1.一种基于半监督神经网络的医学影像处理方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、获取图片数据集;
S2、构建DFCPS模型并训练,所述DFCPS模型包括数据增强策略和神经网络,所述神经网络包括主干网络、ASPP模块、上采样模块和Softmax函数;
所述主干网络采用ResNet‑50,并引入残差连接构建深层网络,所述ASPP模块包括四个卷积层,四个所述卷积层的空洞卷积率分别为1、12、24、36;
所述DFCPS模型的训练方法为:首先,通过数据增强策略对原始样本X进行两次不同程度的强弱数据增强,生成了两组增强样本,分别为一组是强增强样本,另一组是弱增强样本,强弱增强样本分组组合,其中组合后的强弱增强样本进入到四个神经网络之中进行训练,通过不断优化模型的参数来最小化损失值;
在训练时,每组用于强弱增强样本的神经网络共享参数和权重,每组中由弱增强样本经神经网络输出的预测结果生成的伪标签,作为每个强增强样本预测的目标;
在训练过程中,引入监督损失为Ls,其利用强增强样本和弱增强样本的信息来指导DFCPS模型的学习过程;
所述监督损失Ls由交叉熵损失函数决定,对于有标记的样本进行正常的监督学习,表达式如下:l
其中,D表示已有标签的样本集合,S定义为输入图像的面积,用高度*宽度计算,pi为对应的置信向量,yj为ground truth,lce为交叉熵损失函数;
所述训练过程设计引入了交叉伪监督损失Lcps,使得不同组弱监督样本生成的伪标签之间会相互约束;
所述交叉伪监督损失定义为 和 其中 表示的是有标签数据的监督损失,表示的是无标签数据的监督损失,表达式如下:u
其中,D表示未标签样本的集合;
故交叉伪监督损失定义为:
总的损失则可以相应定义为:
Loss=Ls+ωLcps (5)
其中ω为权重;
S3、使用训练好的神经网络进行图像分割
S3‑1、将经预处理的数据集作为输入,通过主干网络获取特征图;
S3‑2、将获取的特征图作为输入,通过ASPP模块提取特征并进行融合得到综合特征;
S3‑3、将获取的综合特征通过上采样技术增加数据细节,通过Softmax函数将模型的输出映射为每个类别的概率,然后根据概率选择最可能的类别作为预测结果,以生成可信度高的预测样本。
2.根据权利要求1所述的一种基于半监督神经网络的医学影像处理方法,其特征在于,所述数据增强策略用于对图片数据进行预处理。
3.根据权利要求2所述的一种基于半监督神经网络的医学影像处理方法,其特征在于,所述数据增强策略包括随机旋转、随机亮度、对比度调整和随机平移。
4.根据权利要求1所述的一种基于半监督神经网络的医学影像处理方法,其特征在于,所述步骤S3‑1的具体方法为:在主干网络ResNet‑50中,将预处理后的数据集作为输入,使用了ResNet‑50中的池化层和全连接层进行特征提取和分类,并通过残差连接允许信息直接跳过一些层,进而输出特征图。
5.根据权利要求4所述的一种基于半监督神经网络的医学影像处理方法,其特征在于,所述步骤S3‑2的具体方法为:将神经网络的输出作为ASPP模块的输入,所述ASPP模块中使用多个并行的分支进行多尺度的特征提取,并通过空洞卷积来增强感受野,最后利用输入特征图的上下文信息进行不同位置的语义关联,进而输出提取的特征。