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专利号: 2019111272642
申请人: 南通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于视网膜病变分类的卷积神经网络权值优化方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、输入眼底图像训练集和标签,训练集为X=(x1,x2,…,xn),n=1,2,3…,标签为B=(b1,b2,…,bn),n=1,2,3…,将眼底图像对应的标签bi进行one‑hot编码得到真实值y_truei;

步骤2、对卷积神经网络权值参数进行初始化,采用标准正态分布生成m只青蛙,按适应值排序,找出最优蛙fb和最差蛙fw,不断更新最差蛙的位置并重新排序,直至单种群蛙跳算法符合收敛条件,得到全局最优蛙fq,将fq作为卷积神经网络的初始权值;具体步骤如下:步骤2.1、确定青蛙数量m,采用标准正态分布生成所有青蛙,标准正态分布公式为:公式(1)中,μ表示位置参数,σ为尺度参数,x为随机变量,每只青蛙f包含网络中的所有权值参数;

步骤2.2、构建一个卷积神经网络前向传播计算模型,从眼底图像训练集中随机选取少量w张眼底图像作为参照图像;

步骤2.3、将未计算损失值的青蛙带入卷积神经网络前向传播计算模型中,计算青蛙的损失值,这里的损失值计算函数即为单种群蛙跳算法的适应度函数,损失计算公式为:公式(2)中,p表示网络输出值,t表示真实值,s表示每组病变标签的维度,b表示需要同时检测的视网膜病变种类数,根据适应度函数对所有青蛙进行升序排序,得出最优蛙fb和最差蛙fw;

步骤2.4、通过位置更新函数对最差蛙的位置进行更新,位置更新函数如下:D=(fb+fp‑fw)×Rand(0,1.2)         (3)fnew=fw+D                (4)

公式(3)中,fp表示偏移量,其维度与每只青蛙的维度相同;公式(4)中,fnew表示更新后的青蛙;公式(5)中,fpi表示fp中第i个维度上的值;

步骤2.5、判断单种群蛙跳算法是否满足收敛条件,如果满足,则停止算法,将最优蛙的值作为卷积神经网络的初始权值,否则转到步骤2.3;

步骤3、将训练集中第j张眼底图像输入卷积神经网络前向传播计算模型,卷积神经网络前向传播计算模型包括卷积层、池化层和全连接层,通过多层的卷积、池化,最后进行两层全连接计算,输出得到第j次预测值y_predictj;

步骤4、将第j次真实值y_truej与第j次预测值y_predictj,进行softmax计算softmax(y_predictj),进行交叉熵损失计算,得到第j次损失值lossj;

步骤5、判断第j次损失值lossj是否异常,如果判定为异常权值,则采用单种群蛙跳算法对异常权值进行纠正,将纠正后的权值作为网络的新权值,否则,则继续执行下一步;

步骤6、判断网络是否达到结束条件,如果达到结束条件,则将以网络最终权值作为初始蛙,围绕初始蛙生成蛙群,进行蛙跳寻优,得到全局最优青蛙fqb,即为算法最终训练完成的权值参数;

步骤7、将训练完成的权值参数带入网络中,输入眼底图像,通过多层的卷积、池化,最后进行两层全连接计算,输出视网膜中对于多种病变检测的预测值yr。

2.根据权利要求1所述的用于视网膜病变分类的卷积神经网络权值优化方法,其特征在于,所述步骤5的具体步骤如下:步骤5.1、判断第j‑1次计算的损失值lossj‑1与第j次计算的损失值lossj的差的绝对值|lossj‑1‑lossj|是否大于阈值ε,如果大于阈值ε,则执行下一步,否则,不执行本次蛙跳计算;

步骤5.2、将第j‑1次网络中的权值作为初始蛙wb,围绕wb生成蛙群,生成公式如下:wij=wbj+0.0001×Rand(‑1,1)(1

步骤5.3、构建一个卷积神经网络前向传播计算模型,从训练图像库中随机选取少量w张眼底图像作为参照图像;

步骤5.4、将未计算损失值的青蛙带入卷积神经网络前向传播计算模型中,计算青蛙的损失值并对青蛙进行排序;

步骤5.5、更新最差蛙的位置,并计算更新后的损失值,将蛙群重新排序;

步骤5.6、判断单种群蛙跳算法是否符合收敛条件,如果符合,则结束蛙跳计算,将全局最优蛙fqb作为纠正后的新权值带入网络,否则,转至步骤5.4。