[發明專利]基于雙流邊界感知的動脈瘤圖像分析系統、方法和設備

有效

• 申請號: 202110048844.3
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112837218B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 劉市祺;謝曉亮;周小虎;侯增廣;曲新凱;韓文正;周彥捷;馬西瑤
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所;華東醫院
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;G06T7/00;G06T7/12;G06T7/155;G06V10/774;G06K9/62
• 代理公司: 北京市恒有知識產權代理事務所(普通合伙) 11576
• 代理人: 郭文浩;尹文會

1.一種基于雙流邊界感知的動脈瘤圖像分析系統，其特征在于，所述圖像分析系統包括：DSA圖像獲取單元、雙流邊界感知單元和形態學信息獲取單元；

所述DSA圖像獲取單元，配置為獲取包含主動脈瘤的區域的DSA圖像作為待檢測圖像；所述DSA圖像是術中數字減影造影的圖像；

所述雙流邊界感知單元，配置為基于所述待檢測圖像，通過訓練好的雙流邊界感知網絡生成主動脈瘤邊界特征圖像和主動脈瘤圖像掩膜；

所述形態學信息獲取單元，配置為基于所述主動脈瘤圖像掩膜和主動脈瘤邊界特征結合所述DSA圖像獲得主動脈瘤圖像的形態學信息；

所述雙流邊界感知網絡，包括：

順次連接的第一卷積層、編碼流、雙流結構和第二卷積層；其中雙流結構為同時與編碼流連接的邊界定位流和掩膜預測流，所述編碼流和掩膜預測流構成多級嵌套的編碼器—解碼器；

所述邊界定位流，將各級編碼模塊的輸入信息和最后一級編碼模塊的輸出信息作為邊界定位流的輸入信息，邊界定位流的輸入端順次通過線性整流層和上采樣層后進行拼接并連接第三卷積層；

所述多級嵌套的編碼器—解碼器，其編碼器和解碼器分別包括多個編碼模塊和多個解碼模塊；所述編碼模塊通過殘差連接與對應的同級解碼模塊連接，所述編碼模塊和解碼模塊中間連接一個特征集合塊；

所述特征集合塊，輸入端連接特征集合塊第一支線、特征集合塊第二支線和特征集合塊第三支線；所述特征集合塊第一支線，配置為與特征集合塊輸入端順次連接的自適應平均池化層、卷積核為1×1的卷積層；所述特征集合塊第二支線，配置為與特征集合塊輸入端連接的卷積核為1×1的卷積層；所述特征集合塊第三支線，配置為與特征集合塊輸入端順次連接的呈U型結構的卷積核為7×7的兩個卷積層、卷積核為5×5的兩個卷積層和卷積核為3×3的兩個卷積層；特征集合塊各支線輸出進行融合后連接第一級解碼模塊；

所述編碼模塊，基于預訓練的MobileNetV2構建，將MobileNetV2的標準卷積層更換為深度可分卷積層；

所述解碼模塊，包括順次連接的解碼塊和特征選擇塊；

所述特征選擇塊，包括第一特征選擇支線、第二特征選擇支線和特征選擇總線，第一特征選擇支線和第二選擇支線相加與特征選擇總線連接；所述第二特征選擇支線的輸入和特征選擇總線的輸出相乘；所述第一特征選擇支線包括順次連接的高層輸入端、卷積核為3×3的卷積層和卷積核為1×1的卷積層；所述第二特征選擇支線包括順次連接的低層輸入端、卷積核為3×3的卷積層和卷積核為1×1的卷積層；所述特征選擇總線包括順次連接的線性整流層、Sigmoid函數層、線性轉化層和Sigmoid函數層。

2.根據權利要求1所述的基于雙流邊界感知的動脈瘤圖像分析系統，其特征在于，雙流邊界感知單元包括：待編碼圖像生成子單元、分級編碼子單元、特征集合子單元、殘差傳輸子單元、雙流感知子單元、分級解碼次級子單元、邊界定位次級子單元、特征選擇子單元、邊界特征融合子單元和特征圖像輸出子單元；

所述待編碼圖像生成子單元，配置為基于所述待檢測圖像，通過雙流邊界感知網絡的第一卷積層生成待編碼圖像；

所述分級編碼子單元，配置為基于所述待編碼圖像，通過雙流邊界感知網絡的多級嵌套的各編碼模塊進行分級編碼，獲得特征壓縮圖像；

所述特征集合子單元，配置為基于所述特征壓縮圖通過特征集合塊生成特征集合圖像；

所述殘差傳輸子單元，配置為通過殘差連接將各級編碼模塊的輸入信息傳遞至同級解碼模塊的特征選擇塊；

所述雙流感知子單元，包括分級解碼次級子單元和邊緣感知次級子單元；

所述分級解碼次級子單元，配置為基于所述特征壓縮圖像，通過雙流邊界感知網絡的多級嵌套的各解碼塊進行分級解碼，獲得強化特征圖像；

所述邊界定位次級子單元，配置為通過雙流邊界感知網絡的邊界定位流各級編碼模塊的輸入信息和特征壓縮圖像提取邊界特征，基于所述邊界特征通過所述第三卷積層生成動脈瘤邊界特征圖像；

所述特征選擇子單元，配置為將所述通過殘差連接傳輸的編碼模塊輸入信息輸入所述特征選擇塊的低層輸入端，將所述強化特征圖像輸入特征選擇塊的高層輸入端，通過特征選擇塊生成選擇性特征圖像；

所述邊界特征融合子單元，配置為將所述動脈瘤邊界特征圖像和所述選擇性特征圖像融合并經過第二卷積層生成主動脈瘤圖像掩膜；

所述特征圖像輸出子單元，配置為將所述動脈瘤邊界特征圖像和主動脈瘤圖像掩膜輸出。