[發明專利]一種多階段特征融合的視網膜血管分割方法及系統

在審

• 申請號: 202210050896.9
• 申請日: 2022-01-17
• 公開（公告）號: CN114418987A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 王素玉;段堃儀
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/10;G06K9/62;G06V10/80;G06V10/774;G06V10/82;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 孫民興

1.一種多階段特征融合的視網膜血管分割方法，其特征在于，包括：

將預處理的視網膜血管圖像輸入卷積神經網絡獲取初始特征圖；

根據所述初始特征圖進行多次下采樣，獲得多張下采樣特征圖并進行多階段特征融合，獲得多張融合特征圖；

對最后一次下采樣得到的所述下采樣特征圖進行多尺度池化，包括條形池化，獲得圖像池化后特征圖；

對所述池化后特征圖持續進行多次上采樣、均與尺寸相同的所述融合特征圖進行對應像素相加操作，直至恢復所述初始特征圖尺寸大小，獲得完整特征圖；

根據所述完整特征圖反卷積獲得所述視網膜血管圖像的分割圖。

2.根據權利要求1所述的視網膜血管分割方法，其特征在于：

將預處理后的所述視網膜血管圖像輸入卷積神經網絡提取圖像特征，得到初始特征圖，并對所述初始特征圖進行多次下采樣，對應獲得多張下采樣特征圖；

對所述初始特征圖和所述下采樣特征圖進行多階段特征融合，獲得多張融合特征圖；

對最后一次下采樣獲得的所述下采樣特征圖進行多尺度池化，包括條形池化和殘差多尺度池化，獲取圖像全局特征并與最后一次下采樣的所述下采樣特征圖的圖像特征相連接，獲得圖像池化后特征圖；

對所述圖像池化后特征圖進行上采樣，獲得上采樣特征圖，與尺寸相同的所述融合特征圖進行對應像素相加，并循環進行上采樣、與尺寸相同的所述下采樣特征圖進行對應像素相加操作，直至恢復所述初始特征圖尺寸大小，獲得完整特征圖；

將所述完整特征圖輸入解碼器進行反卷積恢復原始圖像尺寸大小，得到所述視網膜血管圖像的分割圖。

3.根據權利要求1所述的視網膜血管分割方法，其特征在于：與尺寸相同的所述融合特征圖進行對應像素相加后的特征圖均輸入注意力引導濾波器，所述注意力引導濾波器對所述特征圖進行擴展路徑并保存結構信息，輸出高分辨率特征圖；

之后循環根據所述高分辨率特征圖進行上采樣、與尺寸相同的所述融合特征圖進行對應像素相加、輸入注意力引導濾波器得到上采樣后尺寸大小的高分辨率特征圖這一過程；

直至恢復所述初始特征圖尺寸大小，獲得高分辨率的完整特征圖。

4.根據權利要求1所述的視網膜血管分割方法，其特征在于，所述卷積神經網絡中的主干網絡對所述初始特征圖進行3次下采樣，獲得112x112、56x56、28x28尺寸大小的三張下采樣特征圖。

5.根據權利要求2所述的視網膜血管分割方法，其特征在于，對所述初始特征圖和所述下采樣特征圖進行多階段特征融合，獲得多張融合特征圖；包括：

對每一張所述下采樣特征圖，將所述初始特征圖和剩余所述下采樣特征圖進行上采樣或下采樣，使與該所述下采樣特征圖尺寸大小相同，并與該所述下采樣特征圖連接，通過不同膨脹率的可分離卷積進行處理，得到融合特征圖；

最終對多張下采樣特征圖得到多張融合特征圖。

6.根據權利要求2所述的視網膜血管分割方法，其特征在于，所述對最后一次下采樣獲得的所述下采樣特征圖進行多尺度池化，包括條形池化和殘差多尺度池化，獲取圖像全局特征，包括：

采用三種不同大小的接收域和兩種條形池分別編碼最后一次下采樣的所述下采樣特征圖的全局上下文信息；

將編碼后的所述全局上下文信息進行融合，獲得圖像全局特征。

7.根據權利要求3所述的視網膜血管分割方法，其特征在于，在所述注意力引導濾波器中，分別捕獲長距離依賴和通道之間的依賴關系后進行元素加操作，獲得注意力特征圖。

8.根據權利要求2所述的視網膜血管分割方法，其特征在于，將所述完整特征圖輸入解碼器進行反卷積恢復原始圖像尺寸大小，得到所述視網膜血管圖像的分割圖；

所述完整特征圖在所述解碼器中依次經過1x1的卷積、3x3的反卷積、1x1的卷積后恢復到所述視網膜血管圖像輸入卷積神經網絡時的尺寸大小，恢復后得到的圖像即為所述視網膜血管圖像的分割圖。