1.一种基于联邦学习机制的数据识别方法,其特征在于,具体包括以下子步骤:确定识别模型的骨干网络;选择基于Resnet‑50结构的卷积神经网络模型作为基础医学图像处理单元,部署在中央服务器上;
响应于确定识别模型的骨干网络后,对识别模型进行联邦学习,完成识别模型的训练;
将图像信息输入至训练完成的识别模型,进行图像信息的识别;
其中在识别模型的骨干网络中,引入基础残差块,基础残差块中包含三个卷积层,第一个是64通道的卷积核,规模为1×1,第二个是64通道的卷积核,规模为3×3,第三个是 256‑尺寸为1×1的通道卷积核;
根据引入的基础残差块,骨干网络的网络结构包括,子部分 A、子部分B和子部分C;子部分A为两个独立的卷积层,子部分B为一组16个基础残差块,子部分C为两个全连接层;
将图像信息输入至子部分A中,在卷积层中进行如下操作:,
其中 表示新得到的图像的尺度, 表示初始图像的尺度, 表示填充操作的尺度, 表示卷积核的尺度, 表示步长;
通过执行上述操作,得到张量 ;
对识别模型进行联邦学习,完成识别模型的训练包括以下子步骤:进行识别模型的预训练;
响应于完成识别模型的预训练,进行识别模型的交互训练;
其中进行识别模型的预训练是对公式 进行最优参数解的获取;
其中τ表示惩罚系数, 表示 F‑范数,Φ表示要学习的参数集; 表示子部分C输出的真实结果, 表示子部分C输出的预计结果;
在进行识别模型的交互训练包括,在每一轮中,首先在边缘终端上训练识别模型以获得一组新的参数,该组参数形成参数集;将参数集中的参数传输至中央服务器中,并根据中央服务器内部的数据进行重新训练,从而将该组参数将转化为另一组新的参数,并传送到用户终端本身,开始新一轮的交互训练;新一轮的交互训练是将更新后的另一组新的参数返回给中央服务器,开始下一次迭代;
将参数集用字母Θ表示,令PRET (·)表示单个预训练的算子, 表示第t轮中来自第r个边缘终端的预训练参数, 表示为:,
表示第t‑1轮中来自第r个边缘终端的预训练参数, 表示中央服务器第t‑1轮更新后传回第r个边缘的参数。
2.如权利要求1所述的基于联邦学习机制的数据识别方法,其特征在于,确定识别模型的骨干网络,具体包括以下子步骤:确定骨干网络中的基础残差模块;
响应于确定骨干网络中的基础残差模块,确定骨干网络的网络结构。
3.如权利要求1所述的基于联邦学习机制的数据识别方法,其特征在于,在子部分A中,还包括,对张量 进行卷积运算;
其中卷积运算具体表示为:
,
其中 表示卷积后的结果,*表示卷积运算, 和 为参数,c1表示子部分A中的参数, 表示ReLU激活函数。
4.如权利要求3所述的基于联邦学习机制的数据识别方法,其特征在于,得到的 转移到规模为3、步长为2、填充长度为1的池化核中,从而得到另一个大小为64×56×56的张量(A)Im ,即子部分A的输出。
(A)
5.如权利要求4所述的基于联邦学习机制的数据识别方法,其特征在于,将张量 Im(B) (B)输入至子部分B中,进行图像信息的特征提取,得到提取的特征Im 后,将张量 Im 输入到(C1) (C1)子部分C中,规模为7×7 的池化核中,产生另一个大小为2048×1×1的变量Im ,对Im(C1)进行转置操作,使其大小变为1×1×2048,将转置后的Im 输入到全连接层,得到最终的输出结果。
6.如权利要求5所述的基于联邦学习机制的数据识别方法,其特征在于,将转置后的Im(C1)输入到全连接层后,得到最终的输出结果 ,得到 的具体表达式为:,
其中WC2和bC2是参数,c2表示子部分C中的参数, 表示sigmoid 激活函数。
7.如权利要求6所述的基于联邦学习机制的数据识别方法,其特征在于,sigmoid 激活函数 具体表示为:,
其中e表示自然常数。
8.一种基于联邦学习机制的数据识别系统,其特征在于,包括对齐单元、确定单元、训练单元以及识别单元;
确定单元,用于确定识别模型的骨干网络;选择基于Resnet‑50结构的卷积神经网络模型作为基础医学图像处理单元,部署在中央服务器上;
训练单元,用于对识别模型进行联邦学习,完成识别模型的训练;
识别单元,用于将图像信息输入至训练完成的识别模型,进行图像信息的识别;
其中在确定单元中,引入基础残差块,基础残差块中包含三个卷积层,第一个是64通道的卷积核,规模为1×1,第二个是64通道的卷积核,规模为3×3,第三个是 256‑尺寸为1×1的通道卷积核;
根据引入的基础残差块,骨干网络的网络结构包括,子部分 A、子部分B和子部分C;子部分A为两个独立的卷积层,子部分B为一组16个基础残差块,子部分C为两个全连接层;
将图像信息输入至子部分A中,在卷积层中进行如下操作:,
其中 表示新得到的图像的尺度, 表示初始图像的尺度, 表示填充操作的尺度, 表示卷积核的尺度, 表示步长;
通过执行上述操作,得到张量 ;
训练单元对识别模型进行联邦学习,完成识别模型的训练包括以下子步骤:进行识别模型的预训练;
响应于完成识别模型的预训练,进行识别模型的交互训练;
其中进行识别模型的预训练是对公式 进行最优参数解的获取;
其中τ表示惩罚系数, 表示 F‑范数,Φ表示要学习的参数集; 表示子部分C输出的真实结果, 表示子部分C输出的预计结果;
在进行识别模型的交互训练包括,在每一轮中,首先在边缘终端上训练识别模型以获得一组新的参数,该组参数形成参数集;将参数集中的参数传输至中央服务器中,并根据中央服务器内部的数据进行重新训练,从而将该组参数将转化为另一组新的参数,并传送到用户终端本身,开始新一轮的交互训练;新一轮的交互训练是将更新后的另一组新的参数返回给中央服务器,开始下一次迭代;
将参数集用字母Θ表示,令PRET (·)表示单个预训练的算子, 表示第t轮中来自第r个边缘终端的预训练参数, 表示为:,
表示第t‑1轮中来自第r个边缘终端的预训练参数, 表示中央服务器第t‑1轮更新后传回第r个边缘的参数。