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专利号: 2022106939982
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:

1.一种基于非局部模块与注意力机制的肠道疾病辅助诊断方法,其特征在于:所述方法预处理数据集后,建立神经网络;

所述神经网络以ResNet基线模型作为主干网络,用于特征提取,配合主干网络嵌入非局部模块,配合主干网络的输出端设置注意力模块;

所述主干网络为归一化的ResNet基线模型,对输入的数据以BatchNorm归一层进行归一化操作,再对数据进行缩放和平移操作;以式(1)计算第 层第 个节点的输出,              (1)

其中, 为输入的第 层第 个节点的值, 为 构成的行向量,和 分别为该行的均值和标准差, 为缩放参数, 为平移参数, 为防止除零引入的修正项,BN为BatchNorm归一化;

配合所述主干网络嵌入非局部模块时,计算每个位置的特征与所有具有关联特征位置之间的配对的加权和,按式(2)计算,                      (2)其中, 是输入特征图, 是特征图像中的像素位置索引,即 、 分别表示第 行特征像素, 是具有有限F‑范数的亲和核, 表示线性嵌入,定义为, , 和 分别为输入特征和传递特征的通道数;N是每个要素的总位置;

以式(3)计算 ,表示第 行的输出特征像素,                     (3)其中,  为权重矩阵;

引入非局部运算符的矩阵形式,得到,

                 (4)                          (5)其中, 是亲和矩阵, 由像素之间的成对相似性组成, 是包含M个顶点的对角矩阵, 是通过与 进行线性变换来压缩 的通道传递特征映射, 和 分别用于滤除鉴别特征和恢复通道数的两个参数矩阵;

得到,

          (6)

其中, 是光谱视图中的非局部算子,以gθ将WS1分解为一组图滤波器;缩写为;

按式(7)对式(6)以对称亲和矩阵调整对称性,,

          (7)

其中, 是该非局部算子, 、 是两个参数矩阵, 这里的 则表示对称亲和矩阵,而 依旧由像素之间的成对相似性组成;

以预处理后的数据集对神经网络进行训练,直至神经网络稳定;

向稳定后的神经网络输入待诊断图像,对肠道疾病进行辅助诊断。

2.根据权利要求1所述的一种基于非局部模块与注意力机制的肠道疾病辅助诊断方法,其特征在于:所述数据集为图像数据集,预处理为对数据集进行整理与标注。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于非局部模块与注意力机制的肠道疾病辅助诊断方法,其特征在于:所述数据集 ,其中, 为样本总数,xi为输入图像的三个通道像素值构成的特征向量, ;对应任一xi输出样本类别标签 ,样本 为;

以类别标签 的值为0表示正常、值为1表示息肉病灶、值为2表示溃疡病灶。

4.根据权利要求1所述的一种基于非局部模块与注意力机制的肠道疾病辅助诊断方法,其特征在于:所述注意力模块如式(8)所示,                 (8)其中, 和 是预设批量 的平均值和标准差, 和 是可训练的仿射变换参数,以式(9)得到输出特征 ,                (9)

其中, 是每个通道的比例因子,权值为 ,经过Sigmoid激活函数之后输出类概率分数Prob.score。

5.根据权利要求4所述的一种基于非局部模块与注意力机制的肠道疾病辅助诊断方法,其特征在于:以式(10)在损失函数中添加正则化项,          (10)

其中, 表示计算的预测结果, 表示输入, 表示输出, 为网络权重, 是损失函数, 为L1范数惩罚函数, 则是平衡惩罚函数的系数, 。

6.根据权利要求1所述的一种基于非局部模块与注意力机制的肠道疾病辅助诊断方法,其特征在于:以 表示输入样本为 时的注意力分支损失,以 表示输入样本为 时的感知分支损失,总损失函数 表示为式(11),                (11)以式(12)计算准确率Accuracy、式(13)计算敏感度Sensitivity、式(14)计算特异度Specificity,用于评估模型的性能直至获得最优,            (12)

                (13)                (14)其中,TP、TN、FP、FN分别表示真阳性、真阴性、假阳性、假阴性的数量。