[發(fā)明專利]一種基于雙U型網(wǎng)絡(luò)框架的圖像分割方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010207167.0
• 申請日: 2020-03-23
• 公開（公告）號: CN111340816A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭薇;周翰遜;張國棟;宮照煊;國翠
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06T7/10
• 分類號: G06T7/10
• 代理公司: 沈陽維特專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 21229
• 代理人: 甄玉荃

1.一種基于雙U型網(wǎng)絡(luò)框架的圖像分割方法，其特征在于，包括

S1:將圖像數(shù)據(jù)劃分為訓(xùn)練集和測試集；

S2:搭建雙U型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將訓(xùn)練集輸入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，獲得網(wǎng)絡(luò)輸出即分割結(jié)果概率圖；所述分割結(jié)果概率圖包括邊界及區(qū)域信息；

S3:根據(jù)分割結(jié)果概率圖與金標(biāo)準(zhǔn)間的差異計算損失函數(shù)；

S4:使用反向傳遞降低損失函數(shù)，從而更新網(wǎng)絡(luò)中的系數(shù)；

S5:迭代S2-S4所述過程40次，迭代收斂，獲得圖像分割網(wǎng)絡(luò)；

S6:使用訓(xùn)練好的圖像分割網(wǎng)絡(luò)，對待識別圖像進行識別和分割。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙U型網(wǎng)絡(luò)框架的圖像分割方法，其特征在于，所述圖像數(shù)據(jù)包括原始CT圖像與相應(yīng)的醫(yī)生手動標(biāo)記的邊界；

所述邊界的標(biāo)簽由醫(yī)生勾畫的邊界向內(nèi)側(cè)或者向內(nèi)外兩側(cè)膨脹2個像素獲得。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙U型網(wǎng)絡(luò)框架的圖像分割方法，其特征在于，所述雙U型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為對稱結(jié)構(gòu)，包括收縮路徑和擴張路徑，輸入為原始的CT圖像，輸出為邊界及區(qū)域的概率圖像。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于雙U型網(wǎng)絡(luò)框架的圖像分割方法，其特征在于，收縮路徑分別與兩個擴張路徑相連；所述收縮路徑上卷積層的輸出分別與兩個擴張路徑上的卷積層的輸入通過相連接；

所述收縮路徑同時提取邊界及區(qū)域的低維特征圖，兩個擴張路徑分別自動提取邊界及區(qū)域的高維特征圖；

擴張路徑將特征圖數(shù)目從32變?yōu)榉指畹哪繕?biāo)數(shù)2；利用sigmoid函數(shù)將特征圖轉(zhuǎn)化為分割結(jié)果概率圖；使用閾值0.5將概率圖轉(zhuǎn)化為二值分割結(jié)果。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于雙U型網(wǎng)絡(luò)框架的圖像分割方法，其特征在于，根據(jù)低維和高維特征圖的分辨率，所述收縮路徑和擴張路徑分為五個不同狀態(tài)，每個狀態(tài)由兩個塊組成，每個塊含有一個3*3的卷積層、一個批量規(guī)范化層和一個線性整流激活層，在收縮或擴張路徑上，第二個塊與一個核大小為2*2的下采樣即上卷積層串聯(lián)；兩個擴張路徑的最后一層均為1*1的卷積層。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙U型網(wǎng)絡(luò)框架的圖像分割方法，其特征在于，

定義所述損失函數(shù)M-Dice及M-Loss函數(shù)分別為：

其中，M為2，表示待分割目標(biāo)的邊界及區(qū)域兩類，p_i和g_i表示輸出概率圖像P與金標(biāo)準(zhǔn)圖像G中像素點的值，N表示目標(biāo)圖像中像素點的個數(shù)和；Dice表示分割結(jié)果與金標(biāo)準(zhǔn)間整體的一致性，其值的范圍為從0到1，0表示兩個體積間沒有重合，1表示完全重合。