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专利号: 2019106219763
申请人: 重庆邮电大学
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:2024-11-19
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于Mask-RCNN深度学习的虚拟医疗中肺结节检测与分割方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤:S1:建立训练样本:首先对三维肺部CT图像样本进行预处理,然后将肺结节的横截面、矢状面和冠状面合成一张三通道图片,获得训练样本集,最后采用数据增强的方法扩展样本集;

S2:建立肺结节分割网络;包括建立骨干网络、特征金字塔网络、区域生成网络、ROI生成与对齐网络,以及三个功能分支;

S3:训练肺结节分割网络:利用训练样本对肺结节分割网络进行训练,获得肺结节分割装置;

S4:虚拟医疗环境中重建肺结节和肺部三维图,实现肺结节的检测。

2.根据权利要求1所述的基于Mask-RCNN深度学习的虚拟医疗中肺结节检测与分割方法,其特征在于,所述步骤S1具体包括以下步骤:S11:将三维肺部CT图像重采样到相同的层厚和间距,然后将CT像素值进行截断,归一化,超过区间的值用线性插值法保留;

S12:结合肺结节坐标和轮廓信息,分别获得肺结节的横截面图、矢状图和冠状图,将三个图作为三个通道,合成一张图片,得到训练样本。

3.根据权利要求1所述的基于Mask-RCNN深度学习的虚拟医疗中肺结节检测与分割方法,其特征在于,所述步骤S2具体包括以下步骤:S21:采用迁移学习的方法,在骨干网络和预训练参数基础上微调参数,骨干网络自底向上获取图片的不同尺度特征;自底向上分为卷积块Ⅰ、卷积块Ⅱ、卷积块Ⅲ、卷积块Ⅳ、卷积块Ⅴ,输出特征图依次变为输入的一半;

S22:特征网络金字塔层(feature pyramid network,FPN),自上向下分别为特征金字塔层Ⅴ、特征金字塔层Ⅳ、特征金字塔层Ⅲ、特征金字塔层Ⅱ、特征金字塔层Ⅰ,融合五个尺度上的特征;

S23:每个特征金字塔对应一个区域生成网络(risk priority number,RPN),自上向下分别为区域生成网络层Ⅴ、区域生成网络层Ⅳ、区域生成网络层Ⅲ、区域生成网络层Ⅱ、区域生成网络层Ⅰ,获得五个尺度下的提议检测框;

S24:在区域生成网络之后接ROI生成和对齐网络,获得调整后的区域;

S25:之后再接三个功能分支,分别获得掩膜,检测框和识别概率。

4.根据权利要求1所述的基于Mask-RCNN深度学习的虚拟医疗中肺结节检测与分割方法,其特征在于,所述步骤S2中,所述三个功能分支分别为分割,检测和识别。

5.根据权利要求1所述的基于Mask-RCNN深度学习的虚拟医疗中肺结节检测与分割方法,其特征在于,所述步骤S23中,所述RPN网络采用的损失函数为修改的Focal Loss,定义为:L(Pt)=-(1-Pt)γlog(Pt)

其中, γ是一个超参数,y∈{0,1}是真实标签,p是预测的概率。

6.根据权利要求1所述的基于Mask-RCNN深度学习的虚拟医疗中肺结节检测与分割方法,其特征在于,所述步骤S3具体包括以下步骤:S31:将所有处理后的样本随机分作8:2的比例,分别作为训练样本和验证样本,输入到肺结节分割网络中训练,随后采用交叉验证的方法,获得多次训练结果;

S32:训练分为两步,先训练区域生成网络,再训练整个区域生成网络和功能分支。