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专利号: 2021103395718
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:

1.一种基于轻量级三维卷积神经网络的手指OCT体数据去噪方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:

1)构建轻量级三维卷积模块;

2)构建轻量级三维卷积神经网络模型,设定参数,进行训练;

3)利用训练好的轻量级三维卷积神经网络,对OCT体数据进行去噪。

2.根据权利要求1所述的轻量级三维卷积神经网络的手指OCT体数据去噪方法,其特征在于,所述步骤1)包括如下步骤:

(11)将卷积模块进行改进,改进后的卷积模块为:输入数据先由16个大小为3*3*3的三维卷积提取特征,接着将提取到的16种特征由16个三维深度卷积分别进行3次线性变换得到48种新特征,最后把原来的16种特征与线性变换后的48种新特征进行Concat;

(12)用改进后的轻量级卷积模块代替原来的卷积模块,使网络结构轻量化,与原来卷积模块中的标准三维卷积相比,输入特征的尺寸为DF×DF×DD×M,输出特征的尺寸为DF×DF×DD×N,三维卷积核提取的特征数为n,线性变化种类为s,三维卷积核和三维深度卷积和尺寸同为DK×DK×DK,处理相同输入特征,标准三维卷积计算的参数量为:(DK×DK×DK×M)×N,改进后的卷积模块中,理论计算参数量为:n×DK×DK×DK×M+(s‑1)×n×DK×DK×DK,改进后的计算量是原来计算量的

3.根据权利要求1或2所述的轻量级三维卷积神经网络的手指OCT体数据去噪方法,其特征在于,所述步骤2)包括如下步骤:

(21)整个轻量三维卷积神经网络模型分为三个部分:第一部分由一个改进后的卷积模块和ReLu激活函数组成,轻量级卷积模块为:输入数据大小为256*256*1400*1,先由16个大小为3*3*3的三维卷积提取特征,接着将提取到的16种特征由16个三维深度卷积分别进行3次线性变换得到48种新特征,最后把原来的16种特征与线性变换后的48种新特征进行Concat,最终输出特征数目为256*256*1400*64;第二部分由D个轻量级增强通道注意力模块组成,每个轻量级增强通道注意力模块中,第一部分的特征输出先经过使用2个轻量级卷积模块构成的残差块学习特征,输出特征大小为256*256*1400*64,再经过使用2个轻量级卷积模块和1个三维卷积模块构成的残差块来进行压缩,输出特征大小为256*256*1400*

64,最后经过通道注意力模块;通道注意力模块为:输入特征先进行全局平均池化,输出大小为1*1*1*64的特征,然后进行下采样,使用soft—shrinkage激活,再进行上采样,使用sigmoid函数激活,两次采样均使用大小为1*1*1的三维卷积核,得到大小为1*1*1*64权重特征,将上一个残差块压缩后的输出与该权重特征相乘,得到大小为256*256*1400*64的不同权重的特征,将此输出特征与第一部分输出的特征结合,作为第三部分的输入,输入特征大小为256*256*1400*64;第三部分为重构模块,由一个大小为3*3*3的三维卷积构成,最后使用一个长连接将原始OCT体数据添加到第三部分的输出中,以便学习噪声,网络的最终输出为干净的体数据;

(22)准备两组训练数据,一组是通过OCT采集到未经处理的体数据,另一组则是使用BM3D去噪算法对数据进行去噪操作;从(0,0,0)位置开始,步长为20像素,在两个数据集中分别截取大小为256*256*1400的指纹体数据,绕y轴旋转90度,180度,270度得到新的体数据;

(23)确定轻量级三维卷积神经网络的参数,将训练集中的图片载入模型进行训练,所述步骤(23)中,损失函数为真实数据与网络输出之间的平均误差;

其中: 代表N对噪声—干净训练体数据,Net(xi)为网络的预测的干净的体数据。

4.根据权利要求1或2所述的轻量级三维卷积神经网络的手指OCT体数据去噪方法,其特征在于,所述步骤3)包括如下过程:

为了配合训练好模型的输入图像尺寸,设立一个大小为256*256*1400的窗口以步长为

193依次截取原大小1800*500*1400的三维图像数据,得到一系列子图片,将子图片输入到训练好的网络中,输出为去噪后的三维图片,最后将这些子图片重新拼接成1800*500*1400的图像数据。