Метод діагностування випадків пневмонії на основі компонентної структури моделі та алгоритмів глибокого навчання
DOI:
https://doi.org/10.24144/2616-7700.2026.48(1).127-136Ключові слова:
пневмонія, діагностування, рентгенівські знімки, згорткові нейронні мережі, глибоке навчання, обробка медичних зображень, аугментація данихАнотація
У статтi розглянуто задачу автоматизованого виявлення пневмонiї на рентгенiвських знiмках грудної клiтини. Проведено аналiз iснуючих пiдходiв на основi глибокого навчання та Transfer Learning. Виявлено, що класичнi глибокi мережi (ResNet, VGG) часто є надлишковими для задач бiнарної класифiкацiї з обмеженою варiативнiстю класiв. Запропоновано метод, в основi якого лежить модифiкована архiтектура згорткової нейронної мережi (CNN) з компонентною структурою, деталiзованою в роботi, резидуальними з’єднаннями блокiв та оптимiзованою кiлькiстю шарiв. Окремо представлено етап попередньої обробки даних, розширений аугментацiєю для усунення дисбалансу класiв. Наведено результати проведеного експериментального дослiдження на вiдкритому наборi даних. Досягнуто для результуючої моделi показникiв точностi 98.41% та чутливостi 98.29%, що пiдтверджує ефективнiсть запропонованого методу порiвняно з базовими архiтектурами моделей.
Спонсор дослідження
- Дослiдження здiйснено в рамках кафедральної науково-дослiдної роботи «Iнформацiйнi технологiї iнтелектуального комп’ютингу» (державний реєстрацiйний номер 0124U004188)
Посилання
- World Pneumonia Day. Retrieved from: https://stoppneumonia.org/latest/world-pneumonia-day-2023
- Vazralu, M., & Madiajagan, M. (2025). Multiclass Classification of Chest X-rays based Pulmonary Disorder Using a Specialized VGG-19 Deep Neural Network. Journal of Innovative Image Processing, 7(4), 1153–1167. https://doi.org/10.36548/jiip.2025.4.004
- Nishio, M., Kobayashi, D., Nishioka, E., Matsuo, H., Urase, Y., Onoue, K., Ishikura, R., Kitamura, Y., Sakai, E., Tomita, M., Hamanaka, A., & Murakami, T. (2022). Deep learning model for the automatic classification of COVID-19 pneumonia, non-COVID-19 pneumonia, and the healthy: a multi-center retrospective study. Scientific Reports, 12, 8214. https://doi.org/10.1038/s41598-022-11990-3
- Bhuvanya, R., Vanitha, V., & Iqbal, M. (2025). A hybrid deep learning approach using XceptionNet and vision transformer for accurate chest disease detection from X-ray images. Biomedical Signal Processing and Control, 110, 108118. https://doi.org/10.1016/j.bspc.2025.108118
- Lasker, A., Ghosh, Mr., Sk, M., Goncalves, T., Chakraborty, C., & Roy, K. (2026). LungConVT-Net: A visual transformer network with blended features for Pneumonia detection. Pattern Recognition, 171, 112150. https://doi.org/10.1016/j.patcog.2025.112150
- Jareanpon, C., Srapsooksri, W., Jarunpen, S., Chamchong, R., & Kiatjindarat, W. (2025). The Preprocessing Combination for Pneumonia Classification from Chest X-Ray Images System Using Convolutional Neural Networks. ICIC Express Letters. Part B: Applications, 16(12), 1321–1330. https://doi.org/10.24507/icicelb.16.12.1321
- Kermany, D., Goldbaum, M., Cai, W., Valentim, C., Liang, H., Baxter, S., McKeown, A., Yang, G., Wu, X., Yan, F., Dong, J., Prasadha, M., Pei, J., Ting, M., Zhu, J., Li, C., Hewett, S., Dong, J., Ziyar, I., Shi, A., & Zhang, K. (2018). Identifying Medical Diagnoses and Treatable Diseases by Image-Based Deep Learning. Cell, 172(5), 1122–1131. https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.02.010
- Rahman, T., Chowdhury M., Khandakar, A., Islam, K. R., Islam, K. F., Mahbub, Z., Kadir, M., & Kashem, S. (2020). Transfer Learning with Deep Convolutional Neural Network (CNN) for Pneumonia Detection Using Chest X-ray. Applied Sciences, 10(9), 3233. https://doi.org/10.3390/app10093233
- Tripathy, B., Khan, S., Bebortta, S., Kamal, A., Tripathy, S., Fazil, M., & Albarrak, A. (2025). TL-PneuNet: a transfer learning-based pneumonia classification framework. Sci Rep, 15, 40307. https://doi.org/10.1038/s41598-025-24180-8
- Katreddi, S., Midatani, A., Roy, A., Velpuri, U., & Kasani, S. (2025). Pediatric pneumonia X-ray image classification: predictive model development with DenseNet-169 transfer learning. Journal of Medical Artificial Intelligence, 8. https://doi.org/10.21037/jmai-24-356
- Mooney, P. Chest X-Ray Images (Pneumonia). Retrieved from: https://www.kaggle.com/datasets/paultimothymooney/chest-xray-pneumonia
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Д. О. Камінський, В. М. Льовкін
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
