1.一种基于深度学习的冠状动脉分割方法,其特征在于:包括如下步骤:
B1.获取原始CTA心脏图像;
B2.对B1. 原始CTA心脏图像归一化预处理,选取最佳的CT值观测窗口,截取CTA图像中冠状动脉区域,抑制非心脏组织,提升目标和背景的对比度;
B3.图像数据增广;
B4.构建深度学习网络,采用两个基于三层中继监督机制但训练标签不同的深度神经网络Net A和Net B对冠状动脉CTA数据进行训练,得到冠状动脉识别模型A以及B;
Net A训练标签只有0和1掩膜,Net B训练标签通过对Net A训练标签进行距离变换得到;
Net A和Net B网络结构为:
第一层:输入层;
第二至第五层:隐藏层:包含两个卷积层,每个卷积后接一个归一化层和激活函数层,第二至第四层最后采用一个池化层下采样,第五层最后接一个UpSampling层上采样;
第六至第八层:隐藏/中继输出层:包含一个跳跃拼接层,两个卷积层,每个卷积后都接一个归一化层、一个激活函数层,最后接一个UpSampling层,第六至八层分别输出损失函数Loss1、Loss2、Loss3;
第九层:输出层:网络最终的Loss由Loss1、Loss2、Loss3加权得到;
B5.利用B4.得到的冠状动脉识别模型进行冠状动脉分割。
2.根据权利要求1所述的一种基于深度学习的冠状动脉分割方法,其特征在于:所述步骤B3图像数据增广的方法包括水平翻转、垂直翻转、随机缩放、随机弹性变换、随机伽马校正中的一种或多种。
3. 根据权利要求1所述的一种基于深度学习的冠状动脉分割方法,其特征在于:所述Net A以及所述Net B的网络结构都包括九层,其中第一层为输入层,第二层至第八层为隐藏层,第九层为输出层,各层顺次连接,结构如下:第一层:输入层:输入训练集的三维CTA图像矩阵和每个三维CTA图像矩阵的真实标签;
第五层:隐藏层:上层图像数据在本层进行首次卷积后进行归一化以及激活处理,然后再次进行卷积后再进行归一化以及激活处理,最后进行上采样操作;
第六层:隐藏/中继输出层:所述UpSampling进行上采样,上层图像数据在本层进行首次卷积后进行归一化以及激活处理,然后再次进行卷积后再进行归一化以及激活处理,最后进行上采样操作;
第七层:隐藏/中继输出层:所述UpSampling进行上采样,上层图像数据在本层进行首次卷积后进行归一化以及激活处理,然后再次进行卷积后再进行归一化以及激活处理,最后进行上采样操作;
第八层:隐藏/中继输出层:所述UpSampling进行上采样,上层图像数据在本层进行首次卷积后进行归一化以及激活处理,然后再次进行卷积后再进行归一化以及激活处理,最后进行上采样操作;
第九层:输出层:网络最终的Loss由Loss1、Loss2、Loss3经计算式Loss=( Loss1+2*Loss2+4*Loss3) /7
加权得到。
4. 根据权利要求3所述的一种基于深度学习的冠状动脉分割方法,其特征在于: NetA和Net B各层神经网络参数设置如下:第二层:卷积层的卷积核大小为3×3×3,步长stride为1,卷积核数量为32,激活函数为Relu激活函数,池化层为最大池化层,大小为2×2×2,步长stride为2,填充模式padding设置为SAME;
第三层:卷积层的卷积核大小为3×3×3,步长stride为1,卷积核数量为64,激活函数为Relu激活函数,池化层为最大池化层,大小为2×2×2,步长stride为2,填充模式padding设置为SAME;
第四层:卷积层的卷积核大小为3×3×3,步长stride为1,卷积核数量为128,激活函数为Relu激活函数,池化层为最大池化层,大小为2×2×2,步长stride为2,填充模式padding设置为SAME;
第五层:卷积层的卷积核大小为3×3×3,步长stride为1,卷积核数量为256,激活函数为Relu激活函数,池化层为最大池化层,大小为2×2×2,步长stride为2,填充模式padding设置为SAME,UpSampling层的大小设置为2×2×2;
第六层:卷积层的卷积核大小为3×3×3,步长stride为1,卷积核数量为128,激活函数为Relu激活函数,池化层为最大池化层,大小为2×2×2,步长stride为2,填充模式padding设置为SAME;UpSampling层的大小设置为2×2×2;
第七层:卷积层的卷积核大小为3×3×3,步长stride为1,卷积核数量为64,激活函数为Relu激活函数,池化层为最大池化层,大小为2×2×2,步长stride为2,填充模式padding设置为SAME;UpSampling层的大小设置为2×2×2;
第八层:卷积层的卷积核大小为3×3×3,步长stride为1,卷积核数量为32,激活函数为Relu激活函数,池化层为最大池化层,大小为2×2×2,步长stride为2,填充模式padding设置为SAME;UpSampling层的大小设置为2×2×2;
第九层:激活函数为softmax激活函数。
5. 根据权利要求1所述的一种基于深度学习的冠状动脉分割方法,其特征在于: 所述距离变换步骤如下,首先判断血管表面像素,如果一个血管像素P,其六邻域内的U、D、W、E、S、N像素点有任意一点属于背景像素,那么该像素P则属于血管表面像素;对于不是表面像素的血管内像素Q,首先遍历以Q为中心,大小为3×3×3的27领域内的像素,如果存在血管表面像素,则计算欧式距离,若不存在血管表面像素,则继续扩大领域范围,在5×5×5、7×7×7、9×9×9、11×11×11直到Q点的领域内存在血管表面像素,可以计算欧式距离为止;遍历所有血管内像素,并计算得到每个像素与最近表面像素的距离。
6. 根据权利要求1所述的一种基于深度学习的冠状动脉分割方法,其特征在于: 所述步骤B5.中,将心脏图像输入冠状动脉识别模型A以及B后,两个模型分别输出对每个像素的预测概率,二者相加取平均,经过阈值处理后的输出即为最终分割结果。