資源描述：
《基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和條件隨機場的眼底圖像血管分割研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、學(xué)校代碼10530學(xué)號201510171790分類號TP391密級公開碩士學(xué)位論文基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和條件隨機場的眼底圖像血管分割研究學(xué)位申請人張真真指導(dǎo)教師胡凱講師學(xué)院名稱信息工程學(xué)院學(xué)科專業(yè)信息與通信工程研究方向計算智能與信息處理二〇一八年六月五日ResearchonVesselSegmentationinFundusImageBasedonConvolutionalNeuralNetworkandConditionalRandomFieldCandidateZhangZhenzhenSupervisorLecturerH
2、uKaiCollegeCollegeofInformationEngineeringProgramInformationandCommunicationEngineeringSpecializationComputationalIntelligenceandInformationProcessingDegreeMasterofScienceUniversityXiangtanUniversityDateJune5,2018摘要相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明，世界上的失明人數(shù)正逐年增加。其中眼科疾病和一些其他全身性疾病如糖尿病，高血壓和動脈
3、硬化是導(dǎo)致失明的主要原因。如果能夠在病變早期進行篩查和診斷，將大大降低失明的可能性。眼底血管形態(tài)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，但是病變會導(dǎo)致血管直徑、角度、曲率和分支結(jié)構(gòu)等的變化。醫(yī)生可以通過分析眼底血管結(jié)構(gòu)變化來輔助相關(guān)疾病的診斷，而其中精確的血管分割是獲得高效疾病診斷的前提和保障。到目前為止，雖然已有許多專家和學(xué)者提出了大量眼底血管分割的高效算法，但是眼底血管結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且常常受低對比度以及病變區(qū)域的影響，眼底血管的分割仍然具有一定挑戰(zhàn)性。為了有效地分割眼底圖像血管，本文提出了一種基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Convolutionalneuralne
4、twork，CNN）和條件隨機場（Conditionalrandomfield，CRF）的眼底血管分割方法，研究內(nèi)容主要包括：首先，我們使用多尺度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到血管概率圖以實現(xiàn)血管粗分割。由于血管結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要兼顧考慮細節(jié)和高層信息。本文使用一種多尺度的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來融合豐富的多尺度和多層次信息。保證在識別到血管結(jié)構(gòu)的同時，能夠關(guān)注更多血管細節(jié)信息。同時我們發(fā)現(xiàn)當網(wǎng)絡(luò)收斂后，仍然有很多血管沒有被有效識別。為了強調(diào)對于這些難分樣本的分割，我們提出了一種改進的交叉熵損失函數(shù)。通過忽略對于易分樣本的損失，使網(wǎng)絡(luò)更關(guān)注難分樣本的學(xué)習(xí)。
5、其次，為了平滑粗分割的血管概率圖，我們使用全連接條件隨機場（Fully-connectedCRFs）進一步的細分割血管概率圖。全連接條件隨機場把血管分割任務(wù)看做已知觀測值求取標記值的問題，通過求解最大后驗概率來確定分割結(jié)果。它充分利用了空間上下文信息，不僅能平滑血管邊緣，還能在一定程度上克服噪聲的影響。我們將卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到的血管概率圖定義為條件隨機場模型的一階勢函數(shù)，并獲得最終精細化的二值分割結(jié)果。最后，我們在兩個公共數(shù)據(jù)集DRIVE和STARE上開展了一系列實驗對算法分割性能進行評估。其中，關(guān)于多尺度網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的對比實驗表
6、明，采用多尺度信息后，改善了對于細小血管的分割性能，提高了分割的靈敏度；關(guān)于損失函數(shù)的對比實驗說明，改進損失函數(shù)后，進一步提升了算法的分割性能，并且改善了一部分邊緣和細小血管的分割效果。本文算法的整體性能在兩個公共數(shù)據(jù)集上的實驗結(jié)果進一步表明，我們的方法在靈敏度和準確性方面優(yōu)于大多數(shù)主流方法。關(guān)鍵詞：眼底圖像；血管分割；多尺度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；交叉熵損失函數(shù)；條件隨機場IAbstractRelatedstatisticsshowthatthenumberofblindpeopleintheworldisincreasingyea
7、rbyyear.Amongthem,eyediseasesandsomeothersystemicdiseasessuchasdiabetes,hypertensionandarteriosclerosisarethemaincausesofblindness.Screeninganddiagnosisearlyinthediseasewillgreatlyreducethelikelihoodofblindness.Fundusvascularmorphologicalstructureisstable,buttheles
8、ionwillleadtochangesinretinaldiameter,angle,curvatureandbranchstructure.Doctorscanassistinthediagnosisofrelateddiseasesbyanalyzingchangesinthestr
