Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > cs > arXiv:2508.06891v1

帮助 | 高级搜索

计算机科学 > 计算机视觉与模式识别

arXiv:2508.06891v1 (cs)
[提交于 2025年8月9日 ]

标题: 基于深度学习和可解释人工智能的融合脑肿瘤分类以及基于规则的推理

标题: Fusion-Based Brain Tumor Classification Using Deep Learning and Explainable AI, and Rule-Based Reasoning

Authors:Melika Filvantorkaman, Mohsen Piri, Maral Filvan Torkaman, Ashkan Zabihi, Hamidreza Moradi
摘要: 从磁共振成像(MRI)中准确且可解释地分类脑肿瘤对于有效的诊断和治疗计划至关重要。 本研究提出了一种基于集成的深度学习框架,该框架使用软投票策略将MobileNetV2和DenseNet121卷积神经网络(CNNs)相结合,以对三种常见的脑肿瘤类型:胶质瘤、脑膜瘤和垂体腺瘤进行分类。 这些模型在Figshare数据集上进行了训练和评估,采用分层的5折交叉验证协议。 为了提高透明度和临床信任度,该框架集成了一个可解释的人工智能(XAI)模块,采用Grad-CAM++进行特定类别的显著性可视化,同时结合了一个符号化的临床决策规则叠加(CDRO),将预测结果映射到已建立的放射学经验法则。 与单独的CNN相比,集成分类器表现出更优越的性能,准确率为91.7%,精确率为91.9%,召回率为91.7%,F1得分为91.6%。 Grad-CAM++可视化显示了模型关注区域与专家标注的肿瘤区域之间强烈的空间一致性,Dice系数高达0.88,IoU分数高达0.78。 临床规则激活进一步验证了具有明显形态特征病例中的模型预测。 涉及五位获得认证的放射科医生的人为中心的可解释性评估显示,解释有用性(平均值=4.4)和热图区域对应性(平均值=4.0)均获得了较高的Likert量表评分,加强了该框架的临床相关性。 总体而言,所提出的方法为自动脑肿瘤分类提供了一个强大、可解释且通用的解决方案,推动了深度学习在临床神经诊断中的整合。
摘要: Accurate and interpretable classification of brain tumors from magnetic resonance imaging (MRI) is critical for effective diagnosis and treatment planning. This study presents an ensemble-based deep learning framework that combines MobileNetV2 and DenseNet121 convolutional neural networks (CNNs) using a soft voting strategy to classify three common brain tumor types: glioma, meningioma, and pituitary adenoma. The models were trained and evaluated on the Figshare dataset using a stratified 5-fold cross-validation protocol. To enhance transparency and clinical trust, the framework integrates an Explainable AI (XAI) module employing Grad-CAM++ for class-specific saliency visualization, alongside a symbolic Clinical Decision Rule Overlay (CDRO) that maps predictions to established radiological heuristics. The ensemble classifier achieved superior performance compared to individual CNNs, with an accuracy of 91.7%, precision of 91.9%, recall of 91.7%, and F1-score of 91.6%. Grad-CAM++ visualizations revealed strong spatial alignment between model attention and expert-annotated tumor regions, supported by Dice coefficients up to 0.88 and IoU scores up to 0.78. Clinical rule activation further validated model predictions in cases with distinct morphological features. A human-centered interpretability assessment involving five board-certified radiologists yielded high Likert-scale scores for both explanation usefulness (mean = 4.4) and heatmap-region correspondence (mean = 4.0), reinforcing the framework's clinical relevance. Overall, the proposed approach offers a robust, interpretable, and generalizable solution for automated brain tumor classification, advancing the integration of deep learning into clinical neurodiagnostics.
评论: 37页,6图
主题: 计算机视觉与模式识别 (cs.CV)
引用方式: arXiv:2508.06891 [cs.CV]
  (或者 arXiv:2508.06891v1 [cs.CV] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2508.06891
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Hamidreza Moradi [查看电子邮件]
[v1] 星期六, 2025 年 8 月 9 日 08:46:36 UTC (3,881 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
查看许可
当前浏览上下文:
eess.IV
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-08
切换浏览方式为:
cs
cs.CV

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号