1.基于鲁棒多投影支持向量机的医学图像处理方法,包括如下步骤:步骤一:首先,对医学图像数据进行预处理操作,得到归一化后的图像样本特征X和相应的类别Y;然后,采用“一对余”策略来处理多分类学习问题,即将K个类别分类问题,划分为K个二分类学习子问题;针对第k个类别,k=1,...,K,将数据集分为两个不重复的部分:属于第k类的数据样本矩阵Ak和所有剩余类别的数据样本矩阵 其中,矩阵 是含有lk个第k类样本点; 是含有 个其余类样本点;使用Ik来表示属于k类的图像数据样本点索引, 表示第k类的样本xi,i∈Ik;
步骤二:计算 mk代表第k类图像数据中心,满足W′k(x‑mk)=0等式,是每个类k的D维投影矩阵,e作为全一矩阵,ξ代表松弛变量,建立最小二乘法的鲁棒性多投影支持向量机模型:通过极小化公式(1)优化问题中的目标函数,可以实现在L1范数下类内距离尽可能的近;通过约束条件实现类与类间的距离等于1,其中不论类内还是类间都用松弛变量ξ来放2
宽约束条件,加入正则项‖wd‖避免造成过拟合;由此,该模型保证类内与类间的距离,使其更高效的分类;
步骤三:把步骤二的D维模型划分成一系列子问题,将每个子问题分解成一个投影wk获得以下等价式,其中|·|表示绝对值:步骤四:根据 wk=w′kGwk,和ξk=ξ′kFξk,最终得到模型展开式:步骤五:输入训练集 其中数据点大小为l,维度为n,写入投影向量D,D<<n;
n
(5.1)初始化 提取多维向量 和w(k,0)=0∈R ;
(5.2)更新所有训练样本点 和d维投影中心m(k,d):(5.3)根据 和
然后更新A(k,d)和
约束条件由原始优化问题的不等式转化成等式,直接将约束条件得到的松弛标量ξk代入目标函数中,能够更高效的计算最终的投影向量wk,从而大大减少了约束条件为不等式需要求解对偶问题的时间;
步骤六:假设 是第t次迭代的最佳投影,那么第t+1次迭代的投影 通过解决如下优化问题:(6.1)将等式约束转换成 代入到目标函数中,有:(6 .2)根据步骤(5 .1)的优化问题对wk求梯度,令其等于零,得到:然后获得步骤五的最优解:
步骤七:求解第d个最优投影向量,首先输入处罚参数ck和规范化参数σk,初始迭代次数t=0,初始投影向量步骤八:然后从t=0开始迭代,直到满足迭代条件,或者最大迭代次数itmax;
(8.1)更新t=t+1;
(8.2)更新 通过 式子;
t
(8.3)更新F,通过 式子;
t
(8.4)更新G,通过 式子;
t t
(8.5)依据第t次迭代的F、G来获得 依据步骤五计算得到的结果;
(8.6)当 或迭代次数达到itmax时,迭代结束,最后输出投影向量否则返回执行(8.1);
步骤九:根据步骤四的展开式,如下:
通过步骤七和步骤八的迭代算法结果获得d维的最优投影向量w(k,d);
步骤十:当d<D,更新d=d+1,然后返回执行步骤五中的(5.2);否则最终输出最优多维投影向量步骤十一:对于待诊断的新医学图像样本x,首先根据步骤十获得的K个最优多维投影向量 将样本x投影到最优d维子空间;然后,计算在投影空间中,样本x到各类别中心mk的投影距离;最后,输出最小投影距离所对应的类别为样本x的预测类别,对新图像样本x的预测决策输出为: