模式识别与人工智能
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模式识别与人工智能  2016, Vol. 29 Issue (7): 641-649    DOI: 10.16451/j.cnki.issn1003-6059.201607008
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基于正则化Softmax回归的全脑功能性磁共振成像数据特征选择框架*
屈永康1,冀俊忠1,梁佩鹏2,高明霞1
1.北京工业大学 计算机学院 多媒体与智能软件技术北京市重点实验室 北京100124
2.首都医科大学 宣武医院 北京100053
Feature Selection Framework of Whole-Brain Functional Magnetic Resonance Imaging Data Based on Regularized Softmax Regression
QU Yongkang1, JI Junzhong1, LIANG Peipeng2, GAO Mingxia1
1.Beijing Municipal Key Laboratory of Multimedia and Intelligent Software Technology, College of Computer Science, Beijing University of Technology, Beijing 100124
2.Xuanwu Hospital, Capital Medical University, Beijing 100053

全文: PDF (1272 KB)   HTML (1 KB) 
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摘要 针对功能性磁共振成像(fMRI)数据高维小样本特性给分类模型带来的过拟合问题,文中基于Softmax回归提出结合L2正则与L1正则的全脑fMRI数据特征选择框架.首先,基于大脑认知的特点,将全脑分成感兴趣区域和非感兴趣区域.然后,使用可以缩小权值系数的L2正则对感兴趣区域建模以选出感兴趣区域的全部体素,使用具有稀疏作用的L1正则对非感兴趣区域建模以选出非感兴趣区域中的激活体素.最后,结合感兴趣区域和非感兴趣区域的体素构成全脑fMRI数据的正则化Softmax回归模型.在Haxby数据集上的实验表明,L2与L1的正则化策略可有效提升全脑分类的准确率.
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作者相关文章
屈永康
冀俊忠
梁佩鹏
高明霞
关键词 功能性磁共振成像(fMRI)过拟合Softmax回归正则化    
Abstract:To solve the classification model overfitting problem caused by the high dimension and small sample properties of functional magnetic resonance imaging (fMRI) data, a feature selection framework of whole-brain fMRI data combining L1-norm regularization and L2-norm regularization in softmax regression is proposed. Firstly, the whole brain is divided into the region of interest (ROI) and the region of non-interest (RONI) in terms of the characteristics of brain cognition. Then, L2-norm regularization shrinking the weighting coefficients is used to model all voxels in ROI while L1-norm regularization with a sparse effect is employed for modeling the activated voxels in RONI. Finally, the regularized softmax regression model of whole-brain fMRI data is constructed by integrating all voxels in ROI and the activated voxels in RONI. The experimental results on Haxby datasets show that the regularization strategies of L2-norm and L1-norm effectively improve the whole-brain classification performance compared to some other methods.
Key wordsFunctional Magnetic Resonance Imaging (fMRI)    Overfitting    Softmax Regression   
Regularization
  
收稿日期: 2015-10-22     
基金资助:国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(No.2014CB744601)、国家自然科学基金项目(No.61375059,61332016)、北大方正集团有限公司数字出版技术国家重点实验室开放课题资助
作者简介: 屈永康,男,1989年生,硕士研究生,主要研究方向为机器学习、生物信息挖掘.E-mail:yongkang_bjut@163.com.冀俊忠(通讯作者),男,1969年生,博士,教授,主要研究方向为机器学习、数据挖掘、群智能算法、生物信息学,E-mail: jjz01@bjut.edu.cn.梁佩鹏,男,1979年生,博士,副研究员,主要研究方向为医学影像学、认知神经科学.E-mail:p.p.liang@163.com.高明霞,女,1973年生,博士,主要研究方向为数据挖掘、语义网络、知识工程.E-mail: gaomx@bjut.edu.cn.
引用本文:   
屈永康,冀俊忠,梁佩鹏,高明霞. 基于正则化Softmax回归的全脑功能性磁共振成像数据特征选择框架*[J]. 模式识别与人工智能, 2016, 29(7): 641-649. QU Yongkang, JI Junzhong, LIANG Peipeng, GAO Mingxia. Feature Selection Framework of Whole-Brain Functional Magnetic Resonance Imaging Data Based on Regularized Softmax Regression. , 2016, 29(7): 641-649.
链接本文:  
http://manu46.magtech.com.cn/Jweb_prai/CN/10.16451/j.cnki.issn1003-6059.201607008      或     http://manu46.magtech.com.cn/Jweb_prai/CN/Y2016/V29/I7/641
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