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专利号: 2021100971689
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:

1.一种基于深度边界监督的牙齿全景片龋齿识别方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:步骤S1、将牙齿全景片I输入至编码模块进行特征编码,得到深度特征图Fdeep、跳跃连接特征图S1、S2、S3、S4以及目标边界分割图B1、B2、B3;

步骤S2、将深度特征图Fdeep输入分类模块,通过分类器链得到存在浅龋、中龋以及深龋的概率P1,P2,P3;

步骤S3、将深层特征图Fdeep输入至解码模块进行特征解码,得到龋齿分割结果以及目标边界分割图B4、B5、B6;

所述步骤S1中,将牙齿全景片I输入至编码模块进行特征编码,得到深度特征图Fdeep、跳跃连接特征图S1、S2、S3、S4以及目标边界分割图B1、B2、B3,过程如下:步骤1.1、将牙齿全景片I输入至卷积核大小为3*3的扰动卷积层卷积,得到跳跃连接特征图S1,其维度为C1×H0×W0,再进行池化后得到特征图F1,其维度为C1×H1×W1;

步骤1.2、将特征图F1输入至基于边界监督的扰动卷积块,得到跳跃连接特征图S2,其维度为C2×H1×W1,特征图F2,其维度为C2×H2×W2以及目标边界分割图B1,其维度为1×H1×W1;

步骤1.3、将特征图F2输入至基于边界监督的扰动卷积块,得到跳跃连接特征图S3,其维度为C3×H2×W2,特征图F3,其维度为C3×H3×W3以及目标边界分割图B2,其维度为1×H2×W2;

步骤1.4、将特征图F3输入至基于边界监督的扰动卷积块,得到跳跃连接特征图S4,其维度为C4×H3×W3,特征图F4,其维度为C4×H4×W4以及目标边界分割图B3,其维度为1×H3×W3;

步骤1.5、将特征图F4输入至卷积核大小为3*3的扰动卷积层,得到特征图Fdeep,其维度为C4×H4×W4;

所述基于边界监督的扰动卷积块,处理过程包括:

(1)将输入特征图输入扰动卷积层,得到跳跃连接特征图S;

(2)将特征图S使用卷积核大小为1*1的卷积层进行卷积,得到特征图f1;

(3)将特征图S使用卷积核大小为3*3的卷积层进行卷积,得到特征图f2;

(4)将特征图S使用卷积核大小为3*3,空洞率为2的空洞卷积层进行卷积,得到特征图f3;

(5)将特征图S使用卷积核大小为3*3,空洞率为4的空洞卷积层进行卷积,得到特征图f4;

(6)将特征图S使用卷积核大小为3*3,空洞率为6的空洞卷积层进行卷积,得到特征图f5;

(7)将特征图f1、f2、f3、f4和f5按通道组合,得到特征图f6;

(8)将特征图f6使用卷积核大小为1*1的卷积层进行卷积并激活后输出目标边界分割图B;

(9)通过计算F=(1+B)×S,并通过池化后得到用以输入下一层的特征图F。

2.如权利要求1所述的基于深度边界监督的牙齿全景片龋齿识别方法,其特征在于,所述步骤S2中,将深度特征图Fdeep输入分类模块,通过分类器链得到存在浅龋、中龋以及深龋的概率P1,P2,P3,过程如下:步骤2.1、将深度特征图Fdeep转换为一维向量,得到转换后的特征向量V1;

步骤2.2、将V1输入全连接层一,得到浅龋存在的概率P1;

步骤2.3、根据阈值和P1判断浅龋是否存在,结果值为0或1,在V1的末尾添加结果值,得到特征向量V2;

步骤2.4、将V2输入全连接层二,得到浅龋存在的概率P2;

步骤2.5、根据阈值和P2判断中龋是否存在,结果值为0或1,在V2的末尾添加结果值,得到特征向量V3;

步骤2.6、将V3输入全连接层三,得到深龋存在的概率P3。

3.如权利要求1所述的基于深度边界监督的牙齿全景片龋齿识别方法,其特征在于,所述步骤S3中,将深层特征图Fdeep输入至解码模块进行特征解码,得到龋齿分割结果以及目标边界分割图B4、B5、B6,过程如下:步骤3.1、将特征图Fdeep进行上采样后与特征图S4按通道组合,得到组合后的特征图,通道数为2×C4,再输入至基于边界监督的普通卷积块,得到特征图 其维度为C3×H2×W2以及目标边界分割图B4,其维度为1×H3×W3;

步骤3.2、将特征图 与特征图S3按通道组合,得到组合后的特征图,通道数为2×C3,再输入至基于边界监督的普通卷积块,得到特征图 其维度为C2×H1×W1以及目标边界分割图B5,其维度为1×H2×W2;

步骤3.3、将特征图 与特征图S2按通道组合,得到组合后的特征图,通道数为2×C2,再输入至基于边界监督的普通卷积块,得到特征图 其维度为C1×H0×W0以及目标边界分割图B6,其维度为1×H1×W1;

步骤3.4、将特征图 与特征图S1按通道组合,得到组合后的特征图,通道数为2×C1,up再输入至卷积核大小为3*3的普通卷积层,得到特征图F1 ,其维度为C0×H0×W0;

up

步骤3.5、将特征图F1 输入1*1卷积层得到特征图 维度为1×H0×W0,将 中每个像素值使用如下公式进行激活,得到 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;

4.如权利要求1所述的基于深度边界监督的牙齿全景片龋齿识别方法,其特征在于,所述扰动卷积层包括两组卷积核大小为3*3的卷积层、特征图扰动操作、批量归一化层和激活层。

5.如权利要求2所述的基于深度边界监督的牙齿全景片龋齿识别方法,其特征在于,所述阈值为0.5。

6.如权利要求3所述的基于深度边界监督的牙齿全景片龋齿识别方法,其特征在于,所述基于边界监督的普通卷积块,处理过程为:(1)将输入特征图输入普通卷积层,得到特征图F;

(2)将特征图F使用卷积核大小为1*1的卷积层进行卷积,得到特征图f1;

(3)将特征图F使用卷积核大小为3*3的卷积层进行卷积,得到特征图f2;

(4)将特征图F使用卷积核大小为3*3,空洞率为2的空洞卷积层进行卷积,得到特征图f3;

(5)将特征图F使用卷积核大小为3*3,空洞率为4的空洞卷积层进行卷积,得到特征图f4;

(6)将特征图F使用卷积核大小为3*3,空洞率为6的空洞卷积层进行卷积,得到特征图f5;

(7)将特征图f1、f2、f3、f4和f5按通道组合,得到特征图f6;

(8)将特征图f6使用卷积核大小为1*1的卷积层进行卷积并激活后输出目标边界分割图B;

(9)通过F=(1+B)×S对特征图F进行更新,并通过两倍上采样后得到用以输入上一层的特征图F。

7.如权利要求3所述的基于深度边界监督的牙齿全景片龋齿识别方法,其特征在于,所述普通卷积层包括两组卷积核大小为3*3的卷积层、批量归一化层和激活层。

8.如权利要求1所述的基于深度边界监督的牙齿全景片龋齿识别方法,其特征在于,所述特征图扰动操作,利用如下公式实现对特征图的扰动;

f(xi)=f(xi)‑mi·εi

其中xi为输入特征图,f(xi)和f(xi)分别代表扰动前和扰动后的特征图,mi由0和1组成,遵循伯努利分布,εi用以控制扰动幅度,在训练中自动优化参数值,·表示矩阵各个点对应相乘。