课题基金 / 基金详情

基于数据的稀疏规则学习方法在全方向M型心动图系统辅助诊断中的应用研究

批准号:
61471124
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
黄立勤
依托单位:
学科分类:
医学信息检测与处理
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
Yixin Chen、林强、李伟、陈财淦、陈骏勰、王琨、张翔宇、黄少煌

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要
在统计学习领域,过去的几十年里开发了很多"高性能"的算法,用这些算法设计的预测模型大都具有很好的分类性能。但这些模型通常是"黑盒子"运算,这使得它很难为用户去解释所预测结果的产生原因和过程。在很多实际应用中,特别是医学领域,对于疾病诊断的结果来说,解释性和准确度同样重要。本课题要研究一种能够实现在预测性能和解释性之间达到"最佳"权衡效果的新算法。课题组将从基于规则的预测系统入手:1)研究利用随机森林和稀疏规则学习方法来自动抽取小规模决策规则,希望通过稀疏规则选择小规模决策规则和特征子集同时保持良好的预测性能。2)研究该算法的可靠性和鲁棒性,特别是学习过程中随机性问题的产生以及训练数据噪声对决策规则的影响。3)探索该算法的可视化问题,特别是决策过程和决策结果包括决策规则的可视化。4)探索在大数据集下算法的规则动态获取和更新机制。最后用该算法开发全方向M型心动图系统辅助诊断模块并进行临床测试。
英文摘要
In statistical learning, there are many "high performance" learning algorithms that have been developed in the past decades. These methods typically produce prediction models that have high generalization performance. Nevertheless, the models are usually "black boxes" that make it difficult for a user to interpret why and how does a prediction occur. In many practical applications, especially those in the medical domain, interpretability is as important as prediction accuracy. In this study, the research team will develop new learning algorithms to find an "optimal" trade-off between the prediction accuracy and model interpretability. In particular, the team will focus on rule-based prediction systems and investigate the following novel research problems.1)We will use random forest (RF) and sparsity regularized learning to automatically extract a small set of decision rules. Random forest is a very competitive predication model but lacks of interpretability due to the large number of decision rules that the random forest defines. We propose to use sparsity regularization to select a small number of decision rules and a subset of features from a random forest and to maintain the prediction performance comparable.2)We will investigate stability and robustness of the proposed learning method. Specifically, we will study how the randomness introduced by the RF learning process and how the noise in the training data would affect the selected decision rules.3)We will also explore model visualization issues. Specifically, the visualization of the decision making/learning process and the decision rules.4)We will also explore the dynamic accessing and updating mechanism to the rules of the algorithm based on big data set.Finally, the team will apply the results of the above research to Omni-directional M-mode echocardiography data, which are mainly used in clinical echocardiography analysis.
本课题按计划开展基于数据的稀疏规则学习方法在全方向M型心动图系统辅助诊断中的应用研究。针对高噪声、低对比度的全方向M型心动图超声图像分割的准确性以及可靠性低等问题研究,分别提出了改进的双边滤波降噪算法、基于可变形状限制模型的超声心动图左心室分割新算法、基于深度卷积神经网络的超声心动图轮廓检测。为了对运动心脏的解剖结构进行理解和分析,需要从不同位置的各种方位采集超声心动视频影像,我们融合不同视角方位对超声心动视频影像分类方法进行研究。针对医学数据中存在的数据缺失、数据异常和类别不平衡等特性,本课题提出基于missForest技术结合有放回地随机重采样算法,针对传统分类结果无法提供分类解释以及医学临床数据集的高维特征空间和数据冗余相关问题,提出基于随机森林相似度矩阵的高维数据可视化(High-Quality Visualizations of Large,LargeVis)分类算法,为进一步提取数据之间的特征关系表达式,提出结合弹性范数的随机森林规则提取和特征选择模型,提出一种将随机森林分类器结合t-SNE(t-distributed Stochastic Neighbor Embedding,t分布随机邻域嵌入)的分类方法,设计基于决策树筛选与稀疏编码理论的随机森林分类规则提取方法。这些研究成果应用于第二代全方向M型心动图研制中,并在医院进行了实验测试。发表标注基金号论文14篇,其中SCI/EI/核心期刊论文9篇,专利授权1项,申请2项。项目培养了博士研究生1名和硕士研究生13名。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Measuring the absolute distance of a front vehicle from an in-car camera based on monocular vision and instance segmentation
基于单目视觉和实例分割测量前方车辆与车载摄像头的绝对距离
DOI: 10.1117/1.jei.27.4.043019
发表时间: 2018-07
期刊: Journal of Electronic Imaging
影响因子: 1.1
作者: [Huang L, Chen Y, Fan Z, Chen Z]
通讯作者: Chen Z
DOI: --
发表时间: 2018
期刊: 电子与信息学报
影响因子: --
作者: [黄立勤, 朱飘]
通讯作者: 朱飘
Dense Trajectories and DHOG for Classification of Viewpoints from Echocardiogram Videos.
用于超声心动图视频观点分类的密集轨迹和 DHOG
DOI: 10.1155/2016/9610192
发表时间: 2016
期刊: Computational and mathematical methods in medicine
影响因子: --
作者: [Huang L, Zhang X, Li W]
通讯作者: Li W
DOI: 10.16827/j.cnki.41-1404/z.2017.02.004
发表时间: 2017
期刊: 南阳理工学院学报
影响因子: --
作者: [陈宋, 黄立勤]
通讯作者: 黄立勤
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    心房影像特征与知识联合驱动的房颤复发风险评估
    • 批准号:
      --
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      55万元
    • 批准年份:
      2022
    • 负责人:
      黄立勤
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金