COVID-19 pandemic continues to spread rapidly over the world and causes a tremendous crisis in global human health and the economy. Its early detection and diagnosis are crucial for controlling the further spread. Many deep learning-based methods have been proposed to assist clinicians in automatic COVID-19 diagnosis based on computed tomography imaging. However, challenges still remain, including low data diversity in existing datasets, and unsatisfied detection resulting from insufficient accuracy and sensitivity of deep learning models. To enhance the data diversity, we design augmentation techniques of incremental levels and apply them to the largest open-access benchmark dataset, COVIDx CT-2A. Meanwhile, similarity regularization (SR) derived from contrastive learning is proposed in this study to enable CNNs to learn more parameter-efficient representations, thus improving the accuracy and sensitivity of CNNs. The results on seven commonly used CNNs demonstrate that CNN performance can be improved stably through applying the designed augmentation and SR techniques. In particular, DenseNet121 with SR achieves an average test accuracy of 99.44% in three trials for three-category classification, including normal, non-COVID-19 pneumonia, and COVID-19 pneumonia. And the achieved precision, sensitivity, and specificity for the COVID-19 pneumonia category are 98.40%, 99.59%, and 99.50%, respectively. These statistics suggest that our method has surpassed the existing state-of-the-art methods on the COVIDx CT-2A dataset.


翻译:COVID-19大流行继续迅速蔓延于全世界,造成全球人类健康和经济的巨大危机,早期发现和诊断对控制进一步扩散至关重要,许多深层次的学习方法提议协助临床医生根据计算成的断层成像进行COVID-19自动诊断,但挑战依然存在,包括现有数据集数据多样性低,以及深层学习模型的准确性和敏感性不足导致的不满意检测。为了提高数据多样性,我们设计了递增水平的增强技术,并将其应用于最大的开放基准数据集COVIDx CT-2A。与此同时,本研究中提议了因对比学习而形成的类似性规范化(SR),以使CNN能够学习更具有参数效率的表述,从而提高CNN的准确性和敏感性。七种常用CNN的结果表明,通过应用设计的扩增和SR技术,CNN的性能可以稳步改善。 特别是,DenseNet121和SR在三种类别分类的试验中,包括正常的、非COVID-19的敏感度、99-19的CNSLA和COVI的精确度,这些精确度和CVI的分类方法,这些精确度和CA的精确度和CVI-19D的统计方法都得到改进。

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