1.一种基于虚拟对抗训练网络的半监督宫颈癌图像分类方法,其特征在于,所述的虚拟对抗训练网络包含一个主干网络和虚拟对抗训练模块,所述方法包括以下步骤:步骤1、收集宫颈癌图像的数据集,包含以下宫颈癌图像:高核质比形态符合HSIL标准的细胞、HSIL或SCC中的异常角化细胞、HSIL或SCC中的异常裸核、挖空细胞、形态符合LSIL标准的非挖空细胞、异常腺细胞、异常化生细胞、正常裸核、正常中表层细胞、病原微生物细胞、正常副基底层细胞、正常颈管细胞、正常子宫内膜腺细胞、典型鳞状上皮化生细胞、典型角化不全细胞,并由相关专家对宫颈癌图像进行标注,并选取了30%的宫颈癌的图像将标注隐去或选取未标注的宫颈癌图像,最终得到用于半监督网络的训练数据集和测试数据集;
步骤2、对训练数据集中标注和未标注的宫颈癌图像进行数据增强,包括对宫颈癌图像进行平移变换如公式(1)和旋转变换如公式(2),缩放变换如公式(3),以增加数据集的大小:其中x,y,w为像素点,α为旋转角度;
步骤3、搭建主干网络,其结构包括AlexNet和混合注意力机制,即:在AlexNet的基础上添加注意力机制对宫颈癌图像特征进行校正,校正后保留了有价值的宫颈癌图像特征,其中注意力机制操作,包括以下操作:squeeze类全局平均池化、excitation两次全连接;
步骤4、搭建虚拟对抗训练网络:采用成对的数据点,这些数据点在输入空间中非常接近,但在模型输出空间中非常遥远;然后训练模型以使它们的输出彼此接近;为此,采用给定的输入并且增加扰动,模型给出不同的输出;然后,模型因扰动对灵敏度进行处罚;由此构建一个完整的虚拟对抗训练网络;
步骤5、宫颈癌图像通过虚拟对抗训练网络得到相关的特征,再将特征送入分类器中进行分类,最终对测试的宫颈癌图像输出所属类别。
2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟对抗训练网络的半监督宫颈癌图像分类方法,其特征在于,在步骤3中所述的squeeze类全局平均池化,包括:将一个c通道,hxw的特征图,压成c通道1x1,结果表示全局信息:其中H,W为分别图像的长,宽,uc(i,j)为图像,zc表示全局信息。
3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟对抗训练网络的半监督宫颈癌图像分类方法,其特征在于,在步骤3中所述的excitation两次全连接,包括:对squeeze全局池化后得到的结果即一个C维向量,进行全连接,得到C/r维的向量并进行Reulu激活;并在Reulu激活上的C/r维向量进行一次全连接,将C/r维的向量变回C维向量,再进行sigmoid激活使得数值位于0‑1之间,得到权重矩阵:s=Fex(z,W)=σ(g(z,W))=σ(W2δ(W1z)) (5)W1,W2为权重矩阵,σ为sigmoid激活函数。
4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟对抗训练网络的半监督宫颈癌图像分类方法,其特征在于,所述步骤4中,包括:步 骤4 .1 .用 表 示 一 个已 标记 的 数 据 集 ,用表示一个未标记的数据集;设x*表示xl或xul;目标函数为:Lqadv:=D[q(y∣x*),p(y∣x*+rqadv,θ)]whererqadv:=argmaxr:‖r‖≤∈D[q(y∣x*),p(y∣x*+r,θ)] (6)其中,D[p,q]是一个非负度量函数,度量分布p、q之间的距离;称radv是对抗的扰动,p(y∣x,θ)近似代表。
5.根据权利要求1所述的一种基于虚拟对抗训练网络的半监督宫颈癌图像分类方法,其特征在于,所述步骤4中,包括:步骤4.2.用 替代q(y∣x*),损失函数变为:
给整个目标函数加上LDS:
loss=l(Dl,θ)+αRvadv(Dl,Dul,θ)其中,l(Dl,θ)是有标签数据的负对数似然函数;
整个正则化过程,只有两个超参数∈和α,并将α固定为1。
6.根据权利要求1所述的一种基于虚拟对抗训练网络的半监督宫颈癌图像分类方法,其特征在于,所述步骤4中,其步骤4.3.包括:注意 如果h(y∣yl)换成p(y∣xl,θ),
则g恒等于0,得用到二阶信息;
如果一阶导数为0,则D[p(y∣x*,θ),p(y∣x*+r,θ)]二阶泰勒展开:其中, 是海森矩阵,记为H;再把D[p(y∣
x*,θ),p(y∣x*+r,θ)]记为 并且
其中 u是H最大特征值对应的特征单位向量;
用能量迭代方法,计算特征向量:
7.根据权利要求1所述的一种基于虚拟对抗训练网络的半监督宫颈癌图像分类方法,其特征在于,所述步骤4中,包括:步骤4.4.采用标签平滑来替换传统的ont‑hot来获取更多伪标签 的信息:其中y表示原标签的分布概率,α是一个较小的超参数,一般取0.1;N为总类别个数,即