Soft Computing Methods based on Fuzzy, Evolutionary and Swarm Intelligence for Analysis of Digital Mammography Images for Diagnosis of Breast Tumors

نویسندگان

چکیده مقاله:

Soft computing models based on intelligent fuzzy systems have the capability of managing uncertainty in the image based practices of disease. Analysis of the breast tumors and their classification is critical for early diagnosis of breast cancer as a common cancer with a high mortality rate between women all around the world. Soft computing models based on fuzzy and evolutionary algorithms play an important role in advances obtained in computer aided detection (CAD) systems. Combination of the evolutionary nature of swarm intelligence algorithms in optimization along with the potential of fuzzy models to cope with uncertainty and complex environments. In this research, a fuzzy inference model has been proposed for managing uncertainty in input data. The main uncertainty issues for classification of the breast tumors were modeled through the linguistic terms, fuzzy variables and fuzzy reasoning processes in the fuzzy inference model. Fuzzy linguist terms and rule sets are valuable to have an intelligent model with the ability to interact with the clinicians. Furthermore, hybrid fuzzy-evolutionary models have been proposed for tuning fuzzy membership functions for diagnosis of malignant and benign breast tumors. The hybrid proposed evolutionary methods are: 1) Fuzzy-Genetic, 2) Fuzzy-Particle swarm intelligence, and 3) Fuzzy-biogeography models. Evolutionary nature inspired combination with the fuzzy inference model (FIM) improves the proficiency of the FIM by adaption to the environment through the tuning process using training and testing datasets. To achieve this, the Genetic Algorithm was applied as a base evolutionary method. Then, the potential of the Particle Swart intelligence algorithm in using local and global experiences of the solutions in the search space. Also, bio-geographical aspects of species in finding an optimum solution lands with the high suitability habitat index has been concentrated in optimization process of the FIM. Evolutionary algorithms perform tuning of the fuzzy membership functions to improve the accuracy of the fuzzy inference model while simplicity and interpretability of the FIM was kept. For performance evaluation, an ROC curve analysis was conducted which is a robust and reliable technique that represents the trades of between classification model benefits and costs. Also, for validation purpose, a 10-fold cross-validation technique was performed for partitioning the dataset into training and testing sets in the evolutionary optimization algorithms. The performance of the proposed methods were evaluated using a dataset including 295 images and extracted features from mammographic image analysis society (MIAS) dataset. The results reveal that the hybrid Fuzzy-biogeography model outperforms the other evolutionary models with an accuracy and area under the ROC curve (AUC) of 95.25%, and 91.43%, respectively. Performance comparison of the hybrid evolutionary models in this study with the related methods for classification of the breast tumors on the MIAS dataset reveals that the fuzzy-biogeography model outperforms the other methods in terms of trades-off between accuracy and interpretability with an area under the ROC curve of 95.25% with four extracted features. The Fuzzy-GA and Fuzzy-Swarm Intelligence models are competitive with the best results of counterpart methods with an accuracy of 93.9% and 94.58% in terms of the AUC, respectively. The proposed fuzzy-evolutionary models in this study are promising for diagnosis of the breast tumors in early stages of the disease and providing suitable treatment.  

برای دانلود باید عضویت طلایی داشته باشید

برای دانلود متن کامل این مقاله و بیش از 32 میلیون مقاله دیگر ابتدا ثبت نام کنید

اگر عضو سایت هستید لطفا وارد حساب کاربری خود شوید

منابع مشابه

application of upfc based on svpwm for power quality improvement

در سالهای اخیر،اختلالات کیفیت توان مهمترین موضوع می باشد که محققان زیادی را برای پیدا کردن راه حلی برای حل آن علاقه مند ساخته است.امروزه کیفیت توان در سیستم قدرت برای مراکز صنعتی،تجاری وکاربردهای بیمارستانی مسئله مهمی می باشد.مشکل ولتاژمثل شرایط افت ولتاژواضافه جریان ناشی از اتصال کوتاه مدار یا وقوع خطا در سیستم بیشتر مورد توجه می باشد. برای مطالعه افت ولتاژ واضافه جریان،محققان زیادی کار کرده ...

15 صفحه اول

fabrication of new ion sensitive field effect transistors (isfet) based on modification of junction-fet for analysis of hydronium, potassium and hydrazinium ions

a novel and ultra low cost isfet electrode and measurement system was designed for isfet application and detection of hydronium, hydrazinium and potassium ions. also, a measuring setup containing appropriate circuits, suitable analyzer (advantech board), de noise reduction elements, cooling system and pc was used for controlling the isfet electrode and various characteristic measurements. the t...

developing a pattern based on speech acts and language functions for developing materials for the course “ the study of islamic texts translation”

هدف پژوهش حاضر ارائه ی الگویی بر اساس کنش گفتار و کارکرد زبان برای تدوین مطالب درس "بررسی آثار ترجمه شده ی اسلامی" می باشد. در الگوی جدید، جهت تدوین مطالب بهتر و جذاب تر، بر خلاف کتاب-های موجود، از مدل های سطوح گفتارِ آستین (1962)، گروه بندی عملکردهای گفتارِ سرل (1976) و کارکرد زبانیِ هالیدی (1978) بهره جسته شده است. برای این منظور، 57 آیه ی شریفه، به صورت تصادفی از بخش-های مختلف قرآن انتخاب گردید...

15 صفحه اول

an application of fuzzy logic for car insurance underwriting

در ایران بیمه خودرو سهم بزرگی در صنعت بیمه دارد. تعیین حق بیمه مناسب و عادلانه نیازمند طبقه بندی خریداران بیمه نامه براساس خطرات احتمالی آنها است. عوامل ریسکی فراوانی می تواند بر این قیمت گذاری تاثیر بگذارد. طبقه بندی و تعیین میزان تاثیر گذاری هر عامل ریسکی بر قیمت گذاری بیمه خودرو پیچیدگی خاصی دارد. در این پایان نامه سعی در ارائه راهی جدید برای طبقه بندی عوامل ریسکی با استفاده از اصول و روش ها...

analysis of ruin probability for insurance companies using markov chain

در این پایان نامه نشان داده ایم که چگونه می توان مدل ریسک بیمه ای اسپیرر اندرسون را به کمک زنجیره های مارکوف تعریف کرد. سپس به کمک روش های آنالیز ماتریسی احتمال برشکستگی ، میزان مازاد در هنگام برشکستگی و میزان کسری بودجه در زمان وقوع برشکستگی را محاسبه کرده ایم. هدف ما در این پایان نامه بسیار محاسباتی و کاربردی تر از روش های است که در گذشته برای محاسبه این احتمال ارائه شده است. در ابتدا ما نشا...

15 صفحه اول

development of different optical methods for determination of glucose using cadmium telluride quantum dots and silver nanoparticles

a simple, rapid and low-cost scanner spectroscopy method for the glucose determination by utilizing glucose oxidase and cdte/tga quantum dots as chromoionophore has been described. the detection was based on the combination of the glucose enzymatic reaction and the quenching effect of h2o2 on the cdte quantum dots (qds) photoluminescence.in this study glucose was determined by utilizing glucose...

منابع من

با ذخیره ی این منبع در منابع من، دسترسی به آن را برای استفاده های بعدی آسان تر کنید

ذخیره در منابع من قبلا به منابع من ذحیره شده

{@ msg_add @}


عنوان ژورنال

دوره 16  شماره 2

صفحات  147- 165

تاریخ انتشار 2019-09

با دنبال کردن یک ژورنال هنگامی که شماره جدید این ژورنال منتشر می شود به شما از طریق ایمیل اطلاع داده می شود.

کلمات کلیدی

کلمات کلیدی برای این مقاله ارائه نشده است

میزبانی شده توسط پلتفرم ابری doprax.com

copyright © 2015-2023