Coronaviruses constitute a family of viruses that gives rise to respiratory diseases. COVID-19 is an infectious disease caused by a newly discovered coronavirus also termed Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). As COVID-19 is highly contagious, early diagnosis of COVID-19 is crucial for an effective treatment strategy. However, the reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) test which is considered to be a gold standard in the diagnosis of COVID-19 suffers from a high false-negative rate. Therefore, the research community is exploring alternative diagnostic mechanisms. Chest X-ray (CXR) image analysis has emerged as a feasible and effective diagnostic technique towards this objective. In this work, we propose the COVID-19 classification problem as a three-class classification problem namely COVID-19, normal, and pneumonia. We propose a three-stage framework, named COV-ELM based on extreme learning machine (ELM). Our dataset comprises CXR images in a frontal view, namely Poster anterior (PA) and Erect anteroposterior (AP). Stage one deals with preprocessing and transformation, stage 2 deals with the challenge of extracting relevant features which are passed as input to the ELM at the third stage, resulting in the identification of COVID-19. The choice of ELM in this work has been motivated by its significantly shorter training time as compared to conventional gradient-based learning algorithms. As bigger and diverse datasets become available, it can be quickly retrained as compared to its gradient-based competitor models. We use 10-fold cross-validation to evaluate the results of applying COV-ELM. The COV-ELM achieved a macro average F1-score of 0.95 and the overall sensitivity of ${0.94 \pm 0.02}$ at a 95% confidence interval. When compared to state-of-the-art machine learning algorithms, the COV-ELM is found to outperform its competitors.


翻译:COVID-19是一种传染病。由于COVID-19具有高度的传染性,所以对COVID-19的早期诊断对于有效的治疗战略至关重要。然而,在诊断COVID-19时被认为是一种金质的聚合酶反应(RT-PCR),这种测试是诊断COVID-19的金质标准。因此,研究界正在探索替代诊断机制。Chest Xray(CXR)图像分析也成为实现这一目标的一种可行和有效的诊断技术。在这项工作中,我们提议将COVID-19的分类问题作为一个三层分类问题,即COVID-19,正常和肺炎。我们提议一个三阶段框架,即COV-ELM,以极端学习机器(ELM)为基础,称为COVV-ELM。我们的数据站由CXR 图像组成,即Post 内端(PA) 和 Eelect AnterLL5 图像比较结果分析,作为EVIL 的升级阶段,将COVDM 数据转换成一个阶段,作为EVD 的进度分析工具,通过极级数据转换成为了E。

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