Please wait a minute...

图/表 详细信息

基于卷积神经网络建立中药材自动识别的人工智能模型及应用程序
王甘红, 张子豪, 奚美娟, 夏开建, 周燕婷, 陈健
中国全科医学    2025, 28 (09): 1128-1136.   DOI:10.12114/j.issn.1007-9572.2024.0394
摘要   (121 HTML22 PDF(pc) (2690KB)(62)  

背景

传统中药材检测手段依赖主观经验,难以满足中药材在准确分类与鉴别方面的需求。

目的

基于卷积神经网络(CNN)开发一款能够自动识别163种中药材的人工智能模型及电脑端应用程序。

方法

2020年1月—2024年6月,采集了两个中药材数据集进行深度学习模型的训练、验证和测试,共包含163种中药材。通过准确率、灵敏度、特异度、精确率、受试者工作特征(ROC)曲线下面积(AUC)、F1分数等指标来衡量CNN模型的性能。在模型训练完成后,基于PyQt5技术开发了一款应用程序,供临床便携使用。

结果

本研究共纳入了276 767张图像,开发了EfficientNetB0、ResNet50、MobileNetV3、VGG19和ResNet18 5种模型,通过性能比较,EfficientNet_B0模型在验证集上取得了最高的准确率(99.0%)和AUC(0.994 2),被选为最佳模型。在测试集上,最佳模型对所有中药类别识别的准确率为99.0%、灵敏度为99.0%、特异度为100.0%、AUC为1.0,展现出良好的性能。

结论

基于卷积神经网络开发的深度学习模型能够快速准确地识别163种中药材,借助其高灵敏度的识别能力,为医师对中药材的鉴别提供有力辅助。


类别 精确率 灵敏度 特异度 F1分数 准确率 平均精度 AUC 马修斯相关系数 科恩卡帕系数
艾叶 1 0.983 1 0.991 0.983 1 1 0.991 0.991
阿胶 1 1 1 1 1 1 1 1 1
白扁豆 1 1 1 1 1 1 1 1 1
百部 0.971 0.986 1 0.978 0.986 1 1 0.978 0.978
白矾 0.981 1 1 0.991 1 1 1 0.991 0.991
百合 0.982 1 1 0.991 1 0.999 1 0.991 0.991
白花蛇舌草 1 1 1 1 1 1 1 1 1
白茅根 0.987 1 1 0.994 1 1 1 0.994 0.993
白芍 1 0.986 1 0.993 0.986 1 1 0.993 0.993
麦芽 0.510 0.754 0.995 0.608 0.754 0.564 0.997 0.617 0.605
牡丹皮 1 1 1 1 1 1 1 1 1
牡蛎 0.982 0.982 1 0.982 0.982 1 1 0.982 0.982
木香 1 0.970 1 0.985 0.970 1 1 0.985 0.985
牛膝 0.968 1 1 0.984 1 1 1 0.984 0.984
总体(加权平均) 0.990 0.990 1 0.989 0.990 0.994 1 0.990 0.989
View table in article
表3

EfficientNetB0模型在测试集上的性能评估结果

本文的其它图/表