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专利号: 2021102038342
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:

1.一种结合全局和邻域信息的血管分割方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:步骤1数据预处理:进行了颅骨剔除和偏置场校正,生成训练样本;

步骤2构建血管分割网络Gnet

搭建结合全局信息的网络模型Gnet,使用步骤1中生成的训练样本训练该网络模型,然后将待分割医学图像输入到构建好的网络模型,从而生成对应模态的目标图像;

步骤3构建邻域信息的血管网络Rnet结合血管区域的连通性,提出了基于平面二十六邻域连通性的卷积神经网络Rnet,该网络的输入为步骤2所构建Gnet的输出,该网络由若干连续的卷积层与全连接层构成,经过

4次卷积和最大池化的连续运算,最后通过全连接层输出1×1×1的数值。采用均方误差(MSE)作为损失函数训练上述Rnet网络模型,其定义如下:其中Ii和Oi表示输入和输出的不连通血管岛屿数Islands,由Skimage图像处理工具包进行计算,其均方误差越小,Rnet描述Gnet输出的分割图中不连通岛屿数Islands的准确率越高;

步骤4训练结合全局和邻域信息的分割网络综合损失函数Loss(λ,η)为Gnet的损失函数G_loss和Rnet的损失函数R_loss经过加权后相加,其公式表述为:

Loss(λ,η)=λU_Loss+ηI_Loss其中λ与η为赋给Gnet和Rnet两个网络不同损失函数的权重参数,满足λ+η=1;通过分配两个网络损失函数的不同权重值,以调节两个网络对分割结果的影响程度,优化分割效果。

2.如权利要求1所述的一种结合全局和邻域信息的血管分割方法,其特征在于,所述的步骤2中,构建血管分割网络Gnet包含以下步骤:

2.1通过加入ConvLSTM网络模块以优化跳跃连接过程。ConvLSTM网络优化的跳跃连接过程能够进一步结合图像的空间信息,加强原始特征的传播和编码,以消除跳跃连接中不相关的噪声效应产生的歧义;

2.2通过加入注意力机制优化下采样过程,针对下采样过程中微小血管特征信息丢失的问题,通过加入注意力门模块,同时在下采样的每一层结合多尺度的原始图像输入;提出的下采样优化充分结合了原始图像的特征信息,并且能抑制无关区域的特征相应,自动学习区分目标的外形和尺寸,聚焦于目标血管区域的显著特征。

3.如权利要求1或2所述的一种结合全局和邻域信息的血管分割方法,其特征在于,所述的步骤4中,训练结合全局和邻域信息的分割网络包含以下步骤:

4.1将Gnet和Rnet分别独立并行进行训练,Gnet使用G_loss进行训练,Rnet使用R_loss进行训练,此时两个网络没有关键,只是将Gnet的输出作为Rnet的输入,

4.2直到R_loss稳定时,对Gnet和Rnet进行联合训练,独立训练时当Rnet网络到达稳定时,冻结网络参数;此时训练的方式为Gnet分割网络通过综合的损失函数Loss(λ,η)进行训练,通过实验对λ和η值进行调整,得到分割结果的最优解。