1.一种基于模型融合的结核性视网膜OCT图像分类方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:获取结核性视网膜OCT图像,按照比例分为训练集、验证集和测试集;
步骤2:图像预处理:对原始图像进行降噪处理,并对降噪后的图像进行数据增强操作,包括缩放、随机裁剪、旋转、垂直翻转、水平翻转以及批量归一化,以保证模型的泛化能力;
步骤3:构建基础网络模型;
步骤4:在基础网络模型中添加多尺度门控通道注意力机制,利用神经网络的学习来获取特征通道之间的重要程度,以此来加强对分类任务有益的特征并抑制无益的特征;
步骤5:训练和测试:通过多次的对比实验,找到各个网络结构最优参数下的最优模型;
步骤6:模型融合:将原始图像数据集输入至训练好的最优模型中,得到不同模型下的图像特征,再在特征维度进行级联,完成特征融合,并构建特征数据集,最后输入至支持向量机中进行进一步的分类训练。
2.根据权利要求1所述的一种基于模型融合的结核性视网膜OCT图像分类方法,其特征在于,步骤2中降噪处理过程如下:采用非线性扩散滤波的方法PM,PM由非线性偏微分方程描述,如公式(1)所示:其中L是图像的灰度值,t是时间,x和y是图像的空间坐标,▽L是L的梯度向量,div是梯度的散值;
传导函数c(x,y,t)是控制非线性扩散滤波速度的函数,构造方式如公示(2)所示:其中 是高斯平滑后的图像Lσ的梯度,函数g()通常采用单调递减的函数形式,有如下两种:其中k是一个常数,用于控制梯度响应的值。
3.根据权利要求1所述的一种基于模型融合的结核性视网膜OCT图像分类方法,其特征在于,步骤4中具体过程如下:门控注意力机制通过多尺度门控注意力通道模块GCT‑A来实现,多尺度门控注意力通道模块GCT‑A包含三个部分,全局上下文嵌入模块、通道归一化模块和门控自适应模块;
全局上下文嵌入模块中使用3个大小不同的卷积核,分别为1×1,3×3和5×5,其中,1×1卷积核用于调整通道数以适应后续卷积操作的需求;3×3和5×分别用于捕获不同大小的感受野以覆盖更广范围的全局上下文信息,从而避免陷入局部语义歧义,聚合每个通道中的全局上下文信息,具体定义如下所示:其中参数α定义为α=[α1,α2,...,αc],当αn接近0时,该通道则不参与通道归一化,Xc表示特征图的通道,H表示特征图的高度,W表示特征图的宽度, 表示特征图中第i行第j列的所有通道,而p表示p‑norm,采用1‑norm和2‑norm组成双尺度,同时为了避免零点处求导问题的发生,引入了一个极小常数ε;
为了在神经元和通道之间建立起竞争的关系,通过使用BatchNorm归一化来进行通道归一化,具体的定义如下所示:对于每一个通道C,将特征图中的每一个像素都看做一个C维的向量SC,,再对向量SC进行BatchNorm归一化,C表示特征图的通道数, 的作用是将BatchNorm归一化后的特征向量除以一个与通道数C相关的缩放因子,以保持特征向量的幅值不变,最终求得的是经过1‑norm和2‑norm聚合全局信息后的通道重要性;
融合两种方式计算出的通道重要性,得到最终的归一化向量,以获得更好的性能和稳定性,融合公式如下所示:当一个通道的门控机制被积极激活的时候,门控机制促进该通道与其他通道进行竞争,反之当被消极激活的时候,门控机制促进该通道与其他通道进行合作,具体的定义如下所示:其中XC为原始通道C的特征图,relu为线性整流函数,权重γ定义为[γ1,γ2,...,γc],权重β定义为[β1,β2,...,βc],且当门控权重γ和门控偏置β均为0的时候,原始特征无损传递到下一层,因此,GCT能够有效地解决深层网络导致的退化问题;
最终,GCT‑A模块的激活特征表示为:
其中,α,γ,β表示可训练的参数,α用于负责自适应嵌入的输出,门控权重γ和偏置β则负责控制门的激活,这三个参数决定了GCT‑A在每个通道的行为表现;在这一公式下,GCT‑A2
的计算复杂度仅仅为O(C),低于SENet的O(C),是因为SENet使用了两个全连接层,C为通道数;因此,GCT‑A在增加少量参数的情况下大大加快了收敛速度以及精度。
4.根据权利要求1所述的一种基于模型融合的结核性视网膜OCT图像分类方法,其特征在于,步骤4中,将GCT‑A均部署于卷积层前,能够更好地抑制背景和无关噪声,并使网络的学习重心集中在有益的特征中。
5.根据权利要求1所述的一种基于模型融合的结核性视网膜OCT图像分类方法,其特征在于,步骤5具体过程如下:将预处理后的训练集输入到基础学习器中,通过不断的调整网络参数,保存训练后的模型,再将预处理后的测试集输入至保存好的模型中进行测试,进一步对网络性能进行测试;由于不同的评价指标对于实验结果的意义不同,如下使用5个评价指标精确率Precision、召回率Recall、特异度specificity、F1‑Score分数和准确率Accuracy对实验网络模型性能进行评估,公式分别为:其中TP为真实值为正常图像且模型预测为正常图像的数量;FP为真实值为正常图像但模型预测为结核病图像的数量;TN为真实值为结核病图像且模型预测为结核病图像的数量;FN为真实值为结核病图像但模型预测为正常图像的数量。