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专利号: 2020108904476
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:

1.一种基于特征区域等级识别的骨龄评估方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

1)采用faster‑rcnn方法自动对每张手骨片中14块骨头的感兴趣特征区域ROI进行标定和切割,并对图片进行随机旋转、随机平移裁剪、随机中心裁剪的组合操作实现数据增强;

2)构建通道注意力模块,针对输入特征图的通道数、高度、宽度,双池化操作后使用共享多层感知机生成的注意力图谱,视为对特定类别的响应;

所述通道注意力模块构建过程为:

C×H×W

给定输入特征F∈R ,其中C是特征图的通道数,H是特征图的高度,W是特征图的宽度,同时使用平均池化和最大池化的特征,生成两个不同的通道描述符 然C后这两个描述符分别通过一个共享多层感知机模型MLP来生成通道注意力权重图Mc∈R×1×1,将隐藏层规模设置为 其中r是缩减率,默认r=16;通过共享MLP层后,使用求和得到输出特征,通道注意力计算公式如下:Mc(F)=σ(MLP(AvgPool(F))+MLP(MaxPool(F)))其中σ表示激活函数Sigmoid,δ表示激活函数Relu, 和 分别表示MLP中第一层和第二层的权重;

3)构建空间注意力模块,针对输入特征图进行双池化操作生成两个二维孔教描述符,并使用7*7的卷积核进行卷及操作,生成空间注意力图;

所述空间注意力模块构建过程为:

C×H×W

对于输入的特征图F∈R ,首先沿着通道轴进行平均池化和最大池化操作,从而生成两个二维空间描述符 和 连接上述两个空间描述符所表示的特

1×H×W

征,然后使用7×7的卷积核进行卷积操作,生成空间注意力图Ms(F)∈R ,空间注意力计算如下:

7×7

Ms=σ(f ([AvgPool(F);MaxPool(F)]))

7×7

其中σ表示Sigmoid激活函数,f 表示卷积操作,并且卷积核大小为7×7,C表示输入特征图的通道数;

4)对分类准确率低且等级分布特别不均衡的特征区域使用Focal loss函数,对神经网络模型进行优化。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤1)中,切割规则为:每块骨头都用适合的固定大小框进行区域切割,每块骨头切割框大小要确保每张手骨中的该骨头的ROI,但尽量包含少的干扰区域。

3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,步骤1)中,所述随机旋转过程为:使用随机角度的旋转,旋转角度在[‑10°,10°]中随机选取,步长为1°。

4.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,步骤1)中,所述随机平移裁剪为:随机平移的方向为上下和左右,每次选其中各一个方向进行平移,范围根据不同骨头的大小进行调整。

5.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,步骤1)中,所述随机中心裁剪为:保证每块骨头的ROI包含在数据集的图像中,适量剪小切割框,裁剪数值适情况而定。

6.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,步骤4)中,所述Focal loss函数应用过程为:将二分类Focal loss函数调整为符合所适合的多分类Focal loss函数,二分类Focal loss函数公式如下:γ

FL(pt)=‑αt(1‑pt) log(pt)其中pt为预测为正样本的概率,引入一个加权因子αt∈[0,1],γ是可调聚焦参数,其中γ取值γ≥0,(1‑pt) 就是新增的调制系数;

基于多分类交叉熵函数,使用M表示样本类别数量,设定yic取值0或1,如果该类别预测和样本i的类别相同就取1,否则取0,pic表示预测样本i属于类别c的预测概率,对于加权因子α,针对每一类的情况设置一个αc∈[0,1],聚焦参数γ统一设置,则多分类模型Focal loss函数表达为: