8162 0.9564
    SSR 0.8958 0.7949 0.9564
    改进SSR 0.9215 0.8675 0.9538
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    表  6  Inception V3网络训练结果平均值

    Table  6.   Average value of network training results of perception V3

    算法种类 准确性 特异性 敏感度
    未使用 0.9038 0.8162 0.9564
    SSR 0.8958 0.7949 0.9564
    改进SSR 0.9215 0.8675 0.9538
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  • [1] 唐丽. D-二聚体与肺炎病情评估的相关性[J]. 内蒙古医学杂志, 2017, 49(8): 929-31. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-NMYZ201708013.htm
    [2] 邓棋, 雷印杰, 田锋. 用于肺炎图像分类的优化卷积神经网络方法[J]. 计算机应用, 2020, 40(1): 71-6. doi: 10.3969/j.issn.1005-8451.2020.01.014
    [3] Kermany DS, Goldbaum M, Cai W, et al. Identifying medical diagnoses and treatable diseases by image-based deep learning[J]. Cell, 2018, 172(5): 1122-31. e9. doi: 10.1016/j.cell.2018.02.010
    [4] Vianna VP. Study and development of a computer-aided diagnosis system for classification of chest Xray images using convolutional neural networks pretrained for ImageNet and data augmentation [EB/OL]. [2018-09-16]. https://arxiv.org/pdf/1806.00839v1.pdf.
    [5] 何新宇, 张晓龙. 基于深度神经网络的肺炎图像识别模型[J]. 计算机应用, 2019, 39(6): 1680-4. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JSJY201906022.htm
    [6] Kumar M, Gupta R, Raju KS, et al. Modified local binary pattern algorithm for feature dimensionality reduction[J]. Recent Adv Comput Sci Commun, 2021, 14(3): 934-40. doi: 10.2174/2213275912666190730160705
    [7] 张亮, 王齐凯. 基于bp神经网络的肺炎分类[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2015, 42(1): 72-6. doi: 10.3969/j.issn.1000-565X.2015.01.012
    [8] Zhao G, Ahonen T, Matas J, et al. Rotation invariant image and video description with local binary pattern features[J]. IEEE T Image Process, 2011, 21(4): 1465-77 http://www.facweb.iitkgp.ernet.in/~debdoot/courses/EE60062/Aut2014/LBP.pdf
    [9] 朱珍, 万志平, 蒋鹏. 改进单尺度retinex的复杂光照人脸识别算法[J]. 计算机应用与软件, 2014, 31(3): 246-9, 262. doi: 10.3969/j.issn.1000-386x.2014.03.065
    [10] Shrivastava J, Verma GS. Retinex Theory for Image Enhancement [J]. Res J Engi Tech, 2010, 1(2): 55-7. http://indianjournals.com/ijor.aspx?target=ijor:rjet&volume=1&issue=2&article=001
    [11] 朱炼, 孙枫, 夏芳莉, 等. 图像融合研究综述[J]. 传感器与微系统, 2014, 33(2): 14-8. doi: 10.3969/j.issn.1000-9787.2014.02.004
    [12] Perdomo O, Rios H, Rodríguez FJ, et al. Classification of diabetesrelated retinal diseases using a deep learning approach in optical coherence tomography[J]. Comput Methods Programs Biomed, 2019, 178: 181-9. doi: 10.1016/j.cmpb.2019.06.016
    [13] Bhardwaj C, Jain S, Sood M. Diabetic retinopathy severity grading employing quadrant-based Inception-V3 convolution neural network architecture[J]. Int J Imaging Syst Technol, 2021, 31(2): 592-608. doi: 10.1002/ima.22510
    [14] 汪泉, 宋文龙, 张怡卓, 等. 基于改进VGG16网络的机载高光谱针叶树种分类研究[J]. 森林工程, 2021, 37(3): 79-87. doi: 10.3969/j.issn.1006-8023.2021.03.011
    [15] 刘长征, 相文波. 基于改进卷积神经网络的肺炎影像判别[J]. 计算机测量与控制, 2017, 25(4): 185-8. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JZCK201704051.htm
    [16] Liu YF, Shu CY, Wang JD, et al. Structured knowledge distillation for dense prediction[J]. IEEE Trans Pattern Anal Mach Intell, 1940, PP(99): 1. http://arxiv.org/abs/1903.04197v5
    [17] Shi T, Horvath S. Unsupervised learning with random forest predictors[J]. J Comput Graph Stat, 2006, 15(1): 118-38. doi: 10.1198/106186006X94072
    [18] Zhang WP, Chen YR, Yang WM, et al. Class-variant margin normalized softmax loss for deep face recognition[J]. IEEE Trans Neural Netw Learning Syst, 2020: 1-6. http://www.researchgate.net/publication/343957338_Class-Variant_Margin_Normalized_Softmax_Loss_for_Deep_Face_Recognition
    [19] Khorami E, Mahdi BF, Azadeh A. Optimal Diagnosis of COVID-19 Based on Convolutional Neural Network and Red Fox Optimization Algorithm[J]. Comput Intell Neurosci, 2021: 4454507. DOI: 10.1155/2021/4454507.
    [20] Khorami E, Mahdi Babaei F, Azadeh A. Optimal diagnosis of COVID-19 based on convolutional neural network and red fox optimization algorithm[J]. Comput Intell Neurosci, 2021, 2021: 1- 11.
    [21] Ballesterp, Araujo RM. On the performance of GoogLeNet and AlexNet applied to sketches[C]// AAAI 2016: Proceedings of the 2016 Thirtieth AAAI Conference on Artificial Intelligence, Menlo Park, CA: AAAI, 2016: 1124-8.
    [22] 闫鹏程, 尚松行, 张超银, 等. 改进BP神经网络算法对煤矿水源的分类研究[J]. 光谱学与光谱分析, 2021, 41(7): 2288-93. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GUAN202107056.htm
    [23] Parmar U, Pandya DH. Experimental investigation of cylindrical bearing fault diagnosis with SVM[J]. Mater Today: Proc, 2021, 44: 1286-90. doi: 10.1016/j.matpr.2020.11.327
    [24] Perlin HA, Lopes HS. Extracting human attributes using a convolutional neural network approach[J]. Pattern Recognit Lett, 2015, 68: 250-9. doi: 10.1016/j.patrec.2015.07.012
    [25] Zhang YJ. A Selection of Image Processing Techniques: From Fundamental to Research Front[M]. London. CRC Press: 2021.
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  • 收稿日期:  2021-08-22
  • 刊出日期:  2021-09-20

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    2023年12月27日