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专利号: 2024102930526
申请人: 苏州慧医康数据科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于多任务的医学图像分割方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:步骤1,将transformer集成到YOLOv5中,构建transYL网络;

步骤2,采用步骤1构建的transYL网络进行阴影区域检测和边界检测的多任务分割;

步骤3,搭建Mean Teacher网络transYLmtMT,其中Student网络和Teacher网络都是步骤1中搭建好的transYL网络;

步骤4,训练步骤1构建的transYL网络,保存最终训练好的模型参数;

步骤5,对训练好的Student网络进行测试,记录相应的测试指标的值;

步骤6,根据测试结果适当调整超参数,重新进行步骤4‑5,直到得到满意的测试结果,然后使用测试好的transYLmtMT网络进行医学图像分割。

2.根据权利要求1所述的基于多任务的医学图像分割方法,其特征在于,步骤1构建的transYL网络的结构具体为:将Swin‑Transformer模块引入YOLOv5的主干层,具体为在主干层7和层9引入两个CSP结构,其中CSP1‑X应用于主干,CSP2‑X应用于Neck,每个CSP模块之前的3×3个卷积用作下采样函数;主干从输入图像中提取特征,通过SPPF模块实现局部特征和全局特征的特征图融合,然后在Neck中对特征进行融合,获得更深层的特征信息,最后在Head中进行预测,从而生成最终的阴影区域的预测图。

3.根据权利要求1所述的基于多任务的医学图像分割方法,其特征在于,步骤2中阴影区域检测的具体步骤为:首先,使用transYL网络生成不同尺度的特征图EF1、EF2、EF3、EF4和EF5,采用短连接集成后4个深层特征图,产生新的特征图DF2、DF3、DF4和DF5,其中,特征图DFk通过公式(1)所示方式获得:DFk=Conv(Concat(EFk,...,EF5)).             (1)式(1)中,Conv(Concat(EFk,...,EF5)).表示对EFk进行短连接串联后卷积;

其次,上采样EFk以匹配空间分辨率DF1,再对DF1进行逐元素添加,以对特征图EFk进行细化,产生精细的特征图RFk,定义为:RFk=up(DFk)+DF1                  (2)式(2)中,up表示对特征图进行上采样;

最后,按元素生成集成图Sf,定义为:

式(3)中,预测Pred(·)是通过将三个3×3卷积层、一个1×1卷积层和另一层S形激活

37应用于特征来实现的。

4.根据权利要求1所述的基于多任务的医学图像分割方法,其特征在于,步骤4中,采用Mean Teacher框架来训练模型,transYL网络同时用于学生网络和教师网络;在训练过程中,将标记好的数据输入学生网络,融合两个任务损失计算出多任务监督损失;对于未标记的数据,从输入的图像产生一个辅助的阴影映射,并分别输入到学生网络和教师网络,利用两组预测阴影信息计算多任务一致性损失。

5.根据权利要求4所述的基于多任务的医学图像分割方法,其特征在于,标记数据的全监督损失按照式(4)计算:式(4)中,L为损失函数Loss,x是指标记的数据,Gr指区域标签的真值,Ge指Gr生成的相应的边界标签的真值,Pr表示学生模型在输入图像之后输出的感染区域预测结果,Pe表示学生模型在输入图像之后输出的阴影边缘预测结果,ΦBEC是二值交叉熵损失函数,右上标s表示监督损失,α是指区域损失和边界损失的权重值;

非标记数据的一致性损失按照式(5)计算:

式(5)中,L为损失函数Loss,y是指没有标记的数据,Sr表示学生模型在输入图像之后输出的感染区域预测结果,Tr表示教师模型在输入图像之后输出的感染区域预测结果;Se表示学生模型在输入图像之后输出的感染区域预测结果,Te表示教师模型在输入图像之后输出的感染区域预测结果,ΦBEC是二值交叉熵损失函数,右上标c表示监督损失,β是指区域损失和边界损失的权重值。

6.根据权利要求5所述的基于多任务的医学图像分割方法,其特征在于,整个网络的损失函数的计算公式如公式(6)所示:s

式(6)中,N和M分别表示训练集中的带标记图像的数量、不带标记的图像的数量,L (xi)c表示第i个标记图像的多任务监督损失,L (xj)表示第j个不带标记图像的一致性损失,权重值λ是去平衡标记数据的多任务监督损失和非标记数据的一致性损失,λmax=10。