1.一种基于图神经网络对脑部磁共振成像的分类方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1,基于脑部磁共振图像,获取各脑区的脑区厚度;
以脑区作为节点,脑区之间的相关性连接作为节点之间的边,将提取的各脑区厚度作为节点的特征,构建脑拓扑图;所述脑拓扑图包括抑郁症患者的脑拓扑图和健康人的脑拓扑图;
在脑拓扑图 中,脑区厚度作为节点特征 ,其中 为节点数量,即脑区数量, 为特征维度;节点之间的连接关系采用邻接矩阵 表示, 表示节点 和节点 之间的连接关系,邻接矩阵 中的每个元素按照阈值进行赋值,大于阈值赋1,小于阈值赋0;
步骤2,构建K‑GAT网络,用于对脑部磁共振图像进行分类,将脑拓扑图输入K‑GAT网络,对K‑GAT网络进行训练,得到训练好的K‑GAT网络;
所述K‑GAT网络包括第一线性层、K‑GAT层和第二线性层;
脑拓扑图中的节点特征 输入到K‑GAT网络中的第一线性层,得到隐藏特征表示线性层的特征维度;
隐藏特征 表示为:
;
其中, 是线性层的权重矩阵,X表示脑区厚度;
隐藏特征 与邻接矩阵 输入到K‑GAT层,对于节点 及其邻居结点 ,对节点 进行更新,得到更新的节点特征 ;
各节点的特征 经过第二线性层,将特征 的维度从 压缩到最终输出维度 ;
;
其中, 是最终的输出结果, 为输出类别;
输出结果 应用log_softmax,将每个节点的输出转化为类别的对数概率 ;
;
其中, 是节点在每个类别上的对数概率;
步骤3,采用训练好的K‑GAT网络对脑部磁共振图像进行分类。
2.根据权利要求1所述一种基于图神经网络对脑部磁共振成像的分类方法,其特征在于,步骤1中基于脑部磁共振图像,获取各脑区的脑区厚度,具体包括如下步骤:步骤1.1,基于脑部磁共振图像获得全脑灰质图像;
所述灰质图像包括灰质体积GMV 和 灰质浓度GMC;
步骤1.2,基于所述灰质图像获得全脑各脑区对应的灰质厚度GMT和灰质表面积SA;
步骤1.3,基于所述灰质体积GMV 、灰质浓度GMC、灰质厚度GMT和灰质表面积SA构建第一脑图;
步骤1.4,对所述第一脑图进行低频振幅ALFF、分数低频振幅fALFF和局部一致性ReHo的计算,以获取各脑区的脑区厚度。
3.根据权利要求1所述一种基于图神经网络对脑部磁共振成像的分类方法,其特征在于,隐藏特征 和与邻接矩阵 输入到K‑GAT层,对于节点 及其邻居结点 ,对节点 进行更新,得到更新的节点特征 ,具体包括如下步骤;
步骤2.1 将隐藏特征进行线性变换;
对每个节点的隐藏特征 进行线性变换:;
其中, 是权重矩阵,表示迭代次数;
步骤2.2 当 时,计算节点 及其邻居结点 之间的注意力系数 :;
其中 是可学习的注意力向量;
表示特征的拼接操作;
表示激活函数;
步骤2.3,对注意力系数 进行归一化,得到归一化的注意力权重 ;
;
其中, 表示节点 的邻居集合;
步骤2.4,对节点 的邻居节点特征进行加权求和,得到节点 的新的隐藏特征表示 :;
其中,是非线性激活函数, 是共享的权重矩阵;
步骤2.5,采用多头注意力机制对节点 的新的隐藏特征 进行拼接,表示为:;
其中,表示注意力头的数量,表示拼接操作, 和 分别是第 个头的注意力权重和线性变换矩阵;
步骤2.6,将节点 的特征 输入到KAN层,进一步特征提取后,令 ,返回步骤
2.1,最终得到各节点的特征 。
4.根据权利要求1所述一种基于图神经网络对脑部磁共振成像的分类方法,其特征在于步骤2中还包括对训练好的K‑GAT模型进行剪枝。