窄带成像下喉部图像生成与血管分类方法研究

来源 :西安邮电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shkarenwang
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
喉癌作为头颈部常见的癌症,其早期症状通常不明显,当其开始影响患者的生活质量时,往往已经发展到了中晚期。因此,尽早发现可疑病变,有利于病情的及时确诊和后续治疗方案的确定。目前,在喉部检查过程中广泛采用的是内镜白光成像技术,其对于发生在粘膜浅层的病变敏感度较低,窄带成像技术由于能够清晰显示粘膜浅层的微小病变,成为发现早期癌变的有力工具。但这种成像技术依赖于特定设备以及检查医师的操作,视觉感知的微妙差异,使得缺乏经验的医师难以识别粘膜表面的血管类型,从而造成早期病灶的遗漏,因此开展自动化的早癌辅助检测工作具有重要的现实意义。现有的自动化图像分析方法,大多采用全监督的学习方式,对于标注数据有大量需求。考虑到医学图像收集和标注所具有的挑战性,本文采用了在该类问题研究中展示出较大潜力的无监督和自监督学习方式,针对现有检查过程对设备和人工高度依赖的问题,在喉部图像生成与分类领域开展以下研究工作。(1)针对喉镜检查过程中依赖内镜设备及操作者主观判断的特点,提出一种无监督的喉部内镜图像生成方法,该方法无需完全匹配的图像对,能够为白光图像生成相应的窄带成像图像,在保留喉部复杂结构特征的同时,凸显粘膜浅层的微血管形态,便于医师快速准确地发现病灶。该方法通过对生成器网络结构进行优化,嵌入多尺度的跨层自适应模块,弥补基于循环一致性的无监督图像转换方法对图像局部细节捕获的不足。同时,设计结构差异损失建立输入图像与生成图像之间的联系,最小化两张图像的结构差异,提高生成图像的真实性和完整性。此外,引入特征降噪模块,减少噪声信息干扰,来提高生成图像的质量。通过消融实验和对比实验对所提方法的验证,结合量化分析结果和生成图像效果及局部细节分析,本文提出的方法生成的图像质量较好,且具有相对稳定的性能表现。(2)针对喉部粘膜浅层血管形态不规则且缺乏精确标注的特点,结合喉部局部血管组织的特征,提出一种基于自监督学习的双阶段喉部血管分类方法。第一阶段,采用对比学习框架Sim CLR训练patch-level级特征提取网络,学习无标签数据的内在特征。之后利用patch块的标签信息进行监督训练,学习类间的差异特征。第二阶段的SACO-Net与阶段一共享特征提取网络,聚合喉部图像的局部特征,通过自注意力机制建立patch块间的长距离依赖关系,为主干网络提供图像的全局信息。在网络输出预测结果后,设计类别激活蒸馏分支,将阶段一的局部特征分类网络知识作为辅助监督信号,计算相应的类别偏移损失,促使网络关注关键区域,提升血管分类性能。除了针对方法本身设计的消融实验外,本文还与其他主流监督学习方法进行量化对比,并结合类别激活图的可视化结果以及样本增量实验的分析,进一步验证所提方法的性能与潜力。
其他文献
学位
随着物联网设备数量的快速增长,物联网设备固件的安全性问题愈发不容忽视。同时,由于软件需求的不断迭代,为了能够尽快完成开发任务,软件开发者常常从其他项目中查找功能相关的代码,并移植到自己的项目中。然而,这些被复用的代码或组件可能包含潜在的缺陷甚至漏洞。由于物联网设备的源码不开放、修复成本较高等特殊性,物联网设备固件面临更加突出的安全问题。为了解决该问题,一种主流的思路是将包含缺陷或漏洞的代码视作查询
学位
文本匹配作为自然语言处理中的一项基本任务,广泛应用于信息检索、文本挖掘等领域。在实际应用中,文本匹配任务仍面临诸多挑战。现有主流的文本匹配模型通常存在一词多义、语义信息捕获不准确等问题,导致句子的上下文信息和隐含的语义信息不能被有效提取,造成准确率较低。为了解决以上问题,本文提出交叉知识增强的文本语义匹配模型,该模型基于全局-局部交叉知识增强和细粒度交叉知识增强的语义匹配方法实现。本文的主要研究工
学位
随着我国老人的增多,老年疾病患病率也随之增高。在老年骨病患者中,绝大多数病症都与股骨相关。目前国内针对股骨近端骨折的主要治疗方法为髋关节假体置换。而这些假体大部依赖于进口。根据西安交通大学第二附属医院和中国人民解放军总医院的临床实践表明,目前进口的假体和钢板并不能很好匹配国人的股骨形状,造成术后恢复效果差。股骨参数测量可以辅助医生设计人工假体,同时还可以协助医生选择适合手术方案和器械。此外利用测量
学位
深度神经网络(Deep Neural Network,DNN)作为人工智能最杰出的代表,被广泛应用于各个领域。然而,近期研究表明,高精度DNN模型极易受到对抗样本的攻击。对抗样本是人为经过特定对抗攻击算法所生成的恶意攻击样本,能在不影响人类正常视觉辨别的同时,使DNN模型产生高置信度的预测错误或分类错误。对抗样本揭露了DNN易被攻击的特性,是DNN巨大的安全漏洞。因而提升DNN对对抗样本的防御能力
学位
引线框架作为半导体芯片的载体,是半导体封装领域所用到的重要基础原材料,主要用来保护半导体芯片免受外界物理或化学因素的损害,并同时用作导通介质。引线框架的生产方式是利用引线框架掩模在曝光机上对生产原材料(铜基板)进行曝光,将曝光后的半成品进行显影、蚀刻、电镀等工序后获得成品。若曝光环节出现的缺陷未被检出,会导致后续环节中的错误进一步扩大,所以生产厂商都会在曝光环节设立检测点。引线框架曝光缺陷尺寸微小
学位
极化合成孔径雷达是一种高精度成像雷达,可以获得丰富的目标和土地覆盖信息,极化合成孔径雷达不仅成像分辨率高,而且还具有全天候对地观测的特点,在运转时不会因为光照、气候等条件而受到干扰,甚至可以穿透掩盖物获取其覆盖的信息。合成孔径雷达这些优点使得其在农业、环境、地质和军事等领域得到了广泛应用。传统的极化SAR图像分类方法通常会忽略掉极化SAR图像像素点之间的空间信息,分类效果常常达不到预期。本文的主要
学位
学位
生物特征识别在信息安全领域发挥着重要作用,掌纹识别作为一种新型生物特征识别方式,具有低失真、非侵入性和高唯一性等优势。传统掌纹研究大多使用自然光成像系统以灰度格式获取,识别精度很难进一步提升。为了获得更多的身份鉴别信息,利用多光谱掌纹图像代替自然光掌纹图像,根据不同波长的光谱对皮肤的吸收和反射率不同,捕获每个波段中特定和互补的掌纹特征。因此,本文探讨了基于多光谱图像的掌纹融合识别方法。1.针对传统
学位
随着智能物联网时代的来临,边缘计算作为一种新的计算方式,凭借其超低时延和超高可靠性的优势被应用于各个领域。然而,传统的CPU和GPU平台无法满足边缘计算实时和功耗的需求,急需高效低功耗的平台对应用进行加速。因此,本文设计并实现了基于异构多核FPGA平台的加速器,并对设计空间进行探索与寻优,以满足上述的需求。本文的主要研究工作如下:1.卷积运算中普遍存在数据读写依赖,导致执行过程无法完全并行,而串行
学位