基于多模态数据深度学习的中医体质辨识方法

来源 :上海大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zlp_dream
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
中医体质辨识,以中医理论为指导,研究人类体质类型的生理和心理。目前中国的体质分类标准是王琦的九分法,即平和质、气虚质、阳虚质、阴虚质、痰湿质、湿热质、血瘀质、气郁质、特禀质等九种基本类型。其中,平和质表示人的生理和心理都处于正常状态;除平和质外的其他体质统称为偏颇体质,表示人可能处于亚健康状态,相较于平和质更易演化成某些疾病。随着电子信息技术的进步,利用图像处理、信号分析等手段对人体信息进行客观和定量化的分析,进而实现体质的计算机辅助分析与辨识得到越来越广泛地研究。将中医体质辨识与多模态数据处理和深度学习等相结合,提高体质辨识的准确率,成为近年中医现代化发展与应用的一个重要课题。本论文研究的主要目的是利用与人体体质辨识密切相关的中医多模态数据,研究端到端的深度学习模型,提高体质辨识的准确率。为此,本研究从舌诊和面诊图像的体质辨识、脉搏波的体质辨识、健康信息表的体质辨识和基于多模态数据的体质辨识等四个方面对深度学习模型进行了深入研究。健康信息表是针对问诊设计的问卷。主要研究工作如下:(1)基于舌诊和面诊图像的体质辨识:针对舌诊和面诊图像是可见光图像的特点,利用卷积神经网络在图像自动分类上的优势,构建VGG16、Res Net18和Inception V3模型。将2503例舌诊图像以7:3划分为训练集和测试集。最后在舌图像测试集上VGG16、Res Net18和Inception V3的准确率分别为0.6631、0.7050和0.6924;灵敏度分别为0.6929、0.7452和0.7667;特异度分别为0.6254、0.6656和0.5982。将2305例面诊图像以7:3划分训练集和测试集。最后在测试集上VGG16、Res Net18和Inception V3的准确率分别为0.6744、0.7381和0.7207;灵敏度分别为0.6744、0.6937和0.7266;特异度分别为0.6486、0.7432和0.7128。实验证明Res Net18和Inception V3的分类性能优于VGG16,并且Res Net18表现最好。(2)基于脉搏波的体质辨识:针对脉搏波信号作为时间序列数据的特点,采用循环神经网络长短期记忆模型(Long Short Term Memory,LSTM)和门控循环单元(Gated Recurrent Unit,GRU)实现体质辨识任务并且与目前文献报告分类性能最优的卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)模型进行对比。将1726例脉搏波数据以7:3划分训练集和测试集。最后在测试集上,LSTM、GRU和CNN模型的准确率分别为0.6602、0.6853和0.6177;灵敏度分别为0.7945、0.7705和0.7226;特异度分别为0.4867、0.5752和0.4823。实验证明LSTM和GRU的分类性能优于CNN,并且GRU表现最好。(3)基于健康信息表的体质辨识:提出基于全连接神经网络的体质辨识模型。针对845例健康信息表数据,构建训练集和测试集对模型进行训练和测试,最后模型准确率为0.6260,灵敏度为0.6774,特异度为0.5455。(4)基于多模态数据的体质辨识:针对540组多模态数据,构建特征融合模型和决策融合模型。在测试集上,特征融合模型和决策融合模型的准确率分别为0.7407和0.7160;灵敏度分别为0.7234和0.8298;特异度分别为0.7647和0.5588。实验证明特征融合模型优于决策融合模型。同时通过多种模态的融合,对比发现面图像与平和质的相关性最强,健康信息表中包含的噪声信息较多。最后,讨论了融合数量对分类性能的影响,研究发现更多模态数据的融合可以补充单一模态信息的缺失,提升分类性能。综上,本研究将多模态中医数据的深度学习技术引入到中医体质辨识研究中。研究结果表明,本研究建立的端到端深度学习模型可以提高中医体质辨识的准确率,多模态数据融合的深度学习模型可以进一步提高体质辨识的准确率,并且特征融合优于决策融合。该结果也进一步证明多模态深度学习技术应用到中医体质辨识中的有效性,对中医药现代化与智能化具有重要促进作用。
其他文献
锂离子电池由于具有高能量密度、低自放电率、无记忆效应、优异的循环性能和无污染等优点,被广泛应用于便携式电子产品和电动汽车等领域。然而,当前锂离子电池的能量密度尚不能完全满足下一代高续航里程电动汽车的要求,因此迫切需要具有更高比容量的电极材料。在众多锂离子电池正极材料中,富锂正极材料由于同时具有高比容量和较高工作电势的优点,因而颇受关注。但富锂材料也存在一些缺点,例如:首次充放电循环的库伦效率较低、
学位
海岸带既是区域经济发展的黄金地带,亦是陆海系统交互胁迫的敏感区域,快速城镇化与工业化导致海岸带关键生态系统服务受损、生态网络格局紊乱、珍稀物种安全保障空间萎缩等重大生态安全问题。以闽三角海岸带珍稀物种-栖息地系统为研究对象,从“多物种-多生境-多尺度”视角出发,基于陆海统筹理念系统评估了闽三角海岸带珍稀物种-栖息地系统的脆弱性,建立了基于物种水平的海岸带生态保护与修复网络,构建了海岸带陆海统筹生态
期刊
报纸
肝纤维化是多种慢性肝病的常见结果,伴随着肝细胞和内皮屏障损伤以及炎性细胞浸润,最终导致大量胶原蛋白和细胞外基质(Extracellular Matrix,ECM)沉积。晚期的肝纤维化会发展为肝硬化甚至导致肝细胞癌(Hepatocellular Carcinoma,HCC),目前除肝移植外没有其他有效的治疗方法。但肝移植受限于供体短缺,价格昂贵以及免疫反应等问题,迫切需要寻找新的治疗方法。最近研究表
学位
“新型城镇化”战略的提出是促进城乡居民高质量发展、实现以人为本的可持续发展,目前关注点已由居民的物质需求转向居民对美好生活的需要和生活质量的提高,特别是“十四五”城乡社区服务体系建设规划明确提出构建以人民为中心、强化为民、便民、安民服务功能、优化服务设施布局的城乡社区,更加强调城市质量内涵的提升和对人需要的满足。异地搬迁安置社区作为快速城镇化过程中衍生出的一种新型居住形式,在建设时期未考虑居民异地
学位
热电材料以三大热电效应为基础,其相关研究在新型能源的开发、废热的有效利用等方面具有重要的价值。Bi2Te3基热电材料具有优异的室温热电性能,已成功实现商业化应用。与p型Bi2Te3基合金相比,n型Bi2Te3基合金的热电性能普遍较低,限制了器件的性能提升。为了推广Bi2Te3基热电材料的商业化应用,有效提高n型Bi2Te3基合金的热电性能成为关键。大量的研究表明,在n型Bi2Te3基合金中,Bi2
学位
学位
近年来,随着我国现代经济和基础建设的飞速发展,现代化的交通运输建筑大跨度斜拉桥一座座的立地而起。斜拉桥由于造型优美、施工方便、受力性能合理等在国内外交通运输工程中得到广泛应用。由于斜拉桥是山区和沿海城市的重要交通枢纽,一旦这些桥梁在地震中受损,救援行动就会中断,将造成重大的经济损失和人员伤亡。通过对地震作用下的一些斜拉桥进行震害分析可以发现斜拉桥的破坏主要是主梁纵漂位移占绝大贡献。但目前现有的减震
学位
随着城市化进程的加剧以及小汽车保有量的逐年攀升,城市交通拥堵与停车难问题日益严峻。近来随着移动互联网技术和共享经济的快速发展,共享停车应运而生。共享停车是指对既有停车设施的资源整合,对相邻区域内停车资源进行错峰共享,旨在通过提高现有停车位利用率的方法,有效缓解城市中心区域停车难的问题。然而,共享停车步行时间成本是制约共享停车发展和影响通勤者停车选择和出行行为的关键因素。因此,本文提出考虑共享停车步
学位
<正>糖尿病肢端坏疽大多发生于中老年人;男多于女,男女之比为3:2;糖尿病病程平均约10年,坏疽部位下肢多见,占92.5%,上肢少见,约占7.5%;单侧发病约占80%,双侧同时发病约占20%;足趾和足底同时坏疽的多见,占77.5%;足趾和小腿同时坏疽占5 %,仅小腿坏疽占5%;足趾或手指发病占12.5%。
会议