The Coronavirus disease 2019 (COVID-19) was first identified in Wuhan, China, in early December 2019 and now becoming a pandemic. When COVID-19 patients undergo radiography examination, radiologists can observe the present of radiographic abnormalities from their chest X-ray (CXR) images. In this study, a deep convolutional neural network (CNN) model was proposed to aid radiologists in diagnosing COVID-19 patients. First, this work conducted a comparative study on the performance of modified VGG-16, ResNet-50 and DenseNet-121 to classify CXR images into normal, COVID-19 and viral pneumonia. Then, the impact of image augmentation on the classification results was evaluated. The publicly available COVID-19 Radiography Database was used throughout this study. After comparison, ResNet-50 achieved the highest accuracy with 95.88%. Next, after training ResNet-50 with rotation, translation, horizontal flip, intensity shift and zoom augmented dataset, the accuracy dropped to 80.95%. Furthermore, an ablation study on the effect of image augmentation on the classification results found that the combinations of rotation and intensity shift augmentation methods obtained an accuracy higher than baseline, which is 96.14%. Finally, ResNet-50 with rotation and intensity shift augmentations performed the best and was proposed as the final classification model in this work. These findings demonstrated that the proposed classification model can provide a promising result for COVID-19 diagnosis.
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Deep learning (DL) analysis of Chest X-ray (CXR) and Computed tomography (CT) images has garnered a lot of attention in recent times due to the COVID-19 pandemic. Convolutional Neural Networks (CNNs) are well suited for the image analysis tasks when trained on humongous amounts of data. Applications developed for medical image analysis require high sensitivity and precision compared to any other fields. Most of the tools proposed for detection of COVID-19 claims to have high sensitivity and recalls but have failed to generalize and perform when tested on unseen datasets. This encouraged us to develop a CNN model, analyze and understand the performance of it by visualizing the predictions of the model using class activation maps generated using (Gradient-weighted Class Activation Mapping) Grad-CAM technique. This study provides a detailed discussion of the success and failure of the proposed model at an image level. Performance of the model is compared with state-of-the-art DL models and shown to be comparable. The data and code used are available at https://github.com/aleesuss/c19.
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Pneumonia, a respiratory infection brought on by bacteria or viruses, affects a large number of people, especially in developing and impoverished countries where high levels of pollution, unclean living conditions, and overcrowding are frequently observed, along with insufficient medical infrastructure. Pleural effusion, a condition in which fluids fill the lung and complicate breathing, is brought on by pneumonia. Early detection of pneumonia is essential for ensuring curative care and boosting survival rates. The approach most usually used to diagnose pneumonia is chest X-ray imaging. The purpose of this work is to develop a method for the automatic diagnosis of bacterial and viral pneumonia in digital x-ray pictures. This article first presents the authors' technique, and then gives a comprehensive report on recent developments in the field of reliable diagnosis of pneumonia. In this study, here tuned a state-of-the-art deep convolutional neural network to classify plant diseases based on images and tested its performance. Deep learning architecture is compared empirically. VGG19, ResNet with 152v2, Resnext101, Seresnet152, Mobilenettv2, and DenseNet with 201 layers are among the architectures tested. Experiment data consists of two groups, sick and healthy X-ray pictures. To take appropriate action against plant diseases as soon as possible, rapid disease identification models are preferred. DenseNet201 has shown no overfitting or performance degradation in our experiments, and its accuracy tends to increase as the number of epochs increases. Further, DenseNet201 achieves state-of-the-art performance with a significantly a smaller number of parameters and within a reasonable computing time. This architecture outperforms the competition in terms of testing accuracy, scoring 95%. Each architecture was trained using Keras, using Theano as the backend.
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背景和目的:与生物医学分析相结合的人工智能(AI)方法在Pandemics期间具有关键作用,因为它有助于释放来自医疗保健系统和医生的压力压力。由于持续的Covid-19危机在具有茂密的人口和巴西和印度等测试套件中的国家恶化,放射性成像可以作为准确分类Covid-19患者的重要诊断工具,并在适当时期规定必要的治疗。通过这种动机,我们基于使用胸部X射线检测Covid-19感染肺的深度学习架构的研究。数据集:我们共收集了三种不同类标签的2470张图片,即健康的肺,普通肺炎和Covid-19感染的肺炎,其中470个X射线图像属于Covid-19类。方法:我们首先使用直方图均衡技术预处理所有图像,并使用U-Net架构进行它们。然后,VGG-16网络用于从预处理图像中的特征提取,该特征提取通过SMTE过采样技术进一步采样以实现平衡数据集。最后,使用具有10倍交叉验证的支持向量机(SVM)分类器分类类平衡功能,评估精度。结果和结论:我们的新方法结合了众所周知的预处理技术,特征提取方法和数据集平衡方法,使我们在2470 X射线图像的数据集中获得了Covid-19图像的优秀识别率为98% 。因此,我们的模型适用于用于筛选目的的医疗保健设施。
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In this paper, deep-learning-based approaches namely fine-tuning of pretrained convolutional neural networks (VGG16 and VGG19), and end-to-end training of a developed CNN model, have been used in order to classify X-Ray images into four different classes that include COVID-19, normal, opacity and pneumonia cases. A dataset containing more than 20,000 X-ray scans was retrieved from Kaggle and used in this experiment. A two-stage classification approach was implemented to be compared to the one-shot classification approach. Our hypothesis was that a two-stage model will be able to achieve better performance than a one-shot model. Our results show otherwise as VGG16 achieved 95% accuracy using one-shot approach over 5-fold of training. Future work will focus on a more robust implementation of the two-stage classification model Covid-TSC. The main improvement will be allowing data to flow from the output of stage-1 to the input of stage-2, where stage-1 and stage-2 models are VGG16 models fine-tuned on the Covid-19 dataset.
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2019年新型冠状病毒疾病(Covid-19)是一种致命的传染病,于2019年12月在中国武汉武汉(Wuhan)首次识别,并且一直处于流行状态。在这种情况下,在感染人群中检测到Covid-19变得越来越重要。如今,与感染人群数量相比,测试套件的数量逐渐减少。在最近的流行条件下,通过分析胸部CT(计算机断层扫描)图像诊断肺部疾病已成为COVID-19患者诊断和预言的重要工具。在这项研究中,已经提出了一种从CT图像检测COVID-19感染的转移学习策略(CNN)。在拟议的模型中,已经设计了具有转移学习模型V3的多层卷积神经网络(CNN)。与CNN类似,它使用卷积和汇总来提取功能,但是该传输学习模型包含数据集成像网的权重。因此,它可以非常有效地检测功能,从而使其在获得更好的准确性方面具有优势。
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2019年12月,一个名为Covid-19的新型病毒导致了迄今为止的巨大因果关系。与新的冠状病毒的战斗在西班牙语流感后令人振奋和恐怖。虽然前线医生和医学研究人员在控制高度典型病毒的传播方面取得了重大进展,但技术也证明了在战斗中的重要性。此外,许多医疗应用中已采用人工智能,以诊断许多疾病,甚至陷入困境的经验丰富的医生。因此,本调查纸探讨了提议的方法,可以提前援助医生和研究人员,廉价的疾病诊断方法。大多数发展中国家难以使用传统方式进行测试,但机器和深度学习可以采用显着的方式。另一方面,对不同类型的医学图像的访问已经激励了研究人员。结果,提出了一种庞大的技术数量。本文首先详细调了人工智能域中传统方法的背景知识。在此之后,我们会收集常用的数据集及其用例日期。此外,我们还显示了采用深入学习的机器学习的研究人员的百分比。因此,我们对这种情况进行了彻底的分析。最后,在研究挑战中,我们详细阐述了Covid-19研究中面临的问题,我们解决了我们的理解,以建立一个明亮健康的环境。
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Computer tomography (CT) have been routinely used for the diagnosis of lung diseases and recently, during the pandemic, for detecting the infectivity and severity of COVID-19 disease. One of the major concerns in using ma-chine learning (ML) approaches for automatic processing of CT scan images in clinical setting is that these methods are trained on limited and biased sub-sets of publicly available COVID-19 data. This has raised concerns regarding the generalizability of these models on external datasets, not seen by the model during training. To address some of these issues, in this work CT scan images from confirmed COVID-19 data obtained from one of the largest public repositories, COVIDx CT 2A were used for training and internal vali-dation of machine learning models. For the external validation we generated Indian-COVID-19 CT dataset, an open-source repository containing 3D CT volumes and 12096 chest CT images from 288 COVID-19 patients from In-dia. Comparative performance evaluation of four state-of-the-art machine learning models, viz., a lightweight convolutional neural network (CNN), and three other CNN based deep learning (DL) models such as VGG-16, ResNet-50 and Inception-v3 in classifying CT images into three classes, viz., normal, non-covid pneumonia, and COVID-19 is carried out on these two datasets. Our analysis showed that the performance of all the models is comparable on the hold-out COVIDx CT 2A test set with 90% - 99% accuracies (96% for CNN), while on the external Indian-COVID-19 CT dataset a drop in the performance is observed for all the models (8% - 19%). The traditional ma-chine learning model, CNN performed the best on the external dataset (accu-racy 88%) in comparison to the deep learning models, indicating that a light-weight CNN is better generalizable on unseen data. The data and code are made available at https://github.com/aleesuss/c19.
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一种名为Covid-19的新发现的冠状病毒疾病主要影响人类呼吸系统。 Covid-19是一种由起源于中国武汉的病毒引起的传染病。早期诊断是医疗保健提供者的主要挑战。在较早的阶段,医疗机构令人眼花azz乱,因为没有适当的健康辅助工具或医学可以检测到COVID-19。引入了一种新的诊断工具RT-PCR(逆转录聚合酶链反应)。它从患者的鼻子或喉咙中收集拭子标本,在那里共有19个病毒。该方法有一些与准确性和测试时间有关的局限性。医学专家建议一种称为CT(计算机断层扫描)的替代方法,该方法可以快速诊断受感染的肺部区域并在早期阶段识别Covid-19。使用胸部CT图像,计算机研究人员开发了几种识别Covid-19疾病的深度学习模型。这项研究介绍了卷积神经网络(CNN)和基于VGG16的模型,用于自动化的COVID-19在胸部CT图像上识别。使用14320 CT图像的公共数据集的实验结果显示,CNN和VGG16的分类精度分别为96.34%和96.99%。
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大多数杂草物种都会通过竞争高价值作物所需的营养而产生对农业生产力的不利影响。手动除草对于大型种植区不实用。已经开展了许多研究,为农业作物制定了自动杂草管理系统。在这个过程中,其中一个主要任务是识别图像中的杂草。但是,杂草的认可是一个具有挑战性的任务。它是因为杂草和作物植物的颜色,纹理和形状类似,可以通过成像条件,当记录图像时的成像条件,地理或天气条件进一步加剧。先进的机器学习技术可用于从图像中识别杂草。在本文中,我们调查了五个最先进的深神经网络,即VGG16,Reset-50,Inception-V3,Inception-Resnet-V2和MobileNetv2,并评估其杂草识别的性能。我们使用了多种实验设置和多个数据集合组合。特别是,我们通过组合几个较小的数据集,通过数据增强构成了一个大型DataSet,缓解了类别不平衡,并在基于深度神经网络的基准测试中使用此数据集。我们通过保留预先训练的权重来调查使用转移学习技术来利用作物和杂草数据集的图像提取特征和微调它们。我们发现VGG16比小规模数据集更好地执行,而ResET-50比其他大型数据集上的其他深网络更好地执行。
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有必要开发负担得起且可靠的诊断工具,该工具允许包含COVID-19的扩散。已经提出了机器学习(ML)算法来设计支持决策系统以评估胸部X射线图像,事实证明,这些图像可用于检测和评估疾病进展。许多研究文章围绕此主题发表,这使得很难确定未来工作的最佳方法。本文介绍了使用胸部X射线图像应用于COVID-19检测的ML的系统综述,旨在就方法,体系结构,数据库和当前局限性为研究人员提供基线。
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自从2020年的Covid-19流行病发作以来,数百万人屈服于这种致命的病毒。已经制定了许多尝试来设计一种可以检测到病毒的自动测试方法。全球各地的研究人员提出了基于深度学习的方法,以使用胸部X射线检测Covid-19。但是,在大多数研究人员使用的公开胸部X射线数据集中,已经提出了问题。在本文中,我们提出了一个2分阶段的方法来解决这个主题问题。已经进行了两个实验作为在数据集中出现偏置存在的方法的第1阶段的一部分。随后,已经提出了在方法的第2阶段中提出了一种图像分割,超分辨率和基于CNN的流水线以及不同的图像增强技术,以减少偏置的效果。 InceptionResNetv2在胸部X射线图像上培训,随着直方图均衡而增强,其次通过阶段2中提出的管道时γ校正,为3级(正常,肺炎和Covid-19)分类产生了90.47%的最高精度任务。
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新的冠状病毒造成了超过一百万的死亡,并继续迅速传播。这种病毒靶向肺部,导致呼吸窘迫,这可以轻度或严重。肺的X射线或计算机断层扫描(CT)图像可以揭示患者是否感染Covid-19。许多研究人员正在尝试使用人工智能改善Covid-19检测。我们的动机是开发一种可以应对的自动方法,该方法可以应对标记数据的方案是耗时或昂贵的。在本文中,我们提出了使用依赖于Sobel边缘检测和生成对冲网络(GANS)的有限标记数据(SCLLD)的半监督分类来自动化Covid-19诊断。 GaN鉴别器输出是一种概率值,用于在这项工作中进行分类。建议的系统使用从Omid Hosparing收集的10,000 CT扫描培训,而公共数据集也用于验证我们的系统。将该方法与其他最先进的监督方法进行比较,例如高斯过程。据我们所知,这是第一次提出了对Covid-19检测的半监督方法。我们的系统能够从有限标记和未标记数据的混合学习,该数据由于缺乏足够量的标记数据而导致的监督学习者失败。因此,我们的半监督训练方法显着优于卷积神经网络(CNN)的监督培训,当标记的训练数据稀缺时。在精度,敏感性和特异性方面,我们的方法的95%置信区间分别为99.56±0.20%,99.88±0.24%和99.40±0.1.18%,而CNN的间隔(训练有素的监督)为68.34 + - 4.11%,91.2 + - 6.15%,46.40 + - 5.21%。
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癌症是人体内部异常细胞的无法控制的细胞分裂,可以蔓延到其他身体器官。它是非传染性疾病(NCDS)和NCDS之一,占全世界总死亡人数的71%,而肺癌是女性乳腺癌后第二次诊断的癌症。肺癌的癌症生存率仅为19%。有各种方法用于诊断肺癌,如X射线,CT扫描,PET-CT扫描,支气管镜检查和活组织检查。然而,为了了解基于组织型H和E染色的肺癌亚型,广泛使用,其中染色在从活组织检查中吸入的组织上进行。研究报道,组织学类型与肺癌预后和治疗相关。因此,早期和准确地检测肺癌组织学是一种迫切需要,并且由于其治疗取决于疾病的组织学,分子曲线和阶段的类型,最重要的是分析肺癌的组织病理学图像。因此,为了加快肺癌诊断的重要过程,减少病理学家的负担,使用深层学习技术。这些技术表明了在分析癌症组织病变幻灯片的分析中提高了疗效。几项研究报告说,卷积神经网络(CNN)在脑,皮肤,乳腺癌,肺癌等各种癌症类型的组织病理学图片的分类中的重要性。在本研究中,通过使用Reset50,VGG-19,Inception_Resnet_V2和DenSenet进行特征提取和三重态丢失来引导CNN以引导CNN,以引导CNN,以引导CNN使得其增加群集间距离并减少集群内距离。
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随着世界各地的COVID-19病毒感染的下降,Monkeypox病毒正在缓慢地出现。人们害怕它,认为它看起来像是Covid-19的大流行。因此,在广泛的社区传播之前,至关重要的是检测到它们。基于AI的检测可以帮助他们在早期识别它们。在本文中,我们首先比较了13个不同的预训练的深度学习(DL)模型,以检测蒙基氧基病毒。为此,我们首先将它们添加到所有这些层中,并使用四个完善的措施进行分析:精度,召回,F1得分和准确性。在确定了表现最佳的DL模型之后,我们将它们整合以利用从其获得的概率输出的多数投票来提高整体绩效。我们在公开可用的数据集上执行实验,这表明我们的集合方法提供了精度,召回,F1得分和精度为85.44 \%,85.47 \%,85.40 \%和87.13 \%。这些令人鼓舞的结果表明,所提出的方法适用于卫生从业人员进行大规模筛查。
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计算机辅助诊断数字病理学正在变得普遍存在,因为它可以提供更有效和客观的医疗保健诊断。最近的进展表明,卷积神经网络(CNN)架构是一种完善的深度学习范式,可用于设计一种用于乳腺癌检测的计算机辅助诊断(CAD)系统。然而,探索了污染变异性因污染变异性和染色常规化的影响,尚未得到很好的挑战。此外,对于高吞吐量筛选可能是重要的网络模型的性能分析,这也不适用于高吞吐量筛查,也不熟悉。要解决这一挑战,我们考虑了一些当代CNN模型,用于涉及(1)的乳房组织病理学图像的二进制分类。使用基于自适应颜色解卷积(ACD)的颜色归一化算法来处理污染归一化图像的数据以处理染色变量; (2)应用基于转移学习的一些可动性更高效的CNN模型的培训,即视觉几何组网络(VGG16),MobileNet和效率网络。我们在公开的Brankhis数据集上验证了培训的CNN网络,适用于200倍和400x放大的组织病理学图像。实验分析表明,大多数情况下预染额网络在数据增强乳房组织病理学图像中产生更好的质量,而不是污染归一化的情况。此外,我们使用污染标准化图像评估了流行轻量级网络的性能和效率,并发现在测试精度和F1分数方面,高效网络优于VGG16和MOBILENET。我们观察到在测试时间方面的效率比其他网络更好; vgg net,mobilenet,在分类准确性下没有太大降低。
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Covid -19在首次检测只有四个月后迅速成为全球性大流行。尽快检测这种疾病至关重要的是降低其蔓延。胸部X射线(CXR)图像的使用变成了有效的筛选策略,互补逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)。卷积神经网络(CNNS)通常用于自动图像分类,它们在CXR诊断中非常有用。在本文中,测试了21种不同的CNN架构,并在COVID-19中识别CXR图像的任务进行比较。它们应用于CoVIDX8B数据集,这是可用的最大和更多样化的Covid-19数据集。还采用了CNN的合奏,并且它们表现出比个体实例更好的效率。 Densenet169实现了最佳的个人CNN实例结果,精度为98.15%,F1分数为98.12%。通过与DenSenet169的五个实例的合并,这些进一步增加到99.25%和99.24%。这些结果高于使用相同数据集的最近作品中获得的结果。
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在研究中,我们开发了一种计算机视觉解决方案,以支持诊断放射区分在Covid-19肺炎,流感病毒肺炎和正常生物标志物之间。 Covid-19肺炎的胸部射线照相出现被认为是非特异性的,提出了挑战,以确定卷积神经网络(CNN)的最佳架构,该挑战是Covid-19和非-covid-19种肺炎。 Rahman(2021)指出Covid-19射线照相图像观察影响诊断过程的不可用和质量问题,并影响深度学习检测模型的准确性。 Covid-19造影图像的显着稀缺性引入了对我们使用过采样技术的数据的不平衡。在该研究中,我们包括具有Covid-19肺炎,流感病毒肺炎和正常生物标志物的人肺(CXR)的广泛的X射线成像,以实现可伸展和准确的CNN模型。在研究的实验阶段,我们评估了各种卷积网络架构,选择了具有两个传统卷积层和两个具有最大功能的汇集层的连续卷积网络。在其分类性能中,最佳性能模型展示了93%的验证精度,F1分数为0.95。我们选择了Azure机器学习服务来执行网络实验和解决方案部署。自动缩放计算集群在网络培训中提供了大量的减少。我们希望在人工智能和人类生物学领域看到科学家合作,并扩展建议的解决方案,以提供快速和全面的诊断,有效地减轻病毒的传播
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COVID-19的诊断对于预防和控制该疾病是必要的。深度学习方法已被认为是一种快速准确的方法。在本文中,通过三个众所周知的预训练网络的平行组合,我们试图将感染的冠状病毒样品与健康样本区分开。负模样损耗函数已用于模型训练。SARS-COV-2数据集中的CT扫描图像用于诊断。SARS-COV-2数据集包含2482张肺CT扫描图像,其中1252张图像属于COVID-19感染的样品。提出的模型接近97%的准确性。
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每年有大约4.5亿人受到肺炎的影响,导致250万人死亡。 Covid-19也影响了1.81亿人,这导致了392万人伤亡。如果早期诊断,两种疾病死亡可能会显着降低。然而,目前诊断肺炎(投诉+胸部X射线)和Covid-19(RT-PCR)的方法分别存在专家放射科医生和时间。在深度学习模型的帮助下,可以从胸部X射线或CT扫描立即检测肺炎和Covid-19。这样,诊断肺炎/ Covid-19的过程可以更有效和普遍地制作。在本文中,我们的目标是引出,解释和评估,定性和定量,深入学习方法的主要进步,旨在检测或定位社区获得的肺炎(帽),病毒肺炎和Covid-19从胸部X-的图像光线和CT扫描。作为一个系统的审查,本文的重点在于解释了深度学习模型架构,该架构已经被修改或从划痕,以便WIWTH对概括性的关注。对于每个模型,本文回答了模型所设计的方式的问题,特定模型克服的挑战以及修改模型到所需规格的折衷。还提供了本文描述的所有模型的定量分析,以量化不同模型的有效性与相似的目标。一些权衡无法量化,因此它们在定性分析中明确提到,在整个纸张中完成。通过在一个地方编译和分析大量的研究细节,其中包含所有数据集,模型架构和结果,我们的目标是为对此字段感兴趣的初学者和当前研究人员提供一站式解决方案。
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