基于深度卷积神经网络的人体外周血白细胞显微图像分类
DOI:
CSTR:
作者:
作者单位:

(四川大学 电子信息学院,四川 成都 610064)

作者简介:

王亚品(1990-),女,博士研究生,主要从事图像处理与深度学习方面的研究工作.

通讯作者:

中图分类号:

基金项目:

国家高技术研究发展计划(“863”计划)(2007AA01Z3)和国家科技重大专项(2009ZX02204-008)资助项目 (四川大学 电子信息学院,四川 成都 610064)


Human peripheral blood leukocyte microscopic image classification based on deep convolutional neural network
Author:
Affiliation:

(Department of Optical Electronics,Sichuan University,Chengdu 610064,Chi na)

Fund Project:

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    摘要:

    人体外周血白细胞五分类在医学临床诊断中有重要 的作用。本文提出一种基于深度卷积神经网络(CNN)的人体外周血白细胞显微图像五分类 方法。首先以ResNet为原型结构设计了一种适用于白细胞 显微图像分类的深度卷积神经网络,并提出了一种基于特征集中的新的数据增强的方法来丰 富数据集。由 于图像的背景对物体识别有很大影响,用图像处理的方法改变同一白细胞的背景,可以生成 新的样本。经 过数据增强后的样本总量为42300。最后,针对数据集中五类白细胞样 本不均衡问题,在神 经网络训练策 略中,提出一种改进的批次(batch)随机梯度下降算法(MBGD)。通过将批次随机梯度下 降算法每个批 次中五类白细胞所占比例设置为1∶1∶1∶1∶1,可以使CNN均衡地获 取五类白细胞的特征。实验结果表明, 本文所设计的CNN结构、所提出数据增强方法和改进的批次随机梯度下降算法均可提高白细 胞图像分类 正确率。所提白细胞五分类方法可以达到95.7%的训练正确率。对8400张白细胞图像进行测试,得到95.0% 的平均分类正确率,嗜中性粒细胞、淋巴细胞、单核细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞的 分类正确率分别为:92.2%,91.5%, 94.6%,93.3%和97.4%。

    Abstract:

    Human peripheral blood leukocyte five kinds classification plays a vit al role in clinical diagnose.In this paper,we propose a method of human peripheral blood leukocyte microscopic image classification based on deep Convolutional Neural Network (CNN).Firstly,a deep CNN architecture based on ResNet is designed and it is applicable to leukocyte microscopic image.Then a new data augmentation metho d based on feature focus is proposed to enrich our dataset.Considering that the surroundings are important for object recognition,we generate a large number of images by putting a segmented leukocyte in different microscop ic image surroundings using image processing.After data augmentation,the total amount of the dataset is 42300.Finally,aiming at the disproportion of five kinds of leukocyte in dataset,we propose a modified batch stochastic gradient descent (MBGD) to train the CNN model.By setting the ratio of five kinds of leukocytes into 1∶1∶1∶1∶1in a batch,CNN model can evenly achieve features of five kinds of leukocyte.Experimental resul ts demonstrate that the designed CNN architecture,proposed data augmentation method and modified stochastic grad ient descent can all improve the classification accuracy.The proposed method can achieve 95.7% training accu racy.The average testing accuracy of 8400leukocyte images is 95.0%.The accuracy of ne utrophils,lymphocytes,monocytes,eosinophils and basophils are respectively 92.2%,91.5%,94.6%,93.3% and 97.4%.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

王亚品,曹益平,付光凯,王璐,万莹莹,李城梦.基于深度卷积神经网络的人体外周血白细胞显微图像分类[J].光电子激光,2019,30(5):546~555

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  • 收稿日期:2018-09-28
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  • 在线发布日期: 2019-06-28
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