近年來(lái),腦腫瘤的分割任務(wù)已經(jīng)逐漸成為醫(yī)學(xué)圖像研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。一般情況下,腦腫瘤致死率、致殘率極高,對(duì)人體的健康有很大的危害。其中,膠質(zhì)瘤是最常見(jiàn)的腦腫瘤,它是由神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞癌變而形成的,可分為低級(jí)別膠質(zhì)瘤（Low-grade glioma,LGG）和高級(jí)別膠質(zhì)瘤（High-grade glioma,HGG）,HGG通常由LGG惡化形成。盡管目前的治療水平有所提升,但是HGG患者的預(yù)后仍舊很差,中位生存期不到兩年甚至更短,與HGG相比,LGG患者的治療和預(yù)后更有效。為了更好地治療患者同時(shí)盡力的延長(zhǎng)他們的生存時(shí)間,及時(shí)并準(zhǔn)確地分割出膠質(zhì)瘤,輔助醫(yī)生制定適當(dāng)?shù)闹委熡?jì)劃是非常重要的。在診斷成像技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中,誕生了各種各樣的腦腫瘤成像檢查方式,其中,磁共振成像（MRI）由于具有很高的軟組織分辨率和空間分辨率,沒(méi)有輻射損傷,可以提供廣泛的生理意義的對(duì)比,并通過(guò)成像來(lái)區(qū)分不同的組織,且MRI所得的特征能夠大大提高對(duì)腦腫瘤惡性程度的準(zhǔn)確性的評(píng)估,因此廣泛用于診斷腦和神經(jīng)系統(tǒng)異常。盡管技術(shù)手段有所提升,但腦腫瘤分割仍然是一項(xiàng)艱巨的任務(wù),因?yàn)槟[瘤的邊界通常是模糊的,并且不同患者的腫瘤形狀、位置... 

【文章來(lái)源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－１人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)??

池??化層來(lái)模擬感受野。此后，許多的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)均是在卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上做??出了一定的創(chuàng)新和改進(jìn)，本文所提出的腦腫瘤分割網(wǎng)絡(luò)也是如此。??在普通的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，相鄰層的所有神經(jīng)元均是兩兩相互連接的，這樣??的結(jié)構(gòu)最大的缺陷是會(huì)造成參數(shù)量過(guò)多，導(dǎo)致局部最優(yōu)解的出現(xiàn)［３Ｑ］，從而使得網(wǎng)??絡(luò)訓(xùn)練的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，易發(fā)生過(guò)擬合。而在ＣＮＮ中，由于卷積層的作用，當(dāng)前層??的神經(jīng)元只需要與上一層的部分神經(jīng)元連接，而不是全部神經(jīng)元，這大大減少了??參數(shù)量，降低了過(guò)擬合的風(fēng)險(xiǎn)。ＣＮＮ的基本結(jié)構(gòu)如圖２－２所示，主要包括虛線??框中所示的卷積層、激活層和池化層，這三層組成了一個(gè)基本模塊，一般的ＣＮＮ??主體結(jié)構(gòu)就是基本模塊的堆疊并添加其他處理。在ＣＮＮ的基本結(jié)構(gòu)中，輸入首??先通過(guò)卷積層進(jìn)行線性變換，后經(jīng)過(guò)激活層進(jìn)行非線性變換得到相應(yīng)特征，最后??再通過(guò)池化層對(duì)這些信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)提取，以減少網(wǎng)絡(luò)中的參數(shù)和計(jì)算量。??丨卷?激?池｜??？?？?？??Ｈ?積?＊■活?＾?化：?？？?？?？?？??ｉ?層層層?ｉ??圖２－２卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)??２．２．１卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本組成??（１）卷積層??ＣＮＮ中的第一層始終是卷積層，作用是從輸入圖像中提取特征，得到特征??響應(yīng)圖，也稱(chēng)特征圖。在圖像識(shí)別中，卷積就是通過(guò)對(duì)輸入數(shù)據(jù)的每個(gè)特定大小??的區(qū)域?qū)W習(xí)圖像像素之間的空間關(guān)系，而這個(gè)區(qū)域的大小則由卷積核決定。在一??１１??

第２章背景介紹??般的情況下，卷積核的大小小于輸入特征圖的大小，卷積核沿著輸入的長(zhǎng)和寬方??向依次進(jìn)行滑動(dòng)，在每個(gè)相應(yīng)的位置計(jì)算輸入和卷積核之間的點(diǎn)積。卷積核每次??滑動(dòng)的長(zhǎng)度則稱(chēng)為步長(zhǎng)。事實(shí)上，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，卷積核中的數(shù)值就相當(dāng)于人??工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中介紹的權(quán)重，雖然名義上稱(chēng)為卷積運(yùn)算，但實(shí)際上是卷積核上的權(quán)??重與對(duì)應(yīng)位置的像素進(jìn)行點(diǎn)積并相加。圖２－３展示了當(dāng)輸入為單通道，輸入大小??為５Ｘ７，卷積核大小為３Ｘ３，步長(zhǎng)為１，填充為０時(shí)的２Ｄ卷積過(guò)程，從圖中位??于（０，?０）位置的像素開(kāi)始，輸入像素與卷積核一一對(duì)應(yīng)相乘后將結(jié)果相加，從??而得到輸出像素，以此類(lèi)推，卷積核則不斷向右、向下移動(dòng)，最終得到３Ｘ５大??小的輸出。卷積核所覆蓋的區(qū)域也稱(chēng)為感受野，在圖２－３所示的輸出神經(jīng)元對(duì)應(yīng)??的感受野就為３Ｘ３。在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，我們可以通過(guò)疊加更多的卷積層使??得輸出圖中的單個(gè)神經(jīng)元對(duì)應(yīng)的原始輸入的感受野更大，可以提取更大尺度的信??息。在ＣＮＮ中，無(wú)論是輸入圖像還是經(jīng)過(guò)卷積層處理產(chǎn)生的特征響應(yīng)圖，通常??都不只是一張圖，而是多張，每一張圖就被稱(chēng)為一個(gè)通道。對(duì)于這樣的多通道輸??入，處理的方法是先對(duì)每個(gè)通道用不同的卷積核執(zhí)行卷積操作，最后將其卷積結(jié)??果相加。圖２－４展示了一個(gè)輸入為３通道，大小為５Ｘ５，卷積核大小為３Ｘ３，??步長(zhǎng)為１，填充為０，輸出通道為１的多通道卷積過(guò)程。??０?／?輸出像素??輸入像素一［ｆｍ?？?＼１１？??ｍｍ?／?ｕ－??圖２－３卷積層運(yùn)算示意圖??１２??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]基于多級(jí)聯(lián)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和條件隨機(jī)場(chǎng)的腦腫瘤分割研究[D]. 甘清海.湘潭大學(xué) 2019
[2]基于深度學(xué)習(xí)的醫(yī)學(xué)圖像分割方法研究[D]. 王凱明.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3068189