[發(fā)明專利]基于U形網(wǎng)絡(luò)的心室瘢痕分割方法

在審

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• 申請日: 2020-08-14
• 公開（公告）號: CN111951286A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 崔曉娟;白鑫昊;楊鐵軍
• 申請（專利權(quán)）人: 河南工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11;G06N3/08;G06N3/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于U形網(wǎng)絡(luò)的心室瘢痕分割方法，其特征在于：依次包括如下步驟：

(1)選取數(shù)據(jù)集和基本模型：由于心室瘢痕數(shù)據(jù)的采集很困難，數(shù)據(jù)難以大量獲取，因此實(shí)驗(yàn)選用LGE-MRI數(shù)據(jù)集，Unet網(wǎng)絡(luò)模型對醫(yī)學(xué)圖像分割效果較好；

(2)對獲取的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集進(jìn)行預(yù)處理：首先使用掩膜圖像保留心肌部分，然后根據(jù)mask所在位置及大小做裁剪，在按照中心填充的方式填充到160×160大小，最后針對心肌部分做歸一化處理；

(3)數(shù)據(jù)劃分：把預(yù)處理后的圖像數(shù)據(jù)劃分為訓(xùn)練集和測試集；

(4)根據(jù)公式(1)對獲取到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行像素值做最大最小歸一化預(yù)處理；

其中x表示某一位置的像素值，min和max表示圖像中像素值的最小和最大值，得到的x^*的范圍是0—1之間；

(5)學(xué)習(xí)率在訓(xùn)練過程中進(jìn)行多項式衰減，衰減的公式如(2)，

其中base_lr＝0.01，iter為當(dāng)前迭代輪數(shù)，max_iter為最大迭代輪數(shù)，power＝0.5；

(6)心室瘢痕分割的評價指標(biāo)；

1)Dice score(DICE)：其中A表示的是分割結(jié)果圍住的區(qū)域，M表示的是由專家標(biāo)注圍住的區(qū)域；

2)準(zhǔn)確率(Accuracy)：其中TP表示真陽性，是指正確分類為瘢痕的像素；TN表示真陰性，是指正確分類為背景的像素；FP表示假陽性，是指錯誤分類為瘢痕的像素；FN表示假陰性，是指錯誤分類為背景的像素；

3)Jaccard：其中A表示的算法分割結(jié)果中瘢痕區(qū)域，B表示的是標(biāo)記中瘢痕區(qū)域；

(7)進(jìn)行心室瘢痕分割，方法如下：

1)訓(xùn)練階段：在訓(xùn)練階段，對本發(fā)明提出的DFU-Net網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行參數(shù)訓(xùn)練；使用Keras深度學(xué)習(xí)框架對訓(xùn)練集進(jìn)行模型參數(shù)的學(xué)習(xí)，采用RMSprop算法，初始的學(xué)習(xí)率(lr)設(shè)置為0.001，使用公式(2)進(jìn)行多項式衰減，梯度平方的移動均值(rho)的衰減率設(shè)置為0.9；訓(xùn)練500個epoch，運(yùn)用Dice損失函數(shù)，實(shí)驗(yàn)選取驗(yàn)證集最小損失時的權(quán)重系數(shù)作為訓(xùn)練階段的最終訓(xùn)練權(quán)重，為后續(xù)測試階段提供權(quán)重參數(shù)；

2)測試階段：數(shù)據(jù)集包含的數(shù)據(jù)有15個，隨機(jī)選取心室瘢痕數(shù)據(jù)集中的11個作為訓(xùn)練集，4個作為測試集；圖像的大小分別為480×480和512×512兩種，切片數(shù)量從10到50不等，格式為NRRD；使用訓(xùn)練階段得到的最終權(quán)重參數(shù)對測試圖像進(jìn)行心室瘢痕分割，最終得到分割好的心室瘢痕結(jié)果圖。