[發(fā)明專利]一種基于漸進(jìn)式生成網(wǎng)絡(luò)的醫(yī)學(xué)圖像增廣方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110314935.7
• 申請(qǐng)日: 2021-03-24
• 公開（公告）號(hào): CN113052171A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韋子晗;趙柯爾;趙雨舟;管秋;徐涵杰;陳奕州
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/32
• 分類號(hào): G06K9/32;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司 33241
• 代理人: 王利強(qiáng)

1.一種基于漸進(jìn)式生成網(wǎng)絡(luò)的醫(yī)學(xué)圖像增廣方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)訓(xùn)練樣本的處理：

為使所提模型在訓(xùn)練過程中更好地利用size區(qū)間內(nèi)的病灶的圖像信息，以輸出帶有較小病灶的合成圖，對(duì)無病灶整圖X和帶病灶整圖Y進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；

2)網(wǎng)絡(luò)層數(shù)的漸進(jìn)式增加過程：

在漸進(jìn)式生成訓(xùn)練之前，En和G在x_rs-n和y_rs-n上進(jìn)行“編碼-解碼”的預(yù)訓(xùn)練，編碼器的訓(xùn)練損失項(xiàng)見公式(1)：

L_encoder＝||x_rs-n-G(En(x_rs-n))||₁+||y_rs-n-G(En(y_rs-n))||₁ (1)

漸進(jìn)式生成的訓(xùn)練過程的網(wǎng)絡(luò)層層數(shù)是逐漸增加的，當(dāng)En_fuse，G-₁，Dt-₁和Dc-₁的訓(xùn)練完成時(shí)，所得syn-y_rs-1的質(zhì)量令人滿意；

3)所提的優(yōu)化目標(biāo)：

為保證生成的syn-y_rs-n在被reshape成syn-y_n后，其臨床表征準(zhǔn)確且邊緣紋理能與背景圖的紋理連續(xù)，級(jí)分辨率ROI圖像的生成訓(xùn)練都以該效果為目標(biāo)，即各級(jí)訓(xùn)練的優(yōu)化目標(biāo)相同，所提模型都被三個(gè)損失項(xiàng)所約束，三個(gè)損失項(xiàng)為重構(gòu)損失、條件辨別損失和紋理辨別損失；

4)總體優(yōu)化目標(biāo)：

對(duì)于每一個(gè)分辨率級(jí)別上的訓(xùn)練，新增入G中的網(wǎng)絡(luò)模塊都是經(jīng)過預(yù)訓(xùn)練的，而新增入Dc和Dt的網(wǎng)絡(luò)模塊的參數(shù)都是隨機(jī)初始化的，先對(duì)Dc和Dt進(jìn)行訓(xùn)練，使其辨別性能略勝于合成器的生成性能，其優(yōu)化目標(biāo)見公式(9)：

L_Dc-i＝min_(Dc-i)L_cDis-i；L_Dt-i＝min_(Dmed-i)L_med-i,min_(Dft)L_ft (9)

接著合成器根據(jù)反向傳播的損失函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，合成器的優(yōu)化目標(biāo)見公式(10)：

L_Gen-i-1st＝min_(G-i)L_rec-1

L_Gen-i-2nd＝max_(G-i,Enfuse)(L_cDis-i+λL_med-i+βL_ft) (10)。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于漸進(jìn)式生成網(wǎng)絡(luò)的醫(yī)學(xué)圖像增廣方法，其特征在于，所述步驟3)中，重構(gòu)損失用于提高syn-y_rs-i的臨床表征準(zhǔn)確性，通過最小化重構(gòu)圖和真實(shí)低分辨率圖像之間的差異，具有初始參數(shù)的G-₁被更新；利用數(shù)據(jù)集中寶貴的y_rs，為編碼訓(xùn)練提供了一定數(shù)量的ground-truth，從而，G-₁將“特征圖的病灶信息”解碼成“低分辨率醫(yī)學(xué)圖像中的病灶區(qū)域”的訓(xùn)練過程被監(jiān)督，與此同時(shí)，x_rs也為編碼訓(xùn)練補(bǔ)充了ground-truth，用于防止訓(xùn)練過程中，由于y_rs數(shù)量較少所引起的過擬合問題；重構(gòu)訓(xùn)練的過程與預(yù)訓(xùn)練過程類似，見公式(2)：

L_rec-1＝||x_rs-1-G-₁(En(x_rs-n))||₁+||y_rs-1-G-₁(En(y_rs-n))||₁ (2)。