[发明专利]基于权重图设计的前列腺磁共振图像分割方法及系统有效
| 申请号： | 201910430200.3 | 申请日： | 2019-05-22 |
| 公开（公告）号： | CN110189332B | 公开（公告）日： | 2021-03-02 |
| 发明（设计）人： | 谌先敢;李旭;高智勇;高原 | 申请（专利权）人： | 中南民族大学 |
| 主分类号： | G06T7/11 | 分类号： | G06T7/11 |
| 代理公司： | 武汉智权专利代理事务所(特殊普通合伙) 42225 | 代理人： | 沈林华 |
| 地址： | 430074 湖北*** | 国省代码： | 湖北;42 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 基于 权重 设计 前列腺 磁共振 图像 分割 方法 系统 | ||
1.一种基于权重图设计的前列腺磁共振图像分割方法，其特征在于，包括以下步骤：
在训练阶段，将图像输入全卷积网络，得到相应的输出概率，计算输出概率与标签之间的交叉熵；仅根据标签计算加权损失函数中的权重图，将交叉熵与权重图按像素至像素的方式相乘，得到最终的损失，调整全卷积网络的参数，使该损失达到最小值；
在分割阶段，将待分割的前列腺磁共振图像输入训练好的全卷积网络，得到初分割结果；
所述权重图为平滑权重图，其数学公式如下：
wi(x)＝Smooth(yi)×a+1；
其中，wi(x)表示权重图，i＝0、1或2，w0(x)、w1(x)、w2(x)分别对应标签中的背景、外周区域、中央腺体的权重图，Smooth(yi)是形态学操作，用来控制权重值增加的像素的空间范围，Smooth(yi)中的数值与到目标边界的距离成反比，即离目标边界越近，数值越大；
所述Smooth(yi)由如下数学公式实现：
其中，Dilation(yi，itr)表示对标签图进行膨胀操作，yi^Dilation(yi，itr)表示膨胀后的结果与标签图进行异或操作，得到目标边界的二值图，itr表示膨胀或腐蚀的形态学操作重复的次数，itr从小至大，yi^Dilation(yi，itr)得到从边界向目标外部不同尺度的边界线；
Erosion(yi，itr)表示对标签图进行腐蚀操作，yi^Erosion(yi，itr)表示腐蚀后的结果与标签图进行异或操作，得到目标边界的二值图，itr从小至大，yi^Erosion(yi，itr)得到从边界向目标内部不同尺度的边界线。
2.一种基于权重图设计的前列腺磁共振图像分割系统，其特征在于，包括：
训练单元，用于：在训练阶段，将图像输入全卷积网络，得到相应的输出概率，计算输出概率与标签之间的交叉熵；仅根据标签计算加权损失函数中的权重图，将交叉熵与权重图按像素至像素的方式相乘，得到最终的损失，调整全卷积网络的参数，使该损失达到最小值；
分割单元，用于：在分割阶段，将待分割的前列腺磁共振图像输入训练好的全卷积网络，得到初分割结果；
所述权重图为平滑权重图，其数学公式如下：
wi(x)＝Smooth(yi)×a+1；
其中，wi(x)表示权重图，i＝0、1或2，w0(x)、w1(x)、w2(x)分别对应标签中的背景、外周区域、中央腺体的权重图，Smooth(yi)是形态学操作，用来控制权重值增加的像素的空间范围，Smooth(yi)中的数值与到目标边界的距离成反比，即离目标边界越近，数值越大；
所述Smooth(yi)由如下数学公式实现：
其中，Dilation(yi，itr)表示对标签图进行膨胀操作，yi^Dilation(yi，itr)表示膨胀后的结果与标签图进行异或操作，得到目标边界的二值图，itr表示膨胀或腐蚀的形态学操作重复的次数，itr从小至大，yi^Dilation(yi，itr)得到从边界向目标外部不同尺度的边界线；
Erosion(yi，itr)表示对标签图进行腐蚀操作，yi^Erosion(yi，itr)表示腐蚀后的结果与标签图进行异或操作，得到目标边界的二值图，itr从小至大，yi^Erosion(yi，itr)得到从边界向目标内部不同尺度的边界线。
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