[发明专利]一种尿红细胞、白细胞及草酸钙晶体的开集识别方法

权利要求书

1.一种尿红细胞、白细胞及草酸钙晶体的开集识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：收集尿液有形成分图像，构建数据集；

步骤2：数据集预处理；

步骤3：构建尿液有形成分开集识别网络Urine_VAE；

步骤4：设置多约束优化目标函数和网络训练参数；

步骤5：获得预训练模型，并迁移至尿沉渣数据集上进一步训练；

步骤6：模型测试，计算识别准确率。

2.如权利要求1所述的一种尿红细胞、白细胞及草酸钙晶体的开集识别方法，其特征在于：

所述步骤1中收集尿液有形成分图像是经过显微镜采集后分割成只包含单目标的图像，并经过专业医师进行成分标注，按照5：1：1的比例划分为训练集、验证集和测试集；类别为红细胞RBC、白细胞WBC、一水草酸钙晶体CAOT、二水草酸钙晶体CAOX和3类与有形成分相似的杂质，所述3类与有形成分相似的杂质包括无定形晶体AMOR，气泡QPQP和类白细胞ZWBC；所述数据集一共包含7类有形成分，其中4类作为已知类，3类作为未知类。

3.如权利要求1所述的一种尿红细胞、白细胞及草酸钙晶体的开集识别方法，其特征在于：

所述步骤2具体为：对步骤1中所构建的尿沉渣开集数据集进行组合式数据增强操作，包括随机水平翻转、随机垂直翻转和随机角度旋转，随机翻转概率设为0.5；将训练集中图像尺寸统一为32×32，最后，对完成增强的数据集进行归一化操作，其公式如下：

式中，X_i为第i个样本数据，μ为样本数据总体均值，σ为样本数据总体标准差，Y_i为归一化后得到的样本数据。

4.如权利要求1所述的一种尿红细胞、白细胞及草酸钙晶体的开集识别方法，其特征在于：

所述步骤3中尿液有形成分开集识别网络Urine_VAE以条件变分自编码网络为主要框架，包括四个部分：编码器E，解码器D，已知类别分类器C和未知类别检测器U；其中编码器E使用改进的VGG网络，包括10个卷积块，每个卷积块内包含一个卷积层、扁平化层(flatten)、均值计算全连接层和softplus层；扁平化层用于将卷积输出特征图展平为一维特征向量，经过均值全连接层计算相应特征均值，进一步通过softplus层计算得到样本方差，对编码阶段最后一个卷积块的输出计算隐层表征z＝μ+σ⊙ε，ε～N(0,I)；与编码器E相对称，解码器D中也包括10个反卷积块，D以隐层表征z作为输入，通过不断的反卷积等操作输出重建图像；其中，每个反卷积块中包含逆扁平化层、反卷积层、扁平化层、均值计算全连接层和softplus层；已知类别分类器由常规softmax层构成，以隐层表征z作为输入，输出预测的类别概率分布；未知类别检测器U由隐层表征z和训练样本的重构误差建模得到，作为一个二分类器用于判断测试样本是属于已知类还是未知类；具体地，训练结束后，模型将验证集总损失最小所对应的训练样本特征和重构误差保存下来，计算出每一类的特征均值和方差，构造出符合每个已知类别的高斯分布。