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专利号: 2020108043265
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于空间传递自学习的医学图像病变分割方法,其特征在于,所述的方法包括以下步骤:步骤1:数据集的采集与制作;

步骤2:将采集的公开数据集进行分析处理,将其进行统一的预处理操作,包括提取ROI、窗宽窗位的调整、裁剪、翻转以及图像尺寸大小的归一化处理;

步骤3:对预处理后的图像按照设定的比例进行划分,分为训练集和验证集;

步骤4:将训练集输入到深度神经网络中进行训练,选取深度残差网络作为编码器进行特征的提取;

步骤5:在深度残差网络前四个残差块后各增加一个注意力机制,使得浅层特征指导深层特征,即学习上下文信息;

步骤6:将深度残差网络第四个残差块后得到的特征图进行切片处理,再进行逐层卷积,实现空间上信息的有效传递;

步骤7:解码器采用上采样和转置卷积,将步骤6中得到的特征图通过上采样来增大图像尺寸,通过转置卷积来获取更高的分辨率特征,并且连接对应的编码层,以弥补编码层导致的信息丢失;

步骤8:将步骤7获得的特征图输入到激活函数中,得到的训练图像的分割结果;

步骤9:直至所述分割模型的损失函数不再收敛,完成深度学习训练;

步骤10:加载训练好的模型参数;

步骤11:将验证集输入到训练好的深度神经网络中进行验证,得到的结果为最终的分割结果;

所述步骤5中,在深度残差网络前四个残差块后各增加一个注意力机制,使得浅层特征指导深层特征,用Am表示m层的输出,Am∈RCm×Hm×Wm,主要是把长、宽、通道三维特征转换为长、宽两维特征,即RCm×Hm×Wm→RHm×Wm,通过考虑各通道上激活后的特征值,来确定空间上特征的分布状况,注意力图的获取方法:相邻两层之间,注意力图的大小不同,通过双线性上采样操作,使得原始图像与上一层的目标图像大小一致,再通过均值平方差MSE损失函数:其中n为样本数量,y为预测值,为标签值,计算这相邻四层之间的损失AT Loss,得到loss1、loss2、loss3,设置他们的权重为α,得到的自学习损失为:Loss_SL=α(loss1+loss2+loss3)               (3)。

2.如权利要求1所述的一种基于空间传递自学习的医学图像病变分割方法,其特征在于,所述步骤6中,特征图的大小为C×H×W,C表示通道数,H表示高度,W表示宽度,从H维度出发,即从上向下传递,将特征图切成H片,然后第一片经过1×k×C的一维卷积操作,第二片特征加上第一片特征卷积输出后,再进行1×k×C的一维卷积操作,以此向下传递,分别对四个方向,即向下,向上,向左,向右四个方向进行上述操作,完成空间上的信息传递。

3.如权利要求1所述的一种基于空间传递自学习的医学图像病变分割方法,其特征在于,所述步骤7中,解码器采用上采样和转置卷积,上采样操作通过线性插值来增大图像的大小,转置卷积则使用卷积运算来放大图像,包括1×1卷积、3×3转置卷积和1×1卷积,并且连接对应的编码层,以弥补编码层导致的信息丢失。

4.如权利要求1所述的一种基于空间传递自学习的医学图像病变分割方法,其特征在于,所述步骤8中,将步骤4获得的特征图输入到Sigmod激活函数:其中x为步骤4中得到的值,f(x)为得到训练集的分割结果。

5.如权利要求1所述的一种基于空间传递自学习的医学图像病变分割方法,其特征在于,所述步骤9中,将自学习损失与分割损失的和视为网络的总损失进行回归,总损失公式为:Loss=Lseg+Loss_SL                    (5)其中Lseg表示最终预测结果S与标签真值G之间的损失,公式为:

直至所述分割模型的损失函数不再收敛,完成深度学习训练。