تشخیص بیماری کووید-19 با استفاده از شبکه‌های عصبی کانولوشنال بهینه‌سازی شده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مهندسی برق و کامپیوتر- دانشگاه رازی- کرمانشاه - ایران

2 گروه مهندسی برق- دانشکده برق و کامپیوتر- دانشگاه رازی- کرمانشاه -ایران

چکیده

پاندمی کووید-19 بیش از 2 سال است که سبب مشکلات فراوانی در تمام دنیا بوده است. از این رو مبارزه با این بیماری به یکی از اولویت-های مهم جامعه بشری برای غلبه بر این مشکلات تبدیل شده است. یکی از اولین گام‌ها برای مبارزه با این بیماری، تشخیص صحیح و سریع این بیماری است که روش‌های مختلفی برای تشخیص این بیماری پیشنهاد و ارائه گردیده است. از طرفی یکی از مهم‌ترین ابزارهای دسته‌بندی و تشخیص تصاویر، استفاده از شبکه‌های عصبی کانولوشنال می‌باشد. در این مقاله با استفاده از شبکه‌های عصبی کانولوشنال، ساختاری پیشنهاد شده است که اطلاعات تصاویر اسکن شده از ریه افراد را دریافت کرده و پس از پردازش، وضعیت فرد را در 3 دسته کووید-19، سالم و پنومونی در خروجی نشان می‌دهد. از مهم‌ترین مزایای این شبکه می‌توان به دقت بالا نسبت به سایر روش‌های موجود اشاره نمود. همچنین شبکه پیشنهادی در این مقاله، با استفاده از الگوریتم‌های گرگ خاکستری و ژنتیک بهینه‌سازی شده و در نتیجه ساختار نهایی آن هم از نظر دقت و هم از نظر پیچیدگی به حد مناسبی رسیده است تا جایی که تعداد لایه‌ها و تعداد فیلترهای آن نسبت به شبکه‌های پیش از خود بسیار کمتر است در حالی که از نظر دقت میزان قابل قبولی به نسبت شبکه‌های بسیار گستره‌تر از خود دارا می‌باشد. شبکه پیشنهادی با استفاده از مجموعه داده‌های کگل آموزش داده شده و در نهایت دقت 34/95% برای آن بدست آمده است که در صورت افزایش مقدار داده‌های آموزش می‌توان به دقت بالاتری نیز دست یافت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Diagnosis of Covid-19 disease using optimized convolutional neural networks

نویسندگان [English]

  • Gholamreza Karimi 1
  • Ali Mohamadi 2
1 Faculty of Electrical and Computer Engineering, Razi University, Kermanshah, Iran.
2 Electrical Department-Electrical and Computer Faculty- Razi University-Kermanshah- Iran
چکیده [English]

The covid-19 pandemic has caused many problems around the world for more than 2 years, so combating with this disease has become one of the important priorities of the human society to overcome these problems. One of the first steps to fight against this disease is the correct and quick diagnosis of this disease, and various methods have been proposed and presented to diagnose this disease. On the other hand, one of the most crucial tools to classification and recognition of images is the use of Convolutional Neural Networks. In this article, using convolutional neural networks, a structure is proposed that receives scanned images of people's lungs and after processing shows the person's status in 3 categories: Covid-19, healthy and pneumonia at the output. One of the most important advantages of this network refers to the high range of accuracy in comparison with other available ways. In addition, the suggested network in this article has been optimized with the use of grey wolf and genetic algorithms. As a result, its final structure has reached a suitable level in terms of complexity, while having much less the number of layers and the number of filters compared to previous networks, and has an acceptable level of accuracy compared to much wider networks. The suggested network has been trained by the Kaggle data set and finally, an accuracy of 95.34% has been obtained for it, which can be achieved higher accuracy if the amount of training data is increased.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Convolutional Neural Networks
  • Covid-19
  • Optimization
  • Meta-heuristic algorithms