利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2024118771873
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
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种融合信任损失和决策再分类的图卷积心脏病检测方法,其特征在于包括以下步骤:步骤1:采集心脏病数据样本集 ,样本集包括心脏病特征信息、心脏病类别,给予每条数据唯一ID,利用相似度为每个ID选取邻居,构建邻接关系;

步骤2:对原始样本集进行预处理,将原始类别转换成独热编码标签,根据邻接关系构建稀疏邻接矩阵,并将心脏病样本集数据分为训练样本集、验证样本集和测试样本集;

步骤3:将上述训练样本集数据输入改进过后的图卷积神经网络,根据心脏病实际类别,对图卷积神经网络进行训练,在负对数似然损失函数基础上又融合了基于信任的自适应损失函数,并根据新的损失函数输出值,进行反向传播,更新模型参数;

所述步骤3包括如下步骤:

步骤 3.1 设置随机种子seed=42,训练总轮数epochs=200,学习率lr=0.01,丢弃率Dropout=0.5,设置模型进入训练模式,训练模式下,Dropout随机丢弃一部分神经元,将样本数据特征 和邻接矩阵 输入图卷积神经网络,公式如下:;

其中 , , , 为输入层到隐藏层的权重, 为隐藏层到输出层的权重, 为 个节点对应各类别的概率分布,隐藏层的非线性激活函数 表示为:

输出层 函数使用对数转换输出对数概率分布,公式如下:;

其中 是输入向量 中的第个分量;

步骤3.2使用 函数将对数概率分布 ,还原为普通概率分布,保留对数概率分布,计算表达式如下:;

步骤3.3根据第 个节点的概率分布 对每个节点的最大概率和次大概率 做差分,操

作为:

得到最大差分矩阵 ,差值作为节点分类的信任值;

步骤3.4 已知第 个节点的对数概率分布 ,训练集样本索引,训练集样本数量 ,第 个节点的真实类别标签 ,计算负对数似然损失,函数计算公式为:;

步骤3.5 利用最大差分矩阵 ,通过Hadamard乘积为负对数似然损失赋予自适应权重,得到信任自适应损失,损失函数公式如下:;

将信任自适应损失函数与负对数似然损失函数融合,得到最终的损失函数,表示为:;

节点信任越高,对模型的影响就越大,节点信任越低,对模型的影响就越小,对于具有不确定性质的节点,减少其对模型的干扰,提高模型对确定性质节点的分类能力,设置,根据损失值进行反向传播,更新模型参数,输出每轮训练的损失和分类准确度;

步骤4:将验证样本集数据输入模型,根据最后一轮验证的分类准确度 计算出不确定分类节点阈值 ;

步骤5:将测试样本集输入训练好的模型,得出初步分类概率分布 ,概率分布进入决策层,根据不确定分类节点阈值 筛选不确定节点的信息,使用高斯核函数对不确定节点进行再分类。

2.根据权利要求1所述的一种融合信任损失和决策再分类的图卷积心脏病检测方法,其特征在于,所述步骤4包括如下步骤:步骤4.1 模型进入评估模式, Dropout被禁用,所有神经元都参与计算,模型使用完整的网络结构进行验证,将验证样本集数据输入模型,计算分类正确的样本数,计算公式为:;

其中, 是指示函数,当 时为1,否则为0;

步骤4.2 根据分类正确的样本数 ,计算分类准确率 ,输出是所有输入样本的正确分类数占总输入样本数的比例,计算公式如下:;

步骤4.3 将最后一轮验证的分类准确度 四舍五入到小数点后两位,公式为:;

根据分类准确度 计算出不确定分类节点的阈值 。

3.根据权利要求1所述的一种融合信任损失和决策再分类的图卷积心脏病检测方法,其特征在于,所述步骤5包括如下步骤:步骤5.1将测试样本数据输入训练好的模型,保留初分类结果 ,计算最大差分矩阵 ,根据阈值 计算选择的元素个数 ,计算表达式如下:;

从最大差分矩阵中选择最小的 个元素,记录差分值和在原始集的索引,操作表达式为:;

其中 ;

步骤5.2 根据节点特征 计算节点间的欧氏距离矩阵 ,矩阵形式如下:;

设置 ,将欧氏距离矩阵 输入高斯核函数,得到基于高斯核的相似度矩阵 ,矩阵表示为:;

步骤5.3 通过邻接矩阵 和相似度矩阵 的逐元素相乘得到邻域相似度矩阵 ,表达式为:;

如果节点 和节点 之间有边连接,则 就是节点 和节点 之间的相似度值 ,如果没有边连接,则 ;

步骤5.4 获取当前不确定节点 与其他邻接节点的相似度 ,获取邻接节点的标签,该操作表达式如下:;

提取概率分布中节点 对应邻接节点标签的概率值,得到权重向量,对相似度 进行加权,得到加权相似度 ,操作如下:

;

步骤5.5 在加权相似度矩阵中寻找相似度最大的节点索引,描述如下:;

相似度节点索引 获取再分类标签 ,更新 ,循环步骤5.4至步骤5.5,直至所有不确定节点再分类结束,输出最终分类结果。