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专利号: 201811243707X
申请人: 广州大学
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:2025-04-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于卷积神经网络的三维肺结节识别方法,其特征在于,包括步骤:S1、肺部三维CT图像数据集预处理,将预处理后的CT图像数据集分成训练数据集和测试数据集;

S2、建立DenseNet和Squeeze‑and‑Excitation Net相结合的神经网络模型;

S3、设置由S2得到的神经网络模型的超参数:批量大小、dropout层的超参数、每层输出的特征图数量、训练总时期、学习率以及SE block中全连接层的超参数;

S4、将训练数据集导入由S3设置好的神经网络模型中,采用随机梯度下降算法和学习率逐步递减的训练方式进行训练,待模型充分收敛之后,保存并导出模型结构和权重参数,得到训练好的神经网络模型;

神经网络模型计算三次反向传播算法,三次反向传播算法分别计算关于肺结节的位置x、y、z的参数更新值;采用GPU并行处理模式中的同步模式,在同步模式下所有GPU同时读取参数的取值,并且当反向传播算法完成之后同步更新参数的取值,当所有设备完成反向传播算法的计算之后,计算出不同GPU上参数梯度的平均值,最后再根据平均值对参数进行更新;

S5、用训练好的神经网络模型对测试数据集中每组三维CT图像进行测试,得到每组三维CT图像中的肺结节识别结果;

步骤S2所述的DenseNet和Squeeze‑and‑Excitation Net相结合的神经网络模型在DenseNet的基础上保留bottleneck layer结构,去除transition layer结构,添加SE block结构,将SE block嵌入到DenseNet当中;Squeeze‑and‑Excitation Net为每个特征通道生成权重,衡量每个特征通道的重要性;每个SE block结构串接在相邻两个bottleneck layer结构之间;每个bottleneck layer结构的输出为后续所有bottleneck layer结构的输入;所建立的神经网络模型还包括依次连接的Drop out层、全连接层和Softmax层,最后一个bottleneck layer结构的输出端与Drop out层连接;

DenseNet网络结构由dense block组成,DenseNet每层以之前层的输出为输入,dense block中每一层的输入都是来自于前面所有层的输出;在dense block中,每次经过bottleneck layer之后进行通道上的连接,最后再嵌入SE block,实现在进行连接之前所有层的通道之后再对每个通道添加权重。

2.根据权利要求1所述的三维肺结节识别方法,其特征在于,每个bottleneck layer结构均包括第一部分和第二部分,每部分均包括BN层、relu层和三维卷积层;第一部分的三维卷积层的步长为1、卷积核是1*1*1;第二部分的三维卷积层的步长为1、卷积核是3*3*3。

3.根据权利要求1所述的三维肺结节识别方法,其特征在于,SE block结构包括依次连接的全局平均池化层、全连接层、Relu激活函数、全连接层及Sigmoid激活函数。

4.根据权利要求1所述的三维肺结节识别方法,其特征在于,步骤S1包括:

1)对原始肺部三维CT图像进行图像预处理,包括:读取原始数据集的CT图像数据,对其进行肺分割并统一图像大小;读取结点标注信息csv文件,对图像进行贴标签的操作;通过阈值调整与轮廓提取算法进行肺分割操作;以结节为中心进行提取,如果结节的坐标位于图像的边缘位置,则对其进行零填充;

2)将预处理后的图像数据集分成训练数据集和测试数据集。