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[發明專利]一種MRI圖像的帕金森病分類及標注病灶區域的方法有效

專利信息
申請號: 202110643153.8 申請日: 2021-06-09
公開(公告)號: CN113269774B 公開(公告)日: 2022-04-26
發明(設計)人: 張曉博;張哲浩;李偉 申請(專利權)人: 西南交通大學
主分類號: G06T7/00 分類號: G06T7/00;G06T7/70;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08;G06V10/764;G06V10/82
代理公司: 成都盈信專利代理事務所(普通合伙) 51245 代理人: 崔建中
地址: 611756 四川省成都市高*** 國省代碼: 四川;51
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摘要:
搜索關鍵詞: 一種 mri 圖像 帕金森病 分類 標注 病灶 區域 方法
【權利要求書】:

1.一種MRI圖像的帕金森病分類及標注病灶區域的方法,其特征在于,包括步驟:

構造MRI圖像的帕金森病分類模型;

構造帕金森病病灶標注模型;

使用MRI圖像的帕金森病分類模型,對待測MRI圖像進行分類;

對分類確定為帕金森病MRI圖像或者帕金森病潛伏期MRI圖像,使用帕金森病病灶標注模型標注出病灶區域;

所述構造MRI圖像的帕金森病分類模型,包括:

1.1構造分類模塊;

所述分類模塊包括:依次連接的卷積層、第一最大池化層、第一密集塊、第一過渡層、第二密集塊、第二過渡層、第三密集塊、第三過渡層、第四密集塊、第二最大池化層、全連接層和softmax分類器;還包括:在第二密集塊、第三密集塊、第四密集塊前建立連接,使每一層的輸入來自之前所有層的輸出;

所述卷積層的卷積核大小為7*7,步長為2;

所述第一最大池化層的卷積核大小為3*3,步長為2;

所述第二最大池化層的卷積核大小為7*7;

所述第一密集塊、第二密集塊、第三密集塊和第四密集塊的結構均為:依次連接的第一批歸一化層、第一激活層、卷積核大小為1*1的第一卷積層、第二批歸一化層、第二激活層、卷積核大小為3*3的第二卷積層、第三批歸一化層、第三激活層、卷積核大小為1*1的第三卷積層;所述第一激活層、第二激活層和第三激活層均使用Relu函數;

所述第一過渡層、第二過渡層和第三過渡層的結構均為:依次連接的卷積核大小為1*1的卷積層、卷積核大小為2*2的平均池化層;

所述分類模塊使用Adam優化器,使用交叉熵作為損失函數;

1.2將訓練集輸入分類模塊,并通過反向傳播更新網絡參數,得到MRI圖像分類模型;所述訓練集包括多張帕金森病MRI圖像、多張正常MRI圖像和多張帕金森病潛伏期MRI圖像;

所述構造帕金森病病灶標注模型,包括:

2.1構造帕金森病病灶標注模塊;

所述帕金森病病灶標注模塊包括依次連接的特征提取部分、RPN層、ROIpooling層;

所述特征提取部分,包括依次連接的VGG-16、第一卷積層、激活層、第一全連接層、第二全連接層、第三全連接層;所述VGG-16中,卷積層卷積核大小均為3*3,填充為1,步長為1;所述VGG-16中,池化層卷積核大小均為2*2,填充為0,步長為2;所述第一卷積層與VGG-16中卷積層相同;所述激活層使用Relu函數;

所述RPN層通過3*3的卷積,按照長寬比{1:2,1:1,2:1}生成九個anchors;對anchors進行二分類時IoU閾值設置為0.7,大于閾值的樣本label為1,小于0.3的樣本label為0,其余樣本label為-1;使用非極大值抑制取前100個anchor box;

所述帕金森病病灶標注模塊的損失函數為:

Lcls=-logpu,pu是u為positive對應的概率;

tu為預測參數,v為真實平移縮放參數,

g為Smooth L1:

2.2將多張帕金森病MRI圖像和多張帕金森病潛伏期MRI圖像分別進行預處理,得到訓練集;所述預處理為:將MRI圖像映射成三份,分別經過1*1的卷積;將第一份的輸出轉置后與第二份的輸出相乘,再經過softmax歸一化得到帶注意力的特征圖;再將帶注意力的特征圖和第三份的輸出逐像素點相乘,得到自適應注意力的特征圖;

2.3將訓練集輸入帕金森病病灶標注模塊,并通過反向傳播更新網絡參數,得到MRI圖像帕金森病病灶標注模型。

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