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专利号: 2023107247841
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-03-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种深度注意力网络的胎儿小脑超声图像分割方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一:将胎儿超声数据集按照4∶1的比例随机划分为训练集和测试集,对胎儿超声数据集进行预处理,通过随机裁剪、水平翻转、垂直翻转、添加高斯噪声的方式来拓展训练集;

步骤二:搭建DA‑Net网络模型;

步骤三:在训练集上,使用像素位置感知损失对DA‑Net网络模型进行训练,执行分割任务并生成分割模型;

步骤四:在测试集上测试分割模型,根据测试的结果,选择出性能最优的分割模型为最终分割模型;

步骤五:使用最终分割模型进行胎儿小脑超声图像分割,得到分割结果。

2.根据权利要求1所述的深度注意力网络的胎儿小脑超声图像分割方法,其特征在于,步骤二中所述的DA‑Net网络模型的结构为:在原始U‑Net基础上新增加了一层,形成一个六层的U形网络;原始U‑Net的双卷积模块被替换为复合模块CB。

3.根据权利要求2所述的深度注意力网络的胎儿小脑超声图像分割方法,其特征在于,所述的复合模块CB的结构为:由残差级联块RCB和改进的三重注意力模块ITA组成。

4.根据权利要求3所述的深度注意力网络的胎儿小脑超声图像分割方法,其特征在于,所述的残差级联块RCB的结构和设计方法为:通过相加和级联的方式来集成多个不同尺寸的卷积;在残差级联块RCB中,对输入的特征通过一个1×1的卷积和两个3×3的卷积进行滤波,分别得到特征图f_1、f_2和f_3;每次卷积之后都需进行批归一化处理和Relu函数激活;

然后,f_1与f_2相加得到特征图f_4,再将f_3与f_4级联,从而得到最终的输出特征图。

5.根据权利要求3所述的深度注意力网络的胎儿小脑超声图像分割方法,其特征在于,所述的改进的三重注意力模块ITA的结构和设计方法为:步骤1:使用三个平行分支来组成改进的三重注意力模块ITA,将这三个平行分支分别标记为路径(a)、路径(b)和路径(c);

步骤2:采用有效通道注意力ECA中无需降维的跨通道交互策略对路径(c)进行改进,进而对输入的特征进行处理;

步骤3:对三条路径的输出特征取平均,从而得到最终有效特征图;

其中,路径(a)将输入的特征图X沿H轴逆时针旋转90°以获得形状为W×H×C的特征图X_a,然后X_a通过Z‑pool、7×7的卷积、批处理归一化和sigmoid函数处理,获得注意力权重w_a,接下来,通过点乘的方式对X_a进行加权以生成特征图X_a′,然后,沿H轴顺时针旋转

90°以还原到原始的输入形状,生成特征图M_a;

路径(b)的结构与路径(a)类似;将输入的特征图X沿W轴逆时针旋转90°以获得特征图X_b,接下来,经过Z‑pool、7×7卷积、批处理归一化和sigmoid函数处理来获得注意力权重w_b,然后,对X_b进行点乘加权来获得特征图X_b′,最后,x_b′沿W轴顺时针旋转90°以还原到原始的输入形状,从而生成特征图M_b;

在路径(c)中,对输入的特征图K进行全局平均池化、3×3的卷积、批归一化和sigmoid函数处理,以得到注意力权重w_c,最后,通过点乘进行加权,得到特征图M_c;

路径(a)和路径(b)中的z‑pool层负责连接平均池化和最大池化获得的特征,用公式(1)表示:z‑pool(x)=[MaxPool0d(x),AvgPool0d(x)],    (1)其中,0d表示发生最大池化和平均池化操作的第0维,MaxPool(x)表示最大池化,AvgPool(x)表示平均池化。

6.根据权利要求1所述的深度注意力网络的胎儿小脑超声图像分割方法,其特征在于,步骤三中所述的像素位置感知损失为:像素位置感知损失由加权IoU损失和BCE损失组成,其定义为公式(2):在公式(2)中,L表示PPA损失, 表示加权IoU损失, 表示加权BCE损失。