ارائه مدل هوشمند تجمیعی مدیریت عدم قطعیت در شبکه باور عمیق برای طبقه‌بندی تصاویر میکروسکوپی سلولی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی (کاربردی)

نویسندگان

1 گروه مهندسی کامپیوتر، دانشکده فنی و مهندسی، واحد شهرقدس، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 گروه مهندسی کامپیوتر، دانشکده فنی و مهندسی واحد شهر قدس، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

10.48301/kssa.2023.404913.2625

چکیده

استفاده از یادگیری عمیق به منظور تجزیه و تحلیل تصاویر پزشکی در سال‌های اخیر به طرز چشم‌گیری افزایش یافته است. پژوهش حاضر یک مدل تجمیعی یادگیری عمیق، بر اساس تئوری باور بر روی تصاویر میکروسکوپی سلولی، جهت تشخیص سرطان دهانه رحم ارائه می‌کند. مدل پیشنهادی از شبکه باور عمیق و مدل طبقه‌بندی تجمیعی، برای بهبود دقت پیش‌بینی بهره می‌برد. در این روش، از شبکه باور و قانون ترکیب دمپستر جهت ترکیب مشاهدات برای مدیریت عدم قطعیت طبقه‌بندی انواع سلولی استفاده می‌کند. این مدل جدید طبقه‌بند تجمیعی به منظور طبقه‌بندی نمونه های رد شده از روش دمپستر به دلیل عدم قطعیت بالا در طبقه‌بندی بکار‌گرفته شده‌است. این روش پیشنهادی، از پنج طبقه‌بندی‌کننده شامل ماشین بردار پشتیبان، نزدیکترین همسایه کی، درخت تصمیم، نایو بیزین و طبقه‌بند فازی برای طبقه‌بندی نمونه‌ها و بهبود عملکرد مدل استفاده می‌کند. نتایج تجربی بر روی مجموعه‌داده Herlev  و مجموعه‌دادهSIPaKMeD  برتری مدل پیشنهادی را نشان می‌دهد. این مدل در مجموعه‌دادهHerlev   با دقت ۹۸.۹۳٪، ویژگی 98.۵۳٪، حساسیت 98.۸۳٪، و AUC  ۹۹.۹۴٪، و مجموعه‌داده SIPaKMeD  بادقت ۹۷.۲٪، ویژگی ۹۸.۷۹٪، حساسیت ۹۸.۷۰٪  و AUC  ۹۹.۸۵٪، از روش های یادگیری عمیق بهتر عمل می‌کند و دستاوردهای امیدوارکننده‌ای در تشخیص زودهنگام سرطان دهانه رحم نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

An intelligent ensemble model of uncertainty management in belief network for the classification of microscopic cell images

نویسندگان [English]

  • Rahil Hosseini 1
  • Mona Benhari 2
1 Department of Computer Engineering, Shahr-e-Qods branch, Islamic Azad Unversity, Tehran, Iran
2 Department of Computer Engineering, Shahr-e-Qods branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده [English]

In recent years, there has been a significant increase in the use of deep learning models for analyzing medical images. This research introduces a novel approach for diagnosing cervical cancer using a deep learning ensemble model based on belief theory and microscopic cell images. The proposed model, called DEBN, utilizes a deep belief network and an ensemble classification model to enhance the accuracy of predictions. To address the uncertainty involved in cell type classification, this method incorporates a belief network and Dempster's combination rule to combine evidence effectively. Additionally, a new ensemble classification model is introduced to classify rejected samples that exhibit high uncertainty in the Dempster method. To improve the performance of the model, five classifiers including Support Vector Machine, K-Nearest Neighbor, decision trees, Naïve Bayes, and a fuzzy classifier are used to classify samples. The experimental results on the Herlev dataset and the SIPaKMeD dataset demonstrate the superiority of the proposed DEBN model. On the Herlev dataset, the DEBN model achieves an accuracy of 99.93%, specificity of 98.53%, sensitivity of 98.83%, and an AUC of 99.94%. Similarly, on the SIPaKMeD dataset, the model achieves an accuracy of 97.2%, specificity of 98.79%, sensitivity of 98.70%, and an AUC of 99.89%. These results surpass those obtained by traditional deep learning methods, showcasing the promising potential of early detection of cervical cancer using the Deep Ensemble Belief Model.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Modeling uncertainty
  • Convolutional Neural Network
  • Dempster-Shafer theory
  • Cell image classification Belief Network

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 22 مهر 1402
  • تاریخ دریافت: 20 تیر 1402
  • تاریخ بازنگری: 04 مهر 1402
  • تاریخ پذیرش: 15 مهر 1402