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多通道融合可分离卷积神经网络下的脑部磁共振图像分割 被引量：8
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作者 郭彤宇 王博 +1 位作者 刘悦 魏颖 《中国图象图形学报》 CSCD 北大核心 2019年第11期2009-2020,共12页
目的卷积神经网络方法可以提取到图像的深层次信息特征,在脑部磁共振图像(MRI)分割领域展现出优秀的性能。但大部分深度学习方法都存在参数量大,边缘分割不准确的问题。为克服上述问题,本文提出一种多通道融合可分离卷积神经网络(MFSCNN... 目的卷积神经网络方法可以提取到图像的深层次信息特征,在脑部磁共振图像(MRI)分割领域展现出优秀的性能。但大部分深度学习方法都存在参数量大,边缘分割不准确的问题。为克服上述问题,本文提出一种多通道融合可分离卷积神经网络(MFSCNN)模型分割脑图像。方法首先,在训练集中增加待分割脑结构及其边缘像素点的权重,强制使网络学习如何分割脑结构边缘部分,从而提升整体脑结构分割的准确率。其次,引入残差单元,以避免梯度弥散,同时使用深度可分离卷积代替原始的卷积层,在不改变网络每个阶段特征通道数的情况下,减少了网络训练的参数数量和训练时间,降低了训练成本。最后,将不同阶段的特征信息合并在一起,进行通道混洗,得到同时包含深浅层次信息的增强信息特征,加入到网络中进行训练,每个阶段的输入特征信息更丰富,学习特征的速度和收敛速度更快,显著地提升了网络的分割性能。结果在IBSR(internet brain segmentation repositor)数据集上的分割结果表明,MFSCNN的分割性能相对于普通卷积神经网络(CNN)方法要明显提高,且在边缘复杂的部分,分割效果更理想,Dice和IOU(intersection over union)值分别提升了0. 9%6. 6%,1. 3%9. 7%。在边缘平滑的部分,MFSCNN方法比引入残差块的神经网络模型(Res CNN)和引入局部全连接模块的神经网络模型(Dense CNN)分割效果要好,而且MFSCNN的参数量仅为Res CNN的50%,Dense CNN的28%,在提升分割性能的同时,也降低了运算复杂度,缩短了训练时间。同时,在IBSR、Hammer67n20、LPBA40这3个数据集上,MFSCNN的分割性能比现有的其他主流方法更出色。结论本文提出的MFSCNN方法,加强了网络特征的信息量,提升了网络模型的训练速度,在不同数据集上均获得更精确的MR脑部图像分割结果。 展开更多
关键词 mr脑部图像分割 卷积神经网络 深度可分离卷积 多通道融合 通道混洗
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