1.一种基于边缘指导和多尺度融合的全景片龋齿分割方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
步骤S1、获取牙齿全景片,对每张全景片进行图像增强操作,并将原始全景片与增强后的全景片组合在一起,作为模型输入I;
步骤S2、将全景片I输入至五层级联特征提取模块,得到一、二层生成的特征图F1、F2,以及经过五层时所生成的特征图Fdeep_orig;
步骤S3、将得到的特征图F1、F2输入至边缘指导模块,得到边缘分割结果Fedge;
步骤S4、将得到的特征图Fdeep_orig输入至多尺度融合模块,得到特征图Fdeep;
步骤S5、将特征图Fdeep输入至级联特征提取模块和权重聚合模块,得到龋齿图像的区域分割结果Farea;
步骤S6、将边缘分割结果Fedge和区域分割结果Farea进行融合,得到最终的龋齿分割结果Fout。
2.如权利要求1所述的基于边缘指导和多尺度融合的全景片龋齿分割方法,其特征在于,所述步骤S1中,对每张全景片进行图像增强操作包括水平翻转、垂直翻转、随机旋转和仿射变换。
3.如权利要求1或2所述的基于边缘指导和多尺度融合的全景片龋齿分割方法,其特征在于,所述步骤S2中,将全景片I输入至五层级联特征提取模块,得到一、二层生成的特征图F1、F2,以及经过五层时所生成的特征图Fdeep_orig,过程如下:步骤2.1、将全景片I输入至第一层级联特征提取模块,并进行最大池化,得到输出特征图F1,其维度大小为C1 X H1 X W1;
步骤2.2、将特征图F1进行最大池化,然后输入至第二层级联特征提取模块,得到输出特征图F2,其维度大小为C2 X H2 X W2;
步骤2.3、将特征图F2进行最大池化,然后输入至第三层级联特征提取模块,得到输出特征图F3,其维度大小为C3 X H3 X W3;
步骤2.4、将特征图F3进行最大池化,然后输入至第四层级联特征提取模块,得到输出特征图F4,其维度大小为C4 X H4 X W4;
步骤2.5、将特征图F4进行最大池化,然后输入至第五层级联特征提取模块,得到输出特征图Fdeep_orig,其维度大小为C5 X H5 X W5。
4.如权利要求1或2所述的基于边缘指导和多尺度融合的全景片龋齿分割方法,其特征在于,所述步骤S3中,将步骤2)得到的特征图F1、F2输入至边缘指导模块,得到边缘分割结果Fedge,过程如下:
步骤3.1、将特征图F1输入至两个大小为1x1和3x3的卷积核,得到特征图Fedge1,其维度大小为C1 X H1 X W1;
步骤3.2、将特征图F2进行上采样,之后输入至两个大小为1x1和3x3的卷积核,得到特征图Fedge2,其维度大小与Fedge1一致;
步骤3.3、将特征图Fedge1和Fedge2按通道进行拼接,拼接后的通道数为2 X C1,之后输入至大小为1x1的卷积核,得到边缘输出Fedge,其维度大小为C1 X H1 X W1。
5.如权利要求1或2所述的基于边缘指导和多尺度融合的全景片龋齿分割方法,其特征在于,所述步骤S4中,将得到的特征图Fdeep_orig输入至多尺度融合模块,得到特征图Fdeep,过程如下:
步骤4.1、将特征图Fdeep_orig输入至卷积核大小为3X3的卷积块,得到特征图Fdeep_1,其维度大小为C5 X H5 X W5;
步骤4.2、将特征图Fdeep_orig先后输入至卷积核大小为3X3、1X1的卷积块,得到特征图Fdeep_2,其维度大小为C5 X H5 X W5;
步骤4.3、将特征图Fdeep_orig先后输入至卷积核大小为3X3、3X3、1X1的卷积块,得到特征图Fdeep_3,其维度大小为C5 X H5 X W5;
步骤4.4、将特征图Fdeep_orig先后输入至卷积核大小为3X3、3X3、3X3、1X1的卷积块,得到特征图Fdeep_4,其维度大小为C5 X H5 X W5;
步骤4.5、将上述四个步骤中得到的特征图进行相加,得到特征图Fdeep,其维度大小为C5 X H5 X W5。
6.如权利要求1或2所述的基于边缘指导和多尺度融合的全景片龋齿分割方法,其特征在于,所述步骤S5中,将特征图Fdeep输入至级联特征提取模块和权重聚合模块,得到龋齿图像的区域分割结果Farea,过程如下:步骤5.1、将特征图Fdeep进行反卷积,之后和特征图F4按通道进行拼接,得到通道数为2 X C4的特征图,将其输入至级联特征提取模块,得到特征图Fup1,其维度大小为C4 X H4 X W4;
步骤5.2、将特征图Fup1进行反卷积,之后和特征图F3按通道进行拼接,得到通道数为2 X C3的特征图,将其输入至级联特征提取模块,得到特征图Fup2,其维度大小为C3 X H3 X W3;
步骤5.3、将特征图Fup2进行反卷积,之后和特征图F2按通道进行拼接,得到通道数为2 X C2的特征图,将其输入至级联特征提取模块,得到特征图Fup3,其维度大小为C2 X H2 X W2;
步骤5.4、将特征图Fup3进行反卷积,之后和特征图F1按通道进行拼接,得到通道数为2 X C1的特征图,将其输入至级联特征提取模块,得到特征图Fup4,其维度大小为C1 X H1 X W1;
步骤5.5、将特征图Fup2传入权重聚合模块,然后将输出进行上采样,得到特征图Farea1,其维度大小为C2 X H2 X W2;
步骤5.6、将特征图Fup3传入权重聚合模块,然后将输出与特征图Farea1进行相加,得到特征图Farea2,其维度大小为C2 X H2 X W2;
步骤5.7、将特征图Fup4传入权重聚合模块,得到特征图Farea3,其维度大小为C1 X H1 X W1,然后将特征图Farea2进行上采样,其维度大小为C1 X H1 X W1;
步骤5.8、将特征图Farea2和Farea3进行相加,得到特征图Farea,其维度大小为C1 X H1 X W1。
7.如权利要求1或2所述的基于边缘指导和多尺度融合的全景片龋齿分割方法,其特征在于,所述步骤S6中,将边缘分割结果Fedge和区域分割结果Farea按通道进行拼接,通道大小为2 X C1,进行上采样后再经过两个1X1、3X3的卷积核,得到输出特征图Fout,其维度为C0 X H0 X W0,将Fout中每一通道的像素点均用如下公式进行激活,得到Fout上每个像素点属于龋齿区域的概率,将其乘以255得到最终龋齿的分割结果:
8.如权利要求1或2所述的基于边缘指导和多尺度融合的全景片龋齿分割方法,其特征在于,所述级联特征提取模块,包括两组级联的卷积核大小为3X3的卷积层、批处理标准化层和激活层。
9.如权利要求1或2所述的基于边缘指导和多尺度融合的全景片龋齿分割方法,其特征在于,所述权重聚合模块,包括将输入特征图进行全局平局池化、1x1卷积、激活得到权重系数,然后将权重系数与输入特征图相乘得到输出特征图。