利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2024119140286
申请人: 南通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-21
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种基于并行编码结构的多尺度交叉超声医学图像分割方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1、从公开二维心脏超声数据集CAMUS和自建三维颈动脉超声数据集CAUS获取超声医学图像;

步骤2、使用并行的分割一切模型的视觉编码器和UNet编码器对超声医学图像进行编码;

步骤3、在冻结的分割一切模型视觉编码器中引入适配器,在保持较低计算量的同时,形成可学习的分割一切模型;

步骤4、在UNet全局网络中引入多尺度交叉轴注意力模块,实现多尺度特征的交叉融合;

步骤5、通过通道注意力模块实现双编码器多尺度特征的融合;

步骤6、通过Dice相似系数和95%豪斯多夫距离来评估模型的分割精确度,并设定指标来评估模型的异常情况处理能力;

步骤7、将图像数据输入分割网络进行超声图像分割,完成图像分割,模型分割预测结果输出。

2.根据权利要求1所述的一种基于并行编码结构的多尺度交叉超声医学图像分割方法,其特征在于,所述分割一切模型的视觉编码器在编码过程中保持冻结状态,减少计算复杂度。

3.根据权利要求1所述的一种基于并行编码结构的多尺度交叉超声医学图像分割方法,其特征在于,将UNet编码器的最大通道数从1024降至256,降低运算量并减少过拟合的风险。

4.根据权利要求1所述的一种基于并行编码结构的多尺度交叉超声医学图像分割方法,其特征在于,步骤3中,所述适配器为瓶颈模型,包括向下投影的MLP层、GELU激活函数和向上投影的MLP层,公式如下:Pi=MLPup(GELU(MLPdown(Fi))).#(1)

其中Fi表示每个Transformer层的输出,MLPdown负责向下投影这些输出,将输入数据压缩到更低的维度。

5.根据权利要求1所述的一种基于并行编码结构的多尺度交叉超声医学图像分割方法,其特征在于,步骤4中,所述多尺度交叉轴注意力模块分为两个并行分支,分别计算水平和垂直轴向注意力;每个分支,首先经过1×7,1×11和1×21内核尺寸的1D卷积,沿一个空间维度编码多尺度上下文信息,以 和 表示沿x轴和y轴的一维卷积,Norm(·)表示层归一化,Fx和Fy分别为x轴和y输出;公式可写成:

交叉注意力,输入数据被转换为三个不同的向量集:K表示Key,Q表示Query,和V表示Value;但与轴向注意力不同的是,其中一个分支的Q矩阵传给另一个分支,从而在两个并行轴之间建立相互作用,利用多尺度特征和全局信息;FxK和FxV是x轴的键和值矩阵,FyQ是y轴的查询矩阵,同理FyV和FyK是y轴的键和值矩阵,FxQ是x轴的查询矩阵,MHCAy(·,·,·)表示沿x轴的多头交叉注意力,MHCAx(·,·,·)表示沿y轴的多头交叉注意,有:FT=MHCAy(FyQ,FxV,FxK),   (4)

FB=MHCAx(FxQ,FyV,FyK),   (5)

多尺度交叉轴注意力的输出表示为:

Fout=Conv1×1(FT)+Conv1×1(FB)+F.#(6)。

6.根据权利要求1所述的一种基于并行编码结构的多尺度交叉超声医学图像分割方法,其特征在于,步骤5中,所述通道注意力模块通过全局平均池化操作获取输入特征图的每个通道的全局空间信息,生成表示全局信息的向量;然后,使用一维卷积核来实现通道之间的动态关联,通过调整卷积核的大小,实现双编码器多尺度特征的高效融合,减少模型误分割。

7.根据权利要求1所述的一种基于并行编码结构的多尺度交叉超声医学图像分割方法,其特征在于,步骤6中,所述通过Dice相似系数和95%豪斯多夫距离来评估模型的分割精确度,具体为:Dice相似系数DSC通过计算分割结果和分割标签之间的重叠度来度量模型的性能,以T和P分别代表所有体素的真实值和预测值,有:所述95%豪斯多夫距离HD95通过计算分割结果与分割标签95%的像素之间的最大距离来度量模型的性能,以dT'P'表示真实体素集合T'和预测体素集合P'之间最大豪斯多夫距离,dP'T'表示从预测体素集合P'到真实体素集合T'之间最大豪斯多夫距离,有:dH(T’,P’)=max(dT'P0',dP'T'),#(8)。

8.根据权利要求1所述的一种基于并行编码结构的多尺度交叉超声医学图像分割方法,其特征在于,步骤6中,所述设定指标来评估模型的异常情况处理能力,具体为:采用准确率ACC,精确率PRE,灵敏度SE和F1分数F1‑Score来评估模型的异常情况处理能力,其中,TP表示被正确分割为目标的像素数,FP表示被错误分割为目标的背景像素数,TN表示被正确分割为背景的像素数,FN表示被错误分割为背景的目标像素数,有:

9.一种计算机装置,包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序/指令,其特征在于,该计算机程序/指令被处理器执行时实现权利要求1所述方法的步骤。