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专利号: 2023117537516
申请人: 泰山学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种联合一阶和二阶特征的脑肿瘤MRI图像分类方法,其特征是,包括:获取待分类的脑肿瘤MRI图像,对脑肿瘤MRI图像进行预处理;

以预训练的ResNet18网络作为图像分类网络模型的主干网络,利用主干网络提取预处理后的脑肿瘤MRI图像的初始特征向量;其中,将预训练的ResNet18网络作为主干网络时,将预训练的ResNet18网络中最后一个下采样层去除;

基于初始特征向量,通过全局平均池化获取脑肿瘤MRI图像的一阶特征向量;

基于初始特征向量,通过协方差池化获取脑肿瘤MRI图像的二阶特征向量,以此建模特征之间的关系和空间结构,包括:通过线性投影操作对初始特征向量的维度进行压缩,以减少计算量;

利用重塑操作对压缩后的初始特征向量的维度进行分组,以减少计算消耗;具体的,以符号来表示特征向量的大小,即压缩后的初始特征向量 ,重塑操作的计算过程为: ;其中, 表示重塑操作,通过重塑操作,对 进行分组,分组后的特征向量记为 ,M表示分组的数量,H、W分别表示高度和宽度,C表示通道数;

针对分组后的每一组的特征向量,分别进行协方差池化,得到协方差矩阵;具体的,在每个组上分别计算协方差池化,首先将分组后每组的特征矩阵记为 ,即 表示分组后第i个组的特征, , 表示分组后的特征 的维度;然后对 的空间维度执行展平操作,即 ;最后在每组上的协方差计算过程为: ,其中, ,和 分别表示 的单位矩阵和全1矩阵, ;

利用L2归一化方法对所有协方差矩阵进行归一化操作;

拼接归一化后的多组协方差矩阵,获得最终的协方差矩阵;

基于最终的协方差矩阵,依次通过下采样操作和展平操作,得到图像的二阶特征向量;

基于一阶特征向量和二阶特征向量,通过对应的分类器分别进行类别预测,再将两种类别预测结果相加融合,得到最终的待分类的脑肿瘤MRI图像的分类结果;具体的,联合预测的过程为: ;

其中, 和 表示用于分类的特征矩阵,实际上 和 的实现是两个不同的全连接层,该全连接层作为分类器,其输入的维度大小是特征 和 的维度数量,其输出的维度大小则是分类的类别数量, 和 分别表示一阶特征向量和二阶特征向量。

2.如权利要求1所述的联合一阶和二阶特征的脑肿瘤MRI图像分类方法,其特征是,所述预处理包括对脑肿瘤MRI图像进行图像尺寸调整。

3.如权利要求1所述的联合一阶和二阶特征的脑肿瘤MRI图像分类方法,其特征是,所述图像分类网络模型的训练过程包括:获取标注不同脑肿瘤类型的脑肿瘤MRI图像数据集;

对图像数据集中的图像进行预处理,包括图像增强和图像尺寸调整;

构建图像分类网络模型,利用预处理后的图像数据集训练所述图像分类网络模型,利用反向传播更新网络参数进行学习,直至达到最大迭代次数,完成模型的训练。

4.如权利要求3所述的联合一阶和二阶特征的脑肿瘤MRI图像分类方法,其特征是,所述图像增强包括随机水平翻转图像、随机垂直翻转图像以及随机旋转图像。

5.一种联合一阶和二阶特征的脑肿瘤MRI图像分类系统,其特征是,包括:图像获取及预处理模块,用于获取待分类的脑肿瘤MRI图像,对脑肿瘤MRI图像进行预处理;

初始特征向量提取模块,用于以预训练的ResNet18网络作为图像分类网络模型的主干网络,利用主干网络提取预处理后的脑肿瘤MRI图像的初始特征向量;其中,将预训练的ResNet18网络作为主干网络时,将预训练的ResNet18网络中最后一个下采样层去除;

一阶特征向量提取模块,用于基于初始特征向量,通过全局平均池化获取脑肿瘤MRI图像的一阶特征向量;

二阶特征向量提取模块,用于基于初始特征向量,通过协方差池化获取脑肿瘤MRI图像的二阶特征向量,以此建模特征之间的关系和空间结构,包括:通过线性投影操作对初始特征向量的维度进行压缩,以减少计算量;

利用重塑操作对压缩后的初始特征向量的维度进行分组,以减少计算消耗;具体的,以符号来表示特征向量的大小,即压缩后的初始特征向量 ,重塑操作的计算过程为: ;其中, 表示重塑操作,通过重塑操作,对 进行分组,分组后的特征向量记为 ,M表示分组的数量,H、W分别表示高度和宽度,C表示通道数;

针对分组后的每一组的特征向量,分别进行协方差池化,得到协方差矩阵;具体的,在每个组上分别计算协方差池化,首先将分组后每组的特征矩阵记为 ,即 表示分组后第i个组的特征, , 表示分组后的特征 的维度;然后对 的空间维度执行展平操作,即 ;最后在每组上的协方差计算过程为: ,其中, ,和 分别表示 的单位矩阵和全1矩阵, ;

利用L2归一化方法对所有协方差矩阵进行归一化操作;

拼接归一化后的多组协方差矩阵,获得最终的协方差矩阵;

基于最终的协方差矩阵,依次通过下采样操作和展平操作,得到图像的二阶特征向量;

图像分类模块,用于基于一阶特征向量和二阶特征向量,通过对应的分类器分别进行类别预测,再将两种类别预测结果相加融合,得到最终的待分类的脑肿瘤MRI图像的分类结果;具体的,联合预测的过程为: ;其中, 和 表示用于分类的特征矩阵,实际上 和 的实现是两个不同的全连接层,该全连接层作为分类器,其输入的维度大小是特征 和 的维度数量,其输出的维度大小则是分类的类别数量, 和 分别表示一阶特征向量和二阶特征向量。

6.如权利要求5所述的联合一阶和二阶特征的脑肿瘤MRI图像分类系统,其特征是,所述预处理包括对脑肿瘤MRI图像进行图像尺寸调整。