基于深度学习的阿尔兹海默症多模态辅助诊断研究

阿尔兹海默症(Alzheimer's Disease,AD)是一种在老年人群中常见的痴呆疾病,由于病程不可逆且无法治愈,常会对病人的生活质量产生极大影响,因此尽早诊断病情并对病程加以干预是唯一有效的手段。由于良好的实验效果,深度学习模型在医学图像领域受到了越来越多研究者的关注,但深度学习方法常需要较大的数据量作为支撑,而医学图像由于设备成本以及病例数量的限制,常存在着数据量不足的问题,因而在某些情况下会出现过拟合的问题。提出一种参数高效的深度学习模型,引入了可分离卷积、全局平均池化、残差结构,使得模型参数量成倍地减少,同时引入多模态数据,增大了输入样本的信息量,以求减少过拟合问题。最后,通过对照试验,验证了该文所提出模型的优越性。     

Hybrid Deep Learning Method for Diagnosis of Cucurbita Leaf Diseases

In agricultural engineering, the main challenge is on methodologies used for disease detection. The manual methods depend on the experience of the personal. Due to large variation in environmental condition, disease diagnosis and classification becomes a challenging task. Apart from the disease, the leaves are affected by climate changes which is hard for the image processing method to discriminate the disease from the other background. In Cucurbita gourd family, the disease severity examination of leaf samples through computer vision, and deep learning methodologies have gained popularity in recent years. In this paper, a hybrid method based on Convolutional Neural Network (CNN) is proposed for automatic pumpkin leaf image classification. The Proposed Denoising and deep Convolutional Neural Network (CNN) method enhances the Pumpkin Leaf Pre-processing and diagnosis. Real time data base was used for training and testing of the proposed work. Investigation on existing pre-trained network Alexnet and googlenet was investigated is done to evaluate the performance of the proposed method. The system and computer simulations were performed using Matlab tool.     

深度学习在肺结节辅助诊断中的应用

肺癌位居癌症死亡率首位,对其进行早期诊断和治疗可降低肺癌患者的死亡率。深度学习能够自动提取结节特征,并完成肺结节的良恶性及恶性等级分类,因此深度学习方法成为肺癌早期诊断的重要手段。对常用数据集进行介绍,系统阐述了栈式去噪自编码器（SDAE）、深度置信网络（DBN）、生成对抗网络（GAN）、卷积神经网络（CNN）、循环神经网络（RNN）和迁移学习技术在肺结节良恶性分类中的应用,阐述了深度卷积生成对抗网络（DCGAN）、多尺度卷积神经网络（MCNN）、U型网络（U-Net）和集成学习技术在肺结节恶性等级分类中的应用,针对肺结节分类的深度学习方法进行了综合分析,并对未来研究方向进行展望。     

利用PCA进行深度学习图像特征提取后的降维研究

深度学习是当前人工智能领域广泛使用的一种机器学习方法.深度学习对数据的高度依赖性使得数据需要处理的维度剧增,极大地影响了计算效率和数据分类性能.本文以数据降维为研究目标,对深度学习中的各种数据降维方法进行分析.在此基础上,以Caltech 101图像数据集为实验对象,采用VGG-16深度卷积神经网络进行图像的特征提取,以PCA主成分分析方法为例来实现高维图像特征数据的降维处理.在实验阶段,采用欧氏距离作为相似性度量来检验经过降维处理后的精度指标.实验证明：当提取VGG-16神经网络fc3层的4096维特征后,使用PCA法将数据维度降至64维,依然能够保持较高的特征信息.     

基于深度特征学习的图像超分辨率重建

基于学习的图像超分辨率（Super-resolution,SR）算法利用样本先验知识来重建图像,相较于其他重建方法拥有明显的优势,也是近年来研究的热点.论文首先分析了影响图像重建质量的因素,然后对基于卷积神经网络的图像超分辨率重建算法（Super-resolution convolutional neural network,SRCNN）提出了两点改进：我们用随机线性纠正单元（Randomized rectified linear unit,RReLU）去避免原有网络学习中对图像某些重要的信息过压缩,同时我们用NAG（Nesterov's accelerated gradient）方法去加速网络的收敛并且避免了网络在梯度更新的时候产生较大的震荡.最后通过实验验证了我们改进网络可以获得更好的主观视觉评价和客观量化评价.     

基于深度迁移学习的大鼠肝纤维化诊断

针对肝纤维化临床诊断方法具有有创性和传统机器学习方法特征提取的不完全性的缺陷,本文采用深度迁移学习方法利用预训练的ResNet-18和VGGNet-11模型用于肝纤维化分期诊断.使用南方医科大学提供的大鼠肝纤维化核磁共振影像数据集进行不同程度的迁移训练.将两种模型在通过4种不同参数采集的核磁共振影像数据集上,分别使用6种网络迁移配置训练.实验结果表明,使用T1RHO-FA参数采集的核磁共振影像和采用VGGNet-11模型更能提高肝纤维化分期诊断的准确率.同时相对于ResNet-18模型,深度模型迁移学习方法能稳定提升VGGNet-11模型进行肝纤维化分期诊断的准确率和训练速度.     

基于端到端深度学习的智能车自动转向研究*

为解决由图像直接计算出控制量的端到端深度学习算法中感知器和控制器难以区分的问题,对其网络结构进行了改进。通过预训练一个自编码器,得到良好的道路特征编码后,将编码器作为感知器和和转角预测控制器一起进行端到端的训练。训练结果表明,改进后的自动转向网络模型收敛的更快,预测的角度在测试集上能较好的跟随实际角度变化而变化。利用解码器和特征图反向传播法分别还原出道路图片,可视化了该自动转向模型重点关注的道路特征。     

基于深度学习的变压器故障诊断方法研究

油中溶解气体分析方法（DGA）是变压器内部故障诊断的重要方法,广泛应用在变压器在线监测和定期试验检测中,传统的特征气体法和三比值法等诊断方法在实际应用中普遍存在着一定的局限性,导致故障诊断精度偏低。针对这一问题,本文提出了一种基于深度学习技术中的多层感知机的变压器故障综合诊断方法,利用开源的Scikit-learn 机器学习框架及TensorFlow深度学习框架构建了变压器故障诊断模型,并应用实际工程中的故障样本数据,对故障诊断模型进行了训练和测试。试验结果表明,基于多层感知机技术的变压器故障诊断模型能够对变压器故障进行正确诊断,与传统的三比值法及支持向量机技术相比,多层感知机的诊断准确率更高,具有更优的故障诊断性能,能够为变压器的检修提供更为准确的参考信息。     

基于深度学习的旋转机械故障诊断研究综述

在现代化生产中,旋转机械的精密性和重要性越来越高,朝着大型、高速和自动化方向发展,以至传统故障诊断方法不足以处理海量、多源、高维的测量数据,不能满足安全性和可靠性的要求;因此,首先简要介绍几种典型的深度学习模型,并结合深度学习强大的特征提取能力和聚类分析的优势,对其近些年来在转子系统、齿轮箱和滚动轴承故障诊断的应用情况进行了对比分析;最后总结深度学习模型的优缺点,并从工程实际出发对旋转机械的故障诊断方法进行总结与展望。     

基于深度学习的集成化装备故障诊断方法综述

集成化装备的结构和功能日益复杂,传统的故障诊断方法难以进行准确的特征提取,而深度学习具有强大的学习能力,能够有效挖掘特征,适合于集成化装备的故障诊断。为此,首先按照应用领域的不同,分别描述了国内外基于深度学习的故障诊断最新研究进展;其次,简要介绍了三种典型的深度学习故障诊断方法（深度置信网络、堆栈自编码机和卷积神经网络）,整理出已经取得的成果和存在的问题并做出总结;而后将基于深度学习实现故障诊断面临的挑战总结为六种类型,并根据前文总结出的研究成果提出了研究思路;最后结合实际应用情况,提出了四种发展方向。     

深度学习在故障诊断与预测中的应用

近年来,深度学习以其在特征提取与模式识别方面独特优势与潜力被广泛应用于众多领域,已取得显著进展,其在复杂工业系统故障诊断与预测中的研究属于新兴领域。对近年来深度学习及其在各领域发展的优秀综述文献以及主流的开源仿真工具平台进行了整理,同时介绍了五种典型的深度学习模型,包括自动编码器(Auto-Encoder,AE)、深度置信网络(Deep Belief Networks,DBN)、卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)、循环神经网络(Recurrent Neural Network,RNN)、生成对抗网络(Generative Adversarial Network,GAN);从研究背景、实现流程及研究动态等三个方面就深度学习在故障诊断与预测中的应用研究进行了归纳总结,对近年来这一领域发表的相关论文进行了系统的综述;从研究实际出发探讨了深度学习在故障诊断与预测领域应用中存在的问题、挑战及解决方法,并对未来值得继续研究的方向进行了展望。     

面向旋转机械故障诊断的深度流形迁移学习

深度学习因强大的特征提取能力已逐渐成为旋转机械故障诊断的主要方法。但深层模型缺乏领域适应能力,工况变化时性能衰退严重。迁移学习为解决变工况诊断问题提供新的途径。然而现有深度迁移学习方法大多仅对齐不同领域分布的均值中心,未考虑特征分布的流形结构,其适配性能仍难以应对不同工况复杂的机械故障信号。针对该问题,提出一种深度流形迁移学习方法,以堆叠自编码器为框架,在无监督预训练阶段同时利用源域和目标域样本训练,充分挖掘数据本质特征;针对模型微调,提出流行迁移框架,在适配分布差异同时还保持领域间特征分布结构的一致性。将新方法与现有迁移学习方法在旋转机械故障诊断案例进行充分的比较实验,结果表明,新方法优于现有方法,能显著提高变工况故障诊断精度。通过有效性分析在机理上进一步证明了融合目标域数据的无监督预训练策略和流形迁移微调策略对提高变工况故障诊断的有效性。     

基于特征融合和混类增强的深度学习滚动轴承故障诊断

轴承故障诊断在维护旋转机械设备和规避重大灾难事故等方面起着至关重要的作用. 针对现有故障诊断模型无法适应实际工业应用中变化的工作负载的问题, 提出了一种基于特征融合和混类增强的故障诊断方法. 首先, 在原始信号的基础上融合时频特征、工况特征和时间差分特征形成新的特征信号; 然后, 采用相空间重构理论将信号特征转换为图像信号, 在训练时通过混类增强拓展数据的分布; 最后, 利用残差网络进行故障诊断分析. 在CWRU数据集上的实验结果表明, 该方法在同工况下的预测精度高达100%, 在变工况下的平均预测精度高达93.28%, 域适应性强.     

基于深度学习的医学影像诊断综述

目前各类医学影像数据积累迅速,给利用传统影像分析方法实现疾病诊断的医生带来了巨大挑战;计算机视觉领域的深度学习方法日渐成熟,为实现医学影像的自动分析及辅助医生实现疾病的高精度智能诊断提供了新的契机。文中综述了深度学习方法在医学影像领域的最新研究进展。首先,介绍了深度学习方法以及该类方法在医学影像领域的应用情况;然后,从应用深度学习主要研究的几大病症来分析具体的研究进展;最后,总结研究动向,预测研究趋势,并提出深度学习在医学影像研究中可能存在的问题以及建议。     

深度学习算法研究进展

深度学习是人工智能领域的研究热点,利用深度学习支持人工智能的研究工作已经是必然趋势,在图像、语音、文本等领域已经展现出性能优势。对深度学习相关文献进行了分析研究,介绍了深度学习的概念和方法框架,综述了当前深度学习模型及其应用情况,分析了深度学习需要突破的瓶颈,指出了深度学习未来的研究方向。     

深度学习在阿尔茨海默病分类诊断中的应用

阿尔茨海默病是一种常见的神经退行性疾病,可依据神经影像学进行临床诊断。深度学习能够挖掘患者影像资料中隐含的丰富信息并完成不同阶段的病程分类,是目前计算机辅助诊断领域的研究热点。介绍阿尔茨海默病神经影像学数据集,总结经典深度学习网络模型在阿尔茨海默病分类诊断中的应用以及深度学习模型可解释性,重点对卷积神经网络与融合多网络的分类诊断方法进行梳理分析,对不同的思路和方法综合对比,讨论深度学习在阿尔茨海默病辅助诊断领域面临的挑战与未来研究方向,对提高阿尔茨海默病的临床诊断效率与早期预测准确性具有重要意义。     

基于深度学习的SIFT图像检索算法

深度学习作为一个新的机器学习方向,被应用到计算机视觉领域上成效显著.为了解决分布式的尺度不变特征转换（Scale-Invariant Feature Transform,SIFT）算法效率低和图像特征提取粗糙问题,提出一种基于深度学习的SIFT图像检索算法.算法思想：在Spark平台上,利用深度卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）模型进行SIFT特征抽取,再利用支持向量机（Support Vector Machine,SVM）对图像库进行无监督聚类,然后再利用自适应的图像特征度量来对检索结果进行重排序,以改善用户体验.在Corel图像集上的实验结果显示,与传统SIFT算法相比,基于深度学习的SIFT图像检索算法的查准率和查全率大约提升了30个百分点,检索效率得到了提高,检索结果图像排序也得到了优化.     

深度学习在化学流程工业故障诊断的研究进展

化学流程工业故障诊断（chemical process industry fault diagnosis,CPIFD）是智能制造的一个重要分支。近年来,深度学习在特征识别和分类方面显示出独特的优势和潜力,因此,基于深度学习的CPIFD研究受到了学者们的广泛关注。然而,在已发表的研究文献中,关于基于深度学习的CPIFD的论述是有限的,因此,旨在为CPIFD的研究提供最新的参考,并激励学者进一步探讨深度学习在CPIFD中的应用。介绍了CPIFD技术的发展,阐述了在深度学习中具有代表性模型的基本理论,并综述了它们在CPIFD中的应用,这些模型包括卷积神经网络、深度置信网络、堆叠自动编码器、长短期记忆网络和其他新兴神经网络模型;讨论了深度学习在CPIFD中所面临的问题,并对今后值得研究的方向提出了展望。     

深度学习下的病媒蚊虫分类

蚊虫是多种疾病的传播媒介,对病媒蚊虫的监测是预防蚊媒疾病的关键,针对传统病媒蚊虫的人工鉴定方法成本较高且效率低下,提出深度学习下的病媒蚊虫分类方法,基于迁移学习,微调(fine-tuning) ResNet18、DenseNet121、MobileNetV2这3种ImageNet预训练模型,在900张少量蚊虫数据集下采用K折交叉验证,对埃及伊蚊、白纹伊蚊、库蚊3种蚊虫进行分类,评估模型性能,平均峰值准确率分别达到了95%、97%、97%.最后,利用在900张蚊虫数据集下重新训练后的模型,对344张蚊虫图像进行预测,其中轻量化模型MobileNetV2达到了最高0.95的精准率(precision)、召回率(recall)、F1 score.结合3种模型的最终预测准确率,得出轻量化的模型MobileNetV2在少量数据集下表现更优.实验改变了以往的模型微调方式,通过设置模型分类层学习率为前层学习率的10倍,与前人实验相比,对白纹伊蚊的预测准确率提高了5%–6%,解决了少量数据样本的训练收敛问题,进一步拓展了病媒蚊虫识别的适用环境.     

一种基于深度学习的青铜器铭文识别方法

考古出土的青铜器铭文是非常宝贵的文字材料,准确、快速地了解其释义和字形演变源流对考古学、历史学和语言学研究均有重要意义.青铜器铭文的辨识需要综合文字的形、音、义进行研究,其中第一步也是最重要的一步就是分析文字的形体特征.本文提出一种基于两阶段特征映射的神经网络模型来提取每个文字的形体特征,最后对比目前已知的文字研究成果,如《古文字类编》、《说文解字》,得出识别的结果.通过定性和定量的实验分析,我们发现本文提出的方法可达到较高的识别精度.特别地,在前10个预测类别中（Top-10）准确率达到了94.2%,大幅缩小了考古研究者的搜索推测空间,提高了青铜铭文识别的效率和准确性.