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专利号: 2018107759571
申请人: 江南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于深度学习的脑部MRI海马体三维分割方法,其特征在于,步骤如下:步骤1,对原始图像集A进行了预处理;所述的原始图像集A包含132组NIfTI格式的脑部MRI海马体影像文件;

步骤1.1尺寸缩小

将原始图像集A中的影像文件全部分割成分辨率为32*32*32的影像文件,得到图像集B;

步骤1.2选取图像集B中的图像有效区域取图像集B中的图像任意像素点和该像素点的N邻域的像素点与其做标准差运算,其中,N>1;标准差都为零,则所取该像素点与其N邻域的其他像素点内容完全一致,即为背景部分;

将图像集B中的图像背景部分赋值为0,得到只包含图像有效区域的图像集C,实现大块无效数据不进入训练过程;

步骤1.3数据增强

对图像集C中的图像进行数据增强,增加图像集C数据的丰富性,得到扩充图像集D,从而提高训练模型的精确度;

步骤1.4数据规范化

对扩充图像集D进行数据规范化处理,使扩充图像集D中的像素值的范围为[0,1],得到规范化的图像集E;

步骤2,搭建网络模型;

脑部MRI海马体三维分割网络模型分为左侧和右侧两部分,左侧的收缩路径用于捕捉图像的内容,右侧的扩张路径用于精准定位;左侧为一个下采样过程,分五组卷积操作进行;由输入起第一组为3个一维卷积层和1个三维卷积层,第一组操作后,进入最大池化层,进行1次最大池化操作;然后开始第二组到第五组操作,第二组到第五组均为1个三维卷积层,每组之间卷积操作后进入最大池化层,进行1次最大池化操作;左侧部分完成后进行第9层操作,第9层为1个三维卷积层;完成第九层操作后,进行右侧部分操作,右侧为上采样过程,第9层操作后依次进入第10层到第18层,第10层为反卷积层,第11层和第12层都是三维卷积层,第13层为反卷积层,第14层为三维卷积层,第15层为反卷积层,第16层为三维卷积层,第17层为反卷积层,第18层为三维卷积层,每个卷积层都附带有ReLU激活函数;第18层操作后输出;

步骤3,训练得到用于脑部MRI海马体三维分割的网络模型;

将规范化的图像集E作为训练集来训练步骤2中的脑部MRI海马体三维分割网络模型,得到训练好的用于脑部MRI海马体三维分割的网络模型F;

所述的步骤3中,训练使用categorical_cross‑entropy作为损失函数,categorical_cross‑entropy公式如下:其中,p为预测,t为目标,i表示数据点,j表示类别。

2.如权利要求1所述的脑部MRI海马体三维分割方法,其特征在于,所述的步骤1.2中所述的N取值为8。

3.如权利要求1或2所述的脑部MRI海马体三维分割方法,其特征在于,所述的步骤1.3数据增强包括旋转、镜像、弹性扭曲和膨胀。

4.如权利要求1或2所述的脑部MRI海马体三维分割方法,其特征在于,对网络模型F进行模型验证;对结果精度的评估采用Dice Metric指标,使用Dice指标来评估所提出的分割算法准确率;

Dice Metric指标如下:其中,A为分割图,B为ground‑truth真实分割,|A|和|B|分别为A和B分割图的三维像素数量,|A∩B|为两图重合部分的三维像素数量。

5.如权利要求3所述的脑部MRI海马体三维分割方法,其特征在于,对网络模型F进行模型验证;

对结果精度的评估采用Dice Metric指标,使用Dice指标来评估所提出的分割算法准确率;

Dice Metric指标如下:其中,A为分割图,B为ground‑truth真实分割,|A|和|B|分别为A和B分割图的三维像素数量,|A∩B|为两图重合部分的三维像素数量。