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基于改进3D U-Net模型的肺结节分割方法研究
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作者 石征锦 李文慧 高天 《现代信息科技》 2024年第13期52-55,60,共5页
由于肺部CT图像的特征信息复杂度较高,经典3D U-Net网络在肺结节分割方面准确率较低,存在误分割等问题。基于此,提出一种基于改进3D U-Net的网络模型。通过将加入了密集块的3D U-Net网络和双向特征网络(Bi-FPN)融合,提高了模型分割精度... 由于肺部CT图像的特征信息复杂度较高,经典3D U-Net网络在肺结节分割方面准确率较低,存在误分割等问题。基于此,提出一种基于改进3D U-Net的网络模型。通过将加入了密集块的3D U-Net网络和双向特征网络(Bi-FPN)融合,提高了模型分割精度。同时采用深度监督训练机制,进一步提高了网络性能。在公开数据集LUNA-16上对模型进行比较实验和评估,结果显示,改进后的3D U-Net网络,Dice相似系数较原模型提高4%,分割精度为93.9%,敏感度为94.3%,证明该模型在肺结节分割精度及准确率方面具有一定的应用价值。 展开更多
关键词 肺结节分割 CT 3d u-net 双向特征网络 深度监督
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基于DE-3D U-Net的斑马鱼后脑血管共聚焦显微图像分割和量化测量
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作者 郑文虎 李辉 +1 位作者 陈冲 王林波 《激光生物学报》 CAS 2024年第3期209-216,共8页
斑马鱼后脑部位的脉络丛控制着大脑和血管之间的物质交换,脉络丛周围的血管异常可引发相关的脑血管疾病。本文首先对斑马鱼后脑部位的主要血管进行了连续成像,使用共聚焦显微镜拍摄正常情况和柱孢藻毒素处理后的斑马鱼胚胎,获得了斑马... 斑马鱼后脑部位的脉络丛控制着大脑和血管之间的物质交换,脉络丛周围的血管异常可引发相关的脑血管疾病。本文首先对斑马鱼后脑部位的主要血管进行了连续成像,使用共聚焦显微镜拍摄正常情况和柱孢藻毒素处理后的斑马鱼胚胎,获得了斑马鱼在受精后43~63 h的系列三维图像。然后,进一步开发了图像分割的神经网络DE-3D U-Net用于主要后脑血管的分割。网络分割结果显示,3根主要血管的类别像素准确率分别为86.67%、93.18%和83.74%。最后,绘制了斑马鱼后脑血管发育曲线图。结果表明,3根主要的血管半径在高浓度的柱孢藻毒素处理后出现了18%左右的缩减,中脑静脉夹角出现了30°~50°的缩减。此研究提出了一个可用于斑马鱼后脑血管分割的神经网络模型,得出的数据可为斑马鱼脉络丛发育研究提供基础。 展开更多
关键词 斑马鱼 后脑血管 共聚焦显微成像 3d u-net神经网络 柱孢藻毒素
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基于3D U-Net++卷积神经网络的断层识别方法及应用
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作者 李卿武 王兴建 +4 位作者 张永恒 文雪梅 陈阳 王崇名 廖万平 《物探化探计算技术》 CAS 2024年第3期284-291,共8页
断层解释是地震资料解释的基础与关键,准确合理的断层识别对油气开采有着至关重要的作用。随着油田对断层解释精度需求的日益提高,单纯通过基于人工的如相干体、曲率等属性的传统断层解释方法,其精度已无法满足要求。笔者在U-Net卷积神... 断层解释是地震资料解释的基础与关键,准确合理的断层识别对油气开采有着至关重要的作用。随着油田对断层解释精度需求的日益提高,单纯通过基于人工的如相干体、曲率等属性的传统断层解释方法,其精度已无法满足要求。笔者在U-Net卷积神经网络模型的基础上进行改进,得出了一种自动断层识别方法,能够从任意三维地震图像中自动提取断层。文中该模型在足量样本集训练下,对两区块的实际地震数据进行自动断层识别,将识别结果进行分析对比。实验结果表明,该模型能够对任意三维地震数据进行自动断层识别,基于3D U-Net++网络模型的断层识别结果相比于传统U-Net网络识别结果准确性有明显提高,对潜山内部的小断层识别也表现出良好的效果,明显提高了常规、复杂断层识别的工作效率。 展开更多
关键词 断层识别 三维地震数据 卷积神经网络 3d u-net++
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Review of Artificial Intelligence for Oil and Gas Exploration: Convolutional Neural Network Approaches and the U-Net 3D Model
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作者 Weiyan Liu 《Open Journal of Geology》 CAS 2024年第4期578-593,共16页
Deep learning, especially through convolutional neural networks (CNN) such as the U-Net 3D model, has revolutionized fault identification from seismic data, representing a significant leap over traditional methods. Ou... Deep learning, especially through convolutional neural networks (CNN) such as the U-Net 3D model, has revolutionized fault identification from seismic data, representing a significant leap over traditional methods. Our review traces the evolution of CNN, emphasizing the adaptation and capabilities of the U-Net 3D model in automating seismic fault delineation with unprecedented accuracy. We find: 1) The transition from basic neural networks to sophisticated CNN has enabled remarkable advancements in image recognition, which are directly applicable to analyzing seismic data. The U-Net 3D model, with its innovative architecture, exemplifies this progress by providing a method for detailed and accurate fault detection with reduced manual interpretation bias. 2) The U-Net 3D model has demonstrated its superiority over traditional fault identification methods in several key areas: it has enhanced interpretation accuracy, increased operational efficiency, and reduced the subjectivity of manual methods. 3) Despite these achievements, challenges such as the need for effective data preprocessing, acquisition of high-quality annotated datasets, and achieving model generalization across different geological conditions remain. Future research should therefore focus on developing more complex network architectures and innovative training strategies to refine fault identification performance further. Our findings confirm the transformative potential of deep learning, particularly CNN like the U-Net 3D model, in geosciences, advocating for its broader integration to revolutionize geological exploration and seismic analysis. 展开更多
关键词 deep Learning Convolutional Neural Networks (CNN) Seismic Fault Identification u-net 3d Model Geological Exploration
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具有空间感知的3D U-Net模型
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作者 冯鑫 郝娟 刘晓群 《电脑与电信》 2024年第7期22-25,共4页
针对脑肿瘤分割任务在输入多模态多通道的情况,提出了一种具有空间感知的焦点损失函数以及Soft Dice损失函数的3D U-Net模型。空间感知的加入为重要分割分区提供分割权重,提高重要分区的分割有效性。模型通过Dice系数和HD95(Hausdorff D... 针对脑肿瘤分割任务在输入多模态多通道的情况,提出了一种具有空间感知的焦点损失函数以及Soft Dice损失函数的3D U-Net模型。空间感知的加入为重要分割分区提供分割权重,提高重要分区的分割有效性。模型通过Dice系数和HD95(Hausdorff Distance 95th percentile)作为评估标准,在BraTS2021数据集上对比3D U-Net在肿瘤核心Dice系数提高3.21%,完整肿瘤Dice系数提高2.49%,增强肿瘤Dice系数提高3.1%,HD95系数减少4.90,显示出模型出色的分割能力。 展开更多
关键词 脑肿瘤分割 3d u-net 空间感知
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基于改进的3D U-Net骨盆CT影像多类分割 被引量:1
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作者 刘志 李兴春 +4 位作者 郑斌 谢小山 肖林 李迎新 秦传波 《现代电子技术》 2023年第3期47-51,共5页
骨盆CT影像精确分割是骨盆骨疾病的临床诊断和手术规划中非常重要的环节。针对目前2D骨盆分割方法对三维医学影像进行切片处理时损失空间信息的问题,提出了改进3D U-Net网络实现对骨盆CT影像3D自动分割。实验数据为公开数据集CTPelvic1K... 骨盆CT影像精确分割是骨盆骨疾病的临床诊断和手术规划中非常重要的环节。针对目前2D骨盆分割方法对三维医学影像进行切片处理时损失空间信息的问题,提出了改进3D U-Net网络实现对骨盆CT影像3D自动分割。实验数据为公开数据集CTPelvic1K共1184名患者骨盆CT影像,其中包含骶骨、左髋骨、右髋骨和腰椎四个部位标签。以3D U-Net骨干网络为基础,结合自注意力机制提出3D多类分割模型3D Trans U-Net,并使用迁移学习训练3D U-Net、V-Net、Attention U-Net作为对照实验。实验结果表明:3D Trans U-Net在测试集上整个骨盆区域、骶骨、左髋骨、右髋骨、腰椎Dice系数分别达到97.99%,96.70%,97.96%,97.95%,96.89%;Dice系数、豪斯多夫距离等评价指标均优于现有经典网络3D U-Net、V-Net、Attention U-Net。因此,改进的3D Trans U-Net对骨盆不同部位具有较好的分割效果,为精准医治骨盆骨疾病提供了一条有效的技术途径。 展开更多
关键词 骨盆CT影像 多类分割 3d trans u-net 数据采集 自注意力 实验测试
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采用带注意力机制3D U-Net网络的地质模型参数化技术 被引量:4
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作者 李小波 李欣 +4 位作者 闫林 周腾骅 李顺明 王继强 李心浩 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期167-173,共7页
针对卷积神经网络增强的主成分分析技术(CNN-PCA)这种地质模型参数化技术在油藏复杂地质特征刻画精度和泛化能力方面存在的问题,不使用预训练好的C3D视频动作分析模型来提取三维模型风格特征,而使用新的损失函数并引入一种带注意力机制... 针对卷积神经网络增强的主成分分析技术(CNN-PCA)这种地质模型参数化技术在油藏复杂地质特征刻画精度和泛化能力方面存在的问题,不使用预训练好的C3D视频动作分析模型来提取三维模型风格特征,而使用新的损失函数并引入一种带注意力机制的3D U-Net网络来补全主成分分析方法(PCA)降维过程中丢失的地质模型细节信息,并以一个复合河道砂体油藏为例进行了应用效果分析。研究表明,与CNN-PCA技术相比,采用带注意力机制的3DU-Net网络能够更好地补全PCA降维过程中丢失的地质模型细节信息,在反映原始地质模型的流动特性方面具有更好的效果,并能改善油藏历史拟合的技术效果。 展开更多
关键词 油藏历史拟合 地质模型参数化 深度学习 注意力机制 3d u-net网络
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基于深层多尺度聚合3D U-Net的肾脏与肾肿瘤分割方法 被引量:1
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作者 张芳 郝思敏 耿磊 《天津工业大学学报》 CAS 北大核心 2023年第6期84-90,共7页
针对电子计算机断层扫描(CT)图像中肾肿瘤形态复杂多变、肿瘤目标小、肿瘤边缘复杂等问题,提出了深层多尺度聚合3D U-Net网络分割模型。该模型在U-Net++基础上新增了3个下采样操作,利用密集嵌套的3D U-Net和解码器层的跳跃连接以及各层... 针对电子计算机断层扫描(CT)图像中肾肿瘤形态复杂多变、肿瘤目标小、肿瘤边缘复杂等问题,提出了深层多尺度聚合3D U-Net网络分割模型。该模型在U-Net++基础上新增了3个下采样操作,利用密集嵌套的3D U-Net和解码器层的跳跃连接以及各层级3D U-Net子网络之间的跳跃连接,促进各个层级和各个尺度的特征信息融合,增强了对细节特征的提取能力,从而提升了对小尺度肾肿瘤和肿瘤边缘的分割精度。实验结果表明:该模型能够准确分割边缘复杂以及尺度较小的肾肿瘤,在KiTS19公开数据集上进行评估,本文模型对肾脏分割的Dise系数为0.968 2,对肿瘤分割的Dise系数为0.790 8,分割性能良好。 展开更多
关键词 肾肿瘤 自动分割 CT图像 3d u-net 深层多尺度聚合
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基于3D U-Net和DTI模型约束的扩散张量场估计方法 被引量:1
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作者 麦兆华 李嘉龙 +1 位作者 冯衍秋 张鑫媛 《南方医科大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1224-1232,共9页
目的为从少量的低信噪比扩散加权(DW)图像中估计得到准确的扩散张量成像(DTI)量化参数,本文提出一种基于3D U-Net和DTI模型约束的扩散张量场估计网络(3D DTI-Unet)。方法3D DTI-Unet的输入为有噪声的扩散磁共振成像(dMRI)数据(包含1幅... 目的为从少量的低信噪比扩散加权(DW)图像中估计得到准确的扩散张量成像(DTI)量化参数,本文提出一种基于3D U-Net和DTI模型约束的扩散张量场估计网络(3D DTI-Unet)。方法3D DTI-Unet的输入为有噪声的扩散磁共振成像(dMRI)数据(包含1幅非扩散加权图像与6幅不同扩散编码方向的DW图像),通过3D U-Net网络预测得到降噪后的非扩散加权图像以及准确的扩散张量场,并通过DTI模型重建得到dMRI数据,将其与dMRI数据的真实值进行比较来优化网络,从而保证dMRI数据与扩散张量场的物理模型一致性。为验证所提方法的有效性,与Marchenko-Pastur主成分分析(MP-PCA)和基于全局指导下的局部高阶奇异值分解(GL-HOSVD)这两种扩散加权图像去噪算法进行实验对比。结果从DW图像、扩散张量场以及DTI量化参数的定量分析结果以及视觉效果来看,所提方法均优于MP-PCA与GL-HOSVD。结论本文所提方法能够从1幅非扩散加权图像和6幅DW图像得到准确的DTI量化参数,可减少临床采集时间,提高临床量化诊断的可靠性。 展开更多
关键词 扩散张量成像 张量场估计 3d u-net Rician噪声 图像去噪
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3D UNeXt:轻量级快速脑提取网络
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作者 申华磊 王琦 +1 位作者 上官国庆 刘栋 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2024年第6期1876-1881,共6页
为了解决现有脑提取网络结构复杂、参数量大且推理速度不高的问题,受UNeXt启发,提出一种基于3D卷积、3D多层感知机(multilayer perception,MLP)和多尺度特征融合的轻量级快速脑提取网络3D UNeXt,极大地减少了参数和浮点运算量,取得了令... 为了解决现有脑提取网络结构复杂、参数量大且推理速度不高的问题,受UNeXt启发,提出一种基于3D卷积、3D多层感知机(multilayer perception,MLP)和多尺度特征融合的轻量级快速脑提取网络3D UNeXt,极大地减少了参数和浮点运算量,取得了令人满意的结果。3D UNeXt以U-Net为基本架构,在编码阶段使用3D卷积模块获取局部特征;在瓶颈阶段通过3D MLP模块获取全局特征和特征之间的远程依赖;在解码阶段借助多尺度特征融合模块高效融合浅层特征和深层特征。特别地,3D MLP模块在三个不同特征轴向进行线性移位操作,以获取不同维度特征的全局感受野并建立它们之间的远程依赖。在IBSR、NFBS和HTU-BrainMask三个数据集上进行实验,以和先进网络进行对比。实验结果表明,3D UNeXt在网络参数、浮点运算量、推理精度和速度等方面显著优于现有模型。 展开更多
关键词 脑提取 深度神经网络 u-net 多尺度特征融合 3d MLP
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基于改进3D U-Net的多模态脑肿瘤分割算法
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作者 张丁轲 杨文霞 张园洲 《现代信息科技》 2023年第13期80-83,87,共5页
针对脑部肿瘤分割任务中存在的多模态信息利用率不高,训练样本数据少导致分割结构精度不高的问题,提出了一种以3D U-Net模型为基础,融合变分自编码器(VAE)和注意力模型的分割模型VAE U-Net,实现多模态脑肿瘤MRI图像的自动分割。所提方法... 针对脑部肿瘤分割任务中存在的多模态信息利用率不高,训练样本数据少导致分割结构精度不高的问题,提出了一种以3D U-Net模型为基础,融合变分自编码器(VAE)和注意力模型的分割模型VAE U-Net,实现多模态脑肿瘤MRI图像的自动分割。所提方法在Brats2020数据集上进行实验,在测试集上的整体肿瘤、核心肿瘤以及增强核心区的分割Dice系数分别为81.44、90.82和89.43,相较于原始的3DU-Net提高了2.03、1.05和2.38个百分点。 展开更多
关键词 脑肿瘤分割 深度学习 3d u-net 变分自编码器
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A 3D attention U-Net network and its application in geological model parameterization
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作者 LI Xiaobo LI Xin +4 位作者 YAN Lin ZHOU Tenghua LI Shunming WANG Jiqiang LI Xinhao 《Petroleum Exploration and Development》 2023年第1期183-190,共8页
To solve the problems of convolutional neural network–principal component analysis(CNN-PCA)in fine description and generalization of complex reservoir geological features,a 3D attention U-Net network was proposed not... To solve the problems of convolutional neural network–principal component analysis(CNN-PCA)in fine description and generalization of complex reservoir geological features,a 3D attention U-Net network was proposed not using a trained C3D video motion analysis model to extract the style of a 3D model,and applied to complement the details of geologic model lost in the dimension reduction of PCA method in this study.The 3D attention U-Net network was applied to a complex river channel sandstone reservoir to test its effects.The results show that compared with CNN-PCA method,the 3D attention U-Net network could better complement the details of geological model lost in the PCA dimension reduction,better reflect the fluid flow features in the original geologic model,and improve history matching results. 展开更多
关键词 reservoir history matching geological model parameterization deep learning attention mechanism 3d u-net
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3D U-NET在CT影像分割中的应用价值
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作者 周蓉 胡大鹏 李文蕾 《中文科技期刊数据库(文摘版)医药卫生》 2023年第12期60-63,共4页
肺癌已经被公认为全球危害人类健康的主要疾病“杀手”。有关文献报道表明,国内肺癌患者病例当中,男性发病率是27.2/10万,女性16.7/10万,肺癌发病高发阶段是55岁至65岁之间,肺癌疾病的防治,应该早期诊断及时治疗为关键,所以,应该定期到... 肺癌已经被公认为全球危害人类健康的主要疾病“杀手”。有关文献报道表明,国内肺癌患者病例当中,男性发病率是27.2/10万,女性16.7/10万,肺癌发病高发阶段是55岁至65岁之间,肺癌疾病的防治,应该早期诊断及时治疗为关键,所以,应该定期到院进行疾病筛查。为提升临床诊断可靠性,此次以3D U-NET网络结构展开阐述,并提出CT影像自动分割方法。本次研究中的项目上将3D U-NET作为切入点做出系列的优化,其中有操作卷积块,利用相应型号的卷积,还需要在卷积后持续进行Batch Normalization、Relu、Dropout干预,卷积直接取代池化,并融合long skip connection实施长衔接,达到浅层、低水平及粗粒度特征持续传递但不消失的目的,这样有利于网络能够对形状低于10毫米,亮度高结节轮廓表达能力得到进一步的提升,而且能够让感受野明显扩大,加快收敛。让CT影像能够自动且精确地描述,为疾病的治疗提供有力依据。 展开更多
关键词 3d u-net CT影像 长链接 感受野 浅层
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基于U-Net改进的肺结节3D分割网络
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作者 夏家权 《电视技术》 2023年第8期63-67,74,共6页
肺结节的准确分割,对结节恶性肿瘤风险分析及预测起到重要作用。在肺结节自动分割领域,结节分割的准确度普遍不高,对结节的空间信息利用不完全。针对这一情况,基于改进的U-Net提出肺结节分割的3D网络模型。为了综合考虑局部信息与全局信... 肺结节的准确分割,对结节恶性肿瘤风险分析及预测起到重要作用。在肺结节自动分割领域,结节分割的准确度普遍不高,对结节的空间信息利用不完全。针对这一情况,基于改进的U-Net提出肺结节分割的3D网络模型。为了综合考虑局部信息与全局信息,采用多尺度的特征提取方法。为了高效地适应不同尺度的特征映射,为浅层特征的映射提供指导信息,所提出的模型在U-Net的基础上添加了全局注意力上采样模块(Global Attention Upsample,GAU)。针对空间信息在编码器自上而下的结构中会逐步丢失,为了最大化利用空间特征信息,所提出模型方法采用一种空间注意力(Gateunit)机制来逐步抑制不同特征尺度的不相关背景信息,并能将注意力集中在前景之中。分割阶段在LIDC-IDRI数据集上的肺实质尺度Dice系数可达到82.51%。与其他模型相比,取得了有竞争力的结果。 展开更多
关键词 深度学习 肺结节分割 3d u-net 注意力机制
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3D U-net应用于鼻咽癌危及器官自动分割的研究 被引量:9
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作者 王继平 李鑫 +4 位作者 陈传喜 杨志勇 常敦瑞 章桦 王萍 《医疗卫生装备》 CAS 2020年第11期17-20,45,共5页
目的:基于3D U-net提出一种自动分割模型,评估其自动分割效率和几何学精度,探讨其应用于临床的可行性。方法:选择58例鼻咽癌患者的CT定位图像,由1名有经验的放疗医师根据ICRU 83号报告以及中国鼻咽癌协作组调强放疗靶区和危及器官勾画... 目的:基于3D U-net提出一种自动分割模型,评估其自动分割效率和几何学精度,探讨其应用于临床的可行性。方法:选择58例鼻咽癌患者的CT定位图像,由1名有经验的放疗医师根据ICRU 83号报告以及中国鼻咽癌协作组调强放疗靶区和危及器官勾画共识手工勾画眼球、晶体、视交叉、视神经、垂体、颞叶、脑干、脊髓、腮腺、内耳、喉、下颌骨、下颌关节等危及器官,并将勾画好的数据传输至连心智能放疗云平台进行训练,深度学习后建立鼻咽癌危及器官自动分割数据库。另选取10例鼻咽癌患者作为测试组,分别采用自动分割和手工勾画方法勾画各危及器官,并对这2种勾画方式所需的时间、危及器官体积差异、重叠比(overlap ratio,OR)、戴斯相似性系数(Dice similarity coefficient,DSC)进行比较。结果:对于10例测试对象,自动分割平均时间较手工勾画平均时间节省了1231 s(74.02%)。除视交叉外,其他器官自动分割较手工勾画均大幅节省时间,差异有统计学意义(P<0.05)。脑干、脊髓、颞叶、喉、腮腺、下颌骨、眼球、下颌关节和内耳等有很高的DSC和OR值(均>0.8),重合性很好;晶体和视神经这类小体积器官平均DSC和OR值也在0.7以上,重合性较好;视交叉DSC平均值只有0.58,OR值仅为0.48,重合性较差。结论:基于3D U-net的自动分割模型对鼻咽癌危及器官进行自动分割,可得到很高的精度,应用于临床工作中可大大提高医师工作效率。 展开更多
关键词 3d u-net 自动分割 人工智能 鼻咽癌 危及器官 重叠比 相似性系数
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基于级联3DU-Net的CT和MR视交叉自动分割方法 被引量:1
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作者 沈镇炯 彭昭 +3 位作者 孟祥银 汪志 徐榭 裴曦 《中国医学物理学杂志》 CSCD 2021年第8期950-954,共5页
目的:基于级联3D U-Net,利用配对患者头颈部数据[CT和磁共振图像(MRI)],取得比仅CT数据更高分割精度的视交叉自动分割结果。方法:该级联3D U-Net由一个原始3D U-Net和改进的3D D-S U-Net(3D Deeply-Supervised UNet)组成,实验使用了60... 目的:基于级联3D U-Net,利用配对患者头颈部数据[CT和磁共振图像(MRI)],取得比仅CT数据更高分割精度的视交叉自动分割结果。方法:该级联3D U-Net由一个原始3D U-Net和改进的3D D-S U-Net(3D Deeply-Supervised UNet)组成,实验使用了60例患者头颈部CT图像及MRI图像(T_(1)和T_(2)模态),其中随机选取15例患者数据作为测试集,并使用相似性系数(DSC)评估视交叉的自动分割精度。结果:对于测试集中的所有病例,采用多模态数据(CT和MRI)的视交叉的DSC为0.645±0.085,采用单模态数据(CT)的视交叉的DSC为0.552±0.096。结论:基于级联3D U-Net的多模态自动分割模型能够较为准确地实现视交叉的自动分割,且优于仅利用单模态数据的方法,可以辅助医生提高放疗计划制定的工作效率。 展开更多
关键词 3d u-net 视交叉 自动分割 多模态
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Brain Tumor:Hybrid Feature Extraction Based on UNet and 3DCNN 被引量:1
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作者 Sureshkumar Rajagopal Tamilvizhi Thanarajan +1 位作者 Youseef Alotaibi Saleh Alghamdi 《Computer Systems Science & Engineering》 SCIE EI 2023年第5期2093-2109,共17页
Automated segmentation of brain tumors using Magnetic Resonance Imaging(MRI)data is critical in the analysis and monitoring of disease development.As a result,gliomas are aggressive and diverse tumors that may be spli... Automated segmentation of brain tumors using Magnetic Resonance Imaging(MRI)data is critical in the analysis and monitoring of disease development.As a result,gliomas are aggressive and diverse tumors that may be split into intra-tumoral groups by using effective and accurate segmentation methods.It is intended to extract characteristics from an image using the Gray Level Co-occurrence(GLC)matrix feature extraction method described in the proposed work.Using Convolutional Neural Networks(CNNs),which are commonly used in biomedical image segmentation,CNNs have significantly improved the precision of the state-of-the-art segmentation of a brain tumor.Using two segmentation networks,a U-Net and a 3D CNN,we present a major yet easy combinative technique that results in improved and more precise estimates.The U-Net and 3D CNN are used together in this study to get better and more accurate estimates of what is going on.Using the dataset,two models were developed and assessed to provide segmentation maps that differed fundamentally in terms of the segmented tumour sub-region.Then,the estimates was made by two separate models that were put together to produce the final prediction.In comparison to current state-of-the-art designs,the precision(percentage)was 98.35,98.5,and 99.4 on the validation set for tumor core,enhanced tumor,and whole tumor,respectively. 展开更多
关键词 Medical imaging SEGMENTATION u-net 3d CNN brain tumor
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基于融合损失函数的3D U-Net++脑胶质瘤分割网络 被引量:9
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作者 张晓宇 王彬 +2 位作者 安卫超 阎婷 相洁 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2021年第9期187-193,共7页
胶质瘤是大脑和脊髓胶质细胞癌变所产生的、最常见的原发性颅脑肿瘤。从多模态MRI中对胶质瘤组织进行可靠的分割具有很重要的临床价值,但是由于脑胶质瘤本身及周边组织较为复杂以及浸润性导致的边界模糊等,导致对脑胶质瘤的自动分割有... 胶质瘤是大脑和脊髓胶质细胞癌变所产生的、最常见的原发性颅脑肿瘤。从多模态MRI中对胶质瘤组织进行可靠的分割具有很重要的临床价值,但是由于脑胶质瘤本身及周边组织较为复杂以及浸润性导致的边界模糊等,导致对脑胶质瘤的自动分割有一定的难度。文中构建了使用融合损失函数的3D U-Net++网络来对脑胶质瘤的不同区域进行分割,该网络使用不同层级的U-Net模型进行密集嵌套连接,使用网络的4个分支的输出结果作为深度监督以更好地结合深层和浅层的特征进行分割,并结合了Dice损失函数和交叉熵损失函数作为融合损失函数来提升小区域的分割精度。在2019年多模态脑肿瘤分割挑战赛(BraTs)的公共数据集划分的独立测试集中,采用Dice系数、95%Hausdorff距离、平均交并比(mIoU)、查准率(PPV)指标对所提方法进行了评估。结果表明,全肿瘤区域、肿瘤核心区域和增强肿瘤区域的Dice系数分别为0.873,0.814,0.709;其95%Hausdorff距离分别为15.455,12.475,12.309;其mIoU分别为0.789,0.720,0.601;其PPV分别为0.898,0.846,0.735。与基础的3D U-Net以及带深度监督的3D U-Net相比,所提方法可以有效地利用多模态的深层和浅层的信息,有效利用了空间信息,同时使用了Dice系数和交叉熵的融合损失函数,从而有效提升了对肿瘤各区域的分割精度,尤其是对小面积的增强肿瘤区域的分割精度。 展开更多
关键词 多模态MRI 胶质瘤 肿瘤分割 3d u-net++ 融合损失函数
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基于3D U-Net实现人体耳软骨MRI图像的解剖结构分割 被引量:4
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作者 孙若凡 张唯唯 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期531-539,共9页
自体肋软骨雕刻法是目前治疗先天性小儿畸形的临床标准疗法,而耳软骨组织工程和3D生物打印是有前景的治疗方案。可是,这些治疗方案的核心—(复合物)支架构造缺乏基于医学图像的耳软骨自动分割方法。基于3D U-Net提出改进的网络模型,能... 自体肋软骨雕刻法是目前治疗先天性小儿畸形的临床标准疗法,而耳软骨组织工程和3D生物打印是有前景的治疗方案。可是,这些治疗方案的核心—(复合物)支架构造缺乏基于医学图像的耳软骨自动分割方法。基于3D U-Net提出改进的网络模型,能够实现MRI图像的人体耳软骨解剖结构的自动分割。该网络模型结合残差结构和多尺度融合等设计,在减少网络参数量的同时实现12个耳软骨解剖结构的精确分割。首先,使用超短回波时间(UTE)序列采集40名志愿者单侧外耳的MRI图像;然后,对所采集的图像进行预处理、耳软骨和多解剖结构手动标注;接下来,划分数据集训练改进的3D U-Net模型,其中32例数据作为训练集、4例为验证集、4例为测试集;最后,使用三维全连接条件随机场对网络输出结果进行后处理。模型经过10折交叉验证后,耳软骨12个解剖结构的自动分割结果的平均Dice相似度系数(DSC)和平均95%豪斯多夫距离(HD95)分别为0.818和1.917,相比于使用基础的3D U-Net模型,DSC指标分别提高6.0%,HD95指标降低了3.186,其中耳软骨关键结构耳轮和对耳轮的DSC指标达到了0.907和0.901。实验结果表明,所提出的深度学习方法与专家手动标注两者之间的结果非常接近。在临床应用中,根据患者健侧UTE核磁图像,本研究提出的方法既可以为现有自体肋软骨雕刻法快速、自动生成三维个性化雕刻模板,也可以为组织工程或者3D生物打印技术构建耳软骨复合物支架提供高质量的可打印模型。 展开更多
关键词 耳软骨 超短回波时间 3d u-net 自动分割
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Three-dimensional gravity inversion based on 3D U-Net++ 被引量:3
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作者 Wang Yu-Feng Zhang Yu-Jie +1 位作者 Fu Li-Hua Li Hong-Wei 《Applied Geophysics》 SCIE CSCD 2021年第4期451-460,592,共11页
The gravity inversion is to restore genetic density distribution of the underground target to be explored for explaining the internal structure and distribution of the Earth.In this paper,we propose a new 3D gravity i... The gravity inversion is to restore genetic density distribution of the underground target to be explored for explaining the internal structure and distribution of the Earth.In this paper,we propose a new 3D gravity inversion method based on 3D U-Net++.Compared with two-dimensional gravity inversion,three-dimensional(3D)gravity inversion can more precisely describe the density distribution of underground space.However,conventional 3D gravity inversion method input is two-dimensional,the input and output of the network proposed in our method are three-dimensional.In the training stage,we design a large number of diversifi ed simulation model-data pairs by using the random walk method to improve the generalization ability of the network.In the test phase,we verify the network performance by using the model-data pairs generated by the simulation.To further illustrate the eff ectiveness of the algorithm,we apply the method to the inversion of the San Nicolas mining area,and the inversion results are basically consistent with the borehole measurement results.Moreover,the results of the 3D U-Net++inversion and the 3D U-Net inversion are compared.The density models of the 3D U-Net++inversion have higher resolution,more concentrated inversion results,and a clearer boundary of the density model. 展开更多
关键词 deep learning gravity anomaly three-dimensional gravity inversion 3d u-net++
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