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专利号: 2022100213661
申请人: 陕西师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于RN‑DoubleU‑Net网络的乳腺腺管区域图像分割方法,其特征在于由下述步骤组成:

(1)数据集预处理

取乳腺腺管区域数据集图片398张,图片大小为2000×2000像素;

1)将乳腺腺管区域数据集像素值归一化到[0,1],切分成尺寸为512×512像素的图片;

2)将切分后的数据集按8:1:1的比例分为训练集、验证集、测试集;

(2)构建RN‑DoubleU‑Net网络模型RN‑DoubleU‑Net网络模型由第一Unet子网络和第二Unet子网络连接构成,第一Unet子网络的输出与第二Unet子网络的输入相连;

第一Unet子网络由第一子网络编码器、第一子网络空洞卷积、第一子网络解码器依次串连构成,第二Unet子网络由第二子网络编码器、第二子网络空洞卷积、第二子网络解码器依次串连构成;

(3)训练RN‑DoubleU‑Net网络

1)确定目标函数

目标函数包括损失函数Ldice和评价函数F1,按下式确定损失函数Ldice:其中,X表示真实值,X∈{x1,x2,...xn},Y表示预测值,Y∈{y1,y2,...yn},n是元素的个数、为有限的正整数;

按下式确定的评价函数F1:

其中,P是精准率,P∈[0,1],R是召回率,R∈[0,1],T是真阳性,T∈[0,1],F是假阳性,F∈[0,1],N是假阴性,N∈[0,1],且P、R、T、F、N不同时为0;

2)训练RN‑DoubleU‑Net网络将训练集送入到RN‑DoubleU‑Net网络中进行训练,在训练的过程中,RN‑DoubleU‑Net‑5 ‑3

网络的学习率γ∈[10 ,10 ],优化器采用自适应矩的估计优化器,迭代至损失函数收敛;

(4)保存模型

在训练RN‑DoubleU‑Net网络的过程中,用深度学习框架不断更新权重,保存权重文件;

(5)验证RN‑DoubleU‑Net网络将验证集输入到RN‑DoubleU‑Net网络中进行验证;

(6)测试RN‑DoubleU‑Net网络将测试集输入到RN‑DoubleU‑Net网络中进行测试,加载保存的权重文件,得到乳腺腺管区域图像。

2.根据权利要求1所述的基于RN‑DoubleU‑Net网络的乳腺腺管区域图像分割方法,其特征在于:在(2)构建RN‑DoubleU‑Net网络模型的步骤中,所述的第一子网络编码器为深度学习框架中的VGG19网络,VGG19网络由串联的16个编码卷积层构成,VGG19网络的编码卷积层的编码卷积核大小为3×3、步长为1;

所述的第一子网络空洞卷积由空洞卷积层构成,空洞卷积层由1个普通卷积核和5个空洞卷积核依次串联而成;

所述的第一子网络解码器由4个解码卷积块构成,每个解码卷积块包含1个2×2大小的上采样层、2个大小为3×3步长为1的解码卷积核、1个注意力机制块,第一子网络解码器的输入与第一子网络空洞卷积的输出相连。

3.根据权利要求2所述的基于RN‑DoubleU‑Net网络的乳腺腺管区域图像分割方法,其特征在于:所述的普通卷积核的大小为1×1步长为1,第一个空洞卷积核的大小为1×1步长为1、空洞为1,第二个空洞卷积核的卷积核大小为3×3步长为1、空洞为6,第三个空洞卷积核的卷积核大小为3×3步长为1、空洞为12,第四个空洞卷积核的卷积核大小为3×3步长为

1、空洞为18,第五个空洞卷积核的卷积核大小为1×1步长为1、空洞为1;空洞卷积层的输入与第一子网络编码器的输出相连。

4.根据权利要求1所述的基于RN‑DoubleU‑Net网络的乳腺腺管区域图像分割方法,其特征在于:在(2)构建RN‑DoubleU‑Net网络模型的步骤中,所述的第二子网络空洞卷积与第一子网络空洞卷积结构相同,第二子网络空洞卷积的输入与第二子网络编码器的输出相连;

所述的第二子网络解码器由4个解码卷积块串联构成,每个解码卷积块包含1个2×2大小的上采样层、2个大小为3×3步长为1的解码卷积核、1个注意力机制块,第二子网络解码器的输入与第二子网络空洞卷积的输出相连。

5.根据权利要求1或4所述的基于RN‑DoubleU‑Net网络的乳腺腺管区域图像分割方法,其特征在于:在(2)构建RN‑DoubleU‑Net网络步骤中,所述第二子网络编码器由普通卷积块与第一残差卷积块、第二残差卷积块、第三残差卷积块依次串联构成;

所述的普通卷积块由1个大小为7×7步长为2的编码卷积核、1个池化大小为3×3步长为2的池化层串联接构成;

所述的第一残差卷积块由3个依次串联的残差单元构成,第一个残差单元由4个编码卷积核依次串联而成,第二个编码卷积核的大小为3×3步长为1,第一、第三、第四个编码卷积核的大小为1×1步长为1;第二和第三个残差单元均由3个编码卷积核依次串联而成,每个残差单元的第二个编码卷积核大小为3×3步长为1,第一和第三个编码卷积核大小为1×1步长为1;

所述的第二残差卷积块由4个依次串联的残差单元构成,第一个残差单元由4个编码卷积核依次串联而成,第一和第四个编码卷积核的大小为1×1步长为2,第二个编码卷积核的大小为3×3步长为1,第三个编码卷积核的大小为1×1步长为1;第二至四个残差单元均由3个编码卷积核依次串联构成,每个残差单元的第二个编码卷积核大小为3×3步长为1,第一和第三个编码卷积核大小为1×1步长为1;

所述的第三残差卷积块由6个依次串联的残差单元构成;第一个残差单元由4个编码卷积核依次串联而成,第一个和第四个编码卷积核的大小为1×1步长为2,第二个编码卷积核的大小为3×3步长为1,第三个编码卷积核的大小为1×1步长为1;第二至第六个残差单元均由3个编码卷积核依次串联构成,每个残差单元的第二个编码卷积核大小为3×3步长为

1,第一和第三个编码卷积核大小为1×1、步长为1;第二子网络编码器的输入与第一子网络解码器的输出相连。