[發(fā)明專(zhuān)利]基于移位卷積的肺結(jié)節(jié)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)輕量化方法、系統(tǒng)及設(shè)備

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310400985.6
• 申請(qǐng)日: 2023-04-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116486229A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜博;曠小歡
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06V10/82
• 分類(lèi)號(hào): G06V10/82;G06V10/774;G06N3/0464;G06N3/0495;G06T7/00
• 代理公司: 武漢智權(quán)專(zhuān)利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 羅成

1.一種基于移位卷積的肺結(jié)節(jié)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)輕量化方法，其特征在于，包括以下步驟：

構(gòu)建基于目標(biāo)檢測(cè)算法Anchor-Free的肺結(jié)節(jié)檢測(cè)模型；

基于預(yù)處理后的目標(biāo)肺部CT數(shù)據(jù)集對(duì)所述肺結(jié)節(jié)檢測(cè)模型進(jìn)行訓(xùn)練，以生成訓(xùn)練后的肺結(jié)節(jié)檢測(cè)模型；

將所述訓(xùn)練后的肺結(jié)節(jié)檢測(cè)模型中的標(biāo)準(zhǔn)3D卷積運(yùn)算更新替換為移位卷積運(yùn)算，得到輕量化肺結(jié)節(jié)檢測(cè)模型，所述移位卷積運(yùn)算包括移位操作和2D卷積運(yùn)算；

基于預(yù)處理后的自定義肺部CT數(shù)據(jù)集對(duì)所述輕量化肺結(jié)節(jié)檢測(cè)模型進(jìn)行訓(xùn)練，以生成最終的輕量化肺結(jié)節(jié)檢測(cè)模型。

2.如權(quán)利要求1所述的基于移位卷積的肺結(jié)節(jié)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)輕量化方法，其特征在于，所述輕量化肺結(jié)節(jié)檢測(cè)模型中的移位卷積算子為：

式中，X表示輸入的特征，Xⁱ表示Z軸的第i個(gè)切片的特征，F(xiàn)表示卷積運(yùn)算，W表示卷積核參數(shù)，Y表示卷積后得到的特征，表示拼接操作符，C^-表示向上移位，C⁺表示向下移位，C表示不進(jìn)行移位。

3.如權(quán)利要求1所述的基于移位卷積的肺結(jié)節(jié)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)輕量化方法，其特征在于：所述移位操作為沿著通道維度在肺部CT圖像Z軸方向的切片之間進(jìn)行信息交換，所述2D卷積運(yùn)算為對(duì)經(jīng)過(guò)移位操作后的切片進(jìn)行特征學(xué)習(xí)。

4.如權(quán)利要求1所述的基于移位卷積的肺結(jié)節(jié)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)輕量化方法，其特征在于：所述肺結(jié)節(jié)檢測(cè)模型包括編碼器和解碼器，所述編碼器與所述解碼器的對(duì)應(yīng)層之間基于跳躍連接進(jìn)行特征拼接，所述編碼器包括用于產(chǎn)生不同分辨率級(jí)別特征的多個(gè)分辨率模塊，每個(gè)分辨率模塊包括兩個(gè)計(jì)算塊，每個(gè)計(jì)算塊包括卷積運(yùn)算、實(shí)例歸一化以及泄露整流線性單元。

5.如權(quán)利要求1所述的基于移位卷積的肺結(jié)節(jié)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)輕量化方法，其特征在于，在所述基于預(yù)處理后的目標(biāo)肺部CT數(shù)據(jù)集對(duì)所述肺結(jié)節(jié)檢測(cè)模型進(jìn)行訓(xùn)練的步驟之前，還包括：

對(duì)多個(gè)公開(kāi)肺部CT圖像數(shù)據(jù)集和自定義肺部CT圖像數(shù)據(jù)集進(jìn)行預(yù)處理，生成預(yù)處理后的目標(biāo)肺部CT數(shù)據(jù)集。

6.如權(quán)利要求5所述的基于移位卷積的肺結(jié)節(jié)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)輕量化方法，其特征在于，所述對(duì)多個(gè)公開(kāi)肺部CT圖像數(shù)據(jù)集和自定義肺部CT圖像數(shù)據(jù)集進(jìn)行預(yù)處理，生成預(yù)處理后的目標(biāo)肺部CT數(shù)據(jù)集，包括：

對(duì)多個(gè)公開(kāi)肺部CT圖像數(shù)據(jù)集以及自定義肺部CT圖像數(shù)據(jù)集中的肺部CT圖像進(jìn)行統(tǒng)一格式處理并篩選出間距小于預(yù)設(shè)大小的薄層肺部CT圖像；

將薄層肺部CT圖像的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為亨氏單位HU值，并對(duì)薄層肺部CT圖像中的肺部區(qū)域圖像進(jìn)行像素范圍截?cái)嗉皻w一化處理，得到預(yù)處理后的目標(biāo)肺部CT數(shù)據(jù)集。

7.如權(quán)利要求1所述的基于移位卷積的肺結(jié)節(jié)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)輕量化方法，其特征在于，所述方法還包括：

對(duì)肺結(jié)節(jié)檢測(cè)模型的輸入圖像進(jìn)行正樣本、負(fù)樣本以及可忽略樣本的標(biāo)記，以調(diào)整圖像前景和背景的比例。

8.一種基于移位卷積的肺結(jié)節(jié)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)輕量化系統(tǒng)，其特征在于，包括：

模型構(gòu)建單元，其用于構(gòu)建基于目標(biāo)檢測(cè)算法Anchor-Free的肺結(jié)節(jié)檢測(cè)模型；

第一訓(xùn)練單元，其用于基于預(yù)處理后的目標(biāo)肺部CT數(shù)據(jù)集對(duì)所述肺結(jié)節(jié)檢測(cè)模型進(jìn)行訓(xùn)練，以生成訓(xùn)練后的肺結(jié)節(jié)檢測(cè)模型；

更新替換單元，其用于將所述訓(xùn)練后的肺結(jié)節(jié)檢測(cè)模型中的標(biāo)準(zhǔn)3D卷積運(yùn)算更新替換為移位卷積運(yùn)算，得到輕量化肺結(jié)節(jié)檢測(cè)模型，所述移位卷積運(yùn)算包括移位操作和2D卷積運(yùn)算；

第二訓(xùn)練單元，其用于基于預(yù)處理后的自定義肺部CT數(shù)據(jù)集對(duì)所述輕量化肺結(jié)節(jié)檢測(cè)模型進(jìn)行訓(xùn)練，以生成最終的輕量化肺結(jié)節(jié)檢測(cè)模型。