模式识别与人工智能
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模式识别与人工智能  2023, Vol. 36 Issue (9): 778-792    DOI: 10.16451/j.cnki.issn1003-6059.202309002
基于深度学习的模式分类与检测 最新目录| 下期目录| 过刊浏览| 高级检索 |
模糊逻辑引导的多粒度深度神经网络
周天奕1, 丁卫平1, 黄嘉爽1, 鞠恒荣1, 姜舒1, 王海鹏1
1.南通大学 信息科学技术学院 南通 226019
Fuzzy Logic Guided Deep Neural Network with Multi-granularity
ZHOU Tianyi1, DING Weiping1, HUANG Jiashuang1, JU Hengrong1, JIANG Shu1, WANG Haipeng1
1. School of Information Science and Technology, Nantong University, Nantong 226019

全文: PDF (2071 KB)   HTML (1 KB) 
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 准确识别和分类组织病理图像对于疾病的早期检测和治疗至关重要.病理医生诊断时通常会采用多层次的方式进行判断,即观察各个倍率下细胞的异常区域,然而现有模型通常只能在单一粒度上进行特征提取,忽略细胞的多粒度特性.因此,文中提出模糊逻辑引导的多粒度深度神经网络.首先,针对细胞的构造,在粗粒度、中粒度和细粒度这3个粒度层面上进行多粒度特征提取,充分利用病理组织图像中的信息.同时,针对多粒度特征提取时出现的关键信息冗余问题,引入模糊逻辑理论,设置多个模糊隶属函数,分别描述细胞在不同角度上的特征.然后,通过模糊运算得到模糊通用特征,由此设计模糊逻辑引导的交叉注意力机制模块,实现模糊通用特征对多粒度特征的引导.最后,通过编码器将特征扩散至所有的补丁令牌,获得较好的分类准确性和鲁棒性.实验表明,文中网络在组织病理图像分类上具有较高的准确率.
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作者相关文章
周天奕
丁卫平
黄嘉爽
鞠恒荣
姜舒
王海鹏
关键词 模糊逻辑医学图像分类特征融合特征提取注意力机制    
Abstract:The accurate identification and classification of pathological images are crucial for early disease detection and treatment. In the process of diagnosis, pathologists typically employ a multi-level approach, observing abnormal cell regions at various magnifications. However, existing models often extract features at a single granularity, neglecting the multi-granularity nature of cells. Therefore, a fuzzy logic guided deep neural network with multi-granularity is proposed in this paper. Firstly, multi-granularity feature extraction is conducted for cell structures at three levels of granularity-coarse, medium and fine, and thus the information in pathological tissue images is fully utilized. Additionally, to address the issue of key information redundancy during multi-granularity feature extraction, fuzzy logic theory is introduced. Multiple fuzzy membership functions are set to describe cell features from different angles. Subsequently, fuzzy operations are employed to fuse into a fuzzy universal feature. A fuzzy logic guided cross attention mechanism is designed to guide the multi-granularity features by the universal fuzzy feature. Finally, an encoder is utilized to propagate the features to all patch tokens, resulting in improved classification accuracy and robustness. Experiments demonstrate that the proposed network achieves high accuracy in the classification of pathological images.
Key wordsFuzzy Logic    Medical Image Classification    Feature Fusion    Feature Extraction    Attention Mechanism   
收稿日期: 2023-07-24     
ZTFLH: TP18  
基金资助:国家自然科学基金项目(No.61976120,62006128,62102199)、江苏省自然科学基金项目(No.BK20231337),江苏省高等学校自然科学研究重大项目(No.21KJA510004)、江苏省高等学校自然科学研究面上项目(No.23KJB520031)、中国博士后科学基金项目(No.2022M711716)资助
通讯作者: 丁卫平,博士,教授,主要研究方向为数据挖掘、机器学习、粒计算、演化计算、大数据分析等.E-mail:dwp9988@163.com.   
作者简介: 周天奕,硕士研究生,主要研究方向为粒计算、模糊集、深度学习.E-mail:choutyear@outlook.com.黄嘉爽,博士,副教授,主要研究方向为脑网络分析、深度学习.E-mail:hjshdym@163.com.鞠恒荣,博士,副教授,主要研究方向为粒计算、粗糙集、机器学习、知识发现.E-mail:juhengrong@ntu.edu.cn.姜 舒,博士,讲师,主要研究方向为深度学习、自然语言处理.E-mail:jshmjs45@ntu.edu.cn王海鹏,硕士研究生,主要研究方向为模糊理论、粒度计算、深度学习.E-mail:whpjy79@163.com.
引用本文:   
周天奕, 丁卫平, 黄嘉爽, 鞠恒荣, 姜舒, 王海鹏. 模糊逻辑引导的多粒度深度神经网络[J]. 模式识别与人工智能, 2023, 36(9): 778-792. ZHOU Tianyi, DING Weiping, HUANG Jiashuang, JU Hengrong, JIANG Shu, WANG Haipeng. Fuzzy Logic Guided Deep Neural Network with Multi-granularity. Pattern Recognition and Artificial Intelligence, 2023, 36(9): 778-792.
链接本文:  
http://manu46.magtech.com.cn/Jweb_prai/CN/10.16451/j.cnki.issn1003-6059.202309002      或     http://manu46.magtech.com.cn/Jweb_prai/CN/Y2023/V36/I9/778
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