激光与光电子学进展, 2021, 58 (4): 0410022, 网络出版: 2021-02-24   

基于改进U-Net的磁共振成像脑肿瘤图像分割 下载: 1381次

Magnetic Resonance Imaging Brain Tumor Image Segmentation Based on Improved U-Net
牟海维 1,2郭颖 1,2全星慧 1,2,*曹志民 1,2韩建 1,2
作者单位
1 东北石油大学物理与电子工程学院, 黑龙江 大庆 163318
2 东北石油大学黑龙江省高校共建测试计量技术及仪器仪表研发中心, 黑龙江 大庆 163318
摘要
针对医学图像分割中网络深度过深和上下文信息欠缺导致的分割精度降低等问题,提出了一种基于改进U-Net的磁共振成像(MRI)脑肿瘤图像分割算法。该算法通过嵌套残差模块和密集跳跃连接组成一种深度监督网络模型。为了减小编码路径和解码路径特征图之间的语义差距,将U-Net中的跳跃连接改为多类型的密集跳跃连接;为了解决网络过深导致的退化问题,加入残差模块,以防止网络梯度消失。实验结果表明,本算法分割肿瘤整体、肿瘤核心、增强肿瘤的Dice系数分别为0.88、0.84、0.80,满足临床应用的需求。
Abstract
In view of the problems of deep network depth and lack of context information in medical image segmentation, which leads to the reduction of segmentation accuracy, an improved U-Net-based magnetic resonance imaging (MRI) brain tumor image segmentation algorithm is proposed in this paper. The algorithm forms a deep supervised network model by nesting residual block and dense skip connections. Change the skip connection in U-Net to multiple types of dense skip connection to reduce the semantic gap between the encoding path and the decoding path feature map; add a residual block to solve the degradation problem caused by too deep network to prevent the network gradient from disappearing. Experimental results show that the Dice coefficients of the algorithm for segmenting the whole tumor, tumor core, and enhanced tumor are 0.88, 0.84, and 0.80, respectively, which meets the needs of clinical applications.

牟海维, 郭颖, 全星慧, 曹志民, 韩建. 基于改进U-Net的磁共振成像脑肿瘤图像分割[J]. 激光与光电子学进展, 2021, 58(4): 0410022. Haiwei Mu, Ying Guo, Xinghui Quan, Zhimin Cao, Jian Han. Magnetic Resonance Imaging Brain Tumor Image Segmentation Based on Improved U-Net[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2021, 58(4): 0410022.

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