CASE 01画像分類・予測モデル

高血圧判定モデルの開発

医学系研究室での研究支援として取り組んだ開発事例です。画像を用いた高血圧判定の研究モデルを実装。機械学習と深層学習の学習・評価、画像の前処理、注目領域の可視化に対応しました。

CLIENT
医学系研究室
FIELD
画像分類・予測モデル
DEVELOPMENT
モデル・解析処理の実装、評価・可視化
SUPPORT
コードの解説、実験条件の設定補助
TECHNOLOGY
  • scikit-learn / PyTorch / torchvision
  • OpenCV / NumPy
  • Matplotlib / Grad-CAM

開発の目的

高血圧の発症有無を分類する研究テーマに対して、画像データを使う分類モデルの学習・評価を実装しました。機械学習による分類と、PyTorchによる深層学習を同じ案件の開発として整理しています。

高血圧判定モデルの仕組み発症有無のラベルが付いた画像データを、切り出し・正規化・リサイズで前処理し、機械学習による分類と、ResNetなどのCNNによる深層学習の2つの方法で学習する。出力として、高血圧の有無の判定、ROCによる評価、Grad-CAMによる注目領域の可視化を得る。01 INPUT02 PREPROCESS03 MODEL04 OUTPUT画像データ発症有無のラベル前処理切り出し・正規化リサイズ機械学習による分類特徴量 → 分類器scikit-learn深層学習(CNN)ResNet などPyTorch / torchvision判定高血圧なし2クラス分類ROC評価指標Grad-CAM注目領域
FIGURE画像を前処理したうえで、機械学習と深層学習の2つの方法で発症有無を分類。ROCによる評価と、Grad-CAMによる注目領域の可視化を行います。

処理の全体像

入力データから解析・評価結果を出力するまでの流れです。

INPUT

  • 画像データ
  • 発症有無のラベル

PROCESS

  1. 画像の前処理
  2. 分類モデルの学習
  3. 評価・注目領域の可視化

OUTPUT

  • 分類結果
  • ROC・評価指標
  • Grad-CAMによる可視化

開発内容

前処理、モデルの実装、評価・可視化を組み合わせています。

POINT 01

機械学習による分類

高血圧の発症有無をラベルとして、分類モデルの学習と評価を実装しました。

POINT 02

深層学習による画像分類

PyTorchとtorchvisionを利用し、画像分類モデルの学習・評価処理を構築しました。ResNetなどのモデルを使う実装に対応しています。

POINT 03

前処理と解析

画像の切り出しや正規化などの前処理に加え、PCAとGrad-CAMによってデータやモデルの注目領域を確認する処理を用意しました。

技術構成

主要な技術と、それぞれが担う処理をまとめています。

領域技術用途
分類モデルscikit-learn / PyTorch / torchvision機械学習・深層学習による分類
画像処理OpenCV / NumPy画像の前処理
評価・可視化Matplotlib / Grad-CAMROC評価と注目領域の可視化

実現したこと

画像前処理から学習・評価までを実行する研究用の分類モデルを実装しました。分類結果だけでなく、モデルが注目する領域を確認する可視化にも対応しています。あわせて、開発したコードの解説と、実験に合わせた条件設定の補助を行いました。

データに合った解析方法を、
一緒に検討します

扱う画像やデータ、解析したいテーマに応じて、必要なモデルと処理の仕組みをご提案します。検討段階からご相談ください。

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