基于深度学习的胸片肺结节识别检测研究

来源 :桂林电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yh603469940
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
肺是人体进行呼吸的重要一环,健康的肺功能是维系生命的本源,胸部进行X光照射是最常见和最便利的医学影像检查之一。影像学医师在根据胸片影像来诊断肺部疾病的过程中,依据自身的读片诊断经验对胸片影像中对病理影像进行定性分析,在诊断结果上存在很大的主观性,可能出现不同的医生会得到不同的诊断结果。同时,对图片中的图像进行分类与识别是深度学习算法中的一大重点与难点。近年来,研究人员通过深度学习算法对人脸、场景等图像进行了分类识别,并取得了较多的研究成果。同时对医学图像中的微小细节识别与分类也成为了深度学习算法中一个重要的范畴。
  针对以上情况,本文使用全卷积网络与深度残差网络等深度学习算法来实现肺结节的自动检测。在保证精度的前提下,尝试改进或寻求新的深度学习算法来挖掘病理图像的特征,最终达到较高的成功率,并提高精确度。
  1、针对胸片分类问题,首先将胸片数据集分为两类:含有肺结节的胸片和不含有肺结节的胸片。本文将直方图均衡化与直方图规定化相结合对胸片图像进行预处理,采用数据扩增的方法扩大数据集,同时在传统的卷积神经网络中加入了批量归一化层,并将网络层增加到十五层。使用改进的卷积神经网络训练网络结构能够充分地提取出图像的特征。实验效果表明通过改进的网络模型对胸片肺结节的分类识别效果较优,分类准确率为 84.2%,实验结果与传统算法和传统神经网络的实验结果对比,可知准确率有了一定的提高。其次将含有肺结节的胸片分为5类:检测非常容易、检测相对容易、检测相对困难、检测困难和检测难以发现。利用改进的卷积神经网络算法实验与测试验证,准确率分别为87.24%、85.08%、84.44%、77.04%、73.11%。
  2、针对胸片中肺结节的定位问题,由于胸片图像较模糊,肋骨的伪影使得胸片中肺结节的位置不容易辨认,本文使用两种算法对肺结节的位置进行确定。算法一使用传统的算法进行定位。使用图像锐化算法对胸片影像预处理,增强胸片中肺结节的灰度值,使用斑点检测算法对肺结节标记识别。算法二使用深度残差网络算法进行定位。首先用形态学图像处理算法将胸片数据集进行预处理,减少伪影对胸片肺结节位置的干扰;其次使用深度残差网络对胸片中的肺结节进行定位。经过实验验证,使用传统算法定位准确率为 74.3%,使用残差网络定位的准确率为 88.14%,其中在检测非常容易程度的胸片中,肺结节位置的准确率达到91.67%。
其他文献
骨骼肌是维持机体运动的重要器官,也是生物体含量最多的组织,在人类中占据了40%的含量。骨骼肌容易受到损伤,已知的外界因素如:低温、穿刺、电感、过度运动;或疾病因素如:肌萎缩症、神经性病变等都会对骨骼肌造成损伤。如果不及时进行修复,则会造成运动障碍、肌肉大量缺失甚至死亡等严重结果。肌肉星型细胞(satellite cell)的存在使得骨骼肌具有自我修复的能力,星型细胞经过自我扩增后经历成肌分化、融合
学位
池蝶蚌(Hyriopsis schlegelii)原产于日本琵琶湖,1997年引入中国,是目前中国的重要育珠对象之一。经我们的前期研究发现:池蝶蚌在性腺发育过程中12月龄后就出现明显的性别分化,但在28月龄时出现雌雄同体现象,发育为雄性的个体其雌性生殖腺细胞凋亡,直至完全退化,发育为雌性个体的其雄性生殖腺也是如此。这说明一定有某些机制控制生殖细胞的凋亡,并最终决定着池蝶蚌的性别分化。为揭示这一科学
学位
肺腺癌是一种动态多样的疾病,无论是发病率还是死亡率都居于恶性肿瘤的前列。在临床上分为四个阶段,早期缺乏特异性状,很难进行准确诊断。肺腺癌的发生发展过程中需要多种基因和蛋白质的调控参与。本论文基于多平台芯片数据,利用多种生物信息学方法对肺腺癌不同阶段的基因表达和功能进行分析研究。  本论文在ArrayExpress数据库下载全部关于肺腺癌分期的多平台基因芯片表达谱数据,对不同平台表达谱数据进行质量控
学位
酿酒酵母是第一个完成基因组测序的单细胞真核生物。相对于较为复杂的人类基因组来说,因为它的基因结构与组成相对简单,所以酿酒酵母常作为研究功能基因组学的重要模式生物。  本论文以酿酒酵母基因组作为研究对象,利用酿酒酵母细胞周期表达数据,在细胞周期的4个不同阶段(G1期、S期、G2期和M期),统计分析基因表达水平与基因序列特征(密码子使用偏好,折叠自由能)、基因功能之间的关系。同时,利用基因共表达网络的
学位
颈链与马达头部的对接是驱动蛋白的发力过程,颈链对接的驱动力来源于ATP与驱动蛋白核苷酸结合位点的结合。颈链与核苷酸结合位点分别位于驱动蛋白马达头部的两侧,由中心β片带动的马达头部的转动在核苷酸结合位点与颈链之间起到了传递力和放大构象变化的作用。α4螺旋是驱动蛋白马达头部最长的α螺旋结构,是马达头部重要的微管结合位点。α4螺旋具有双亲特性,亲水的带电、极性氨基酸大多分布于螺旋下侧与微管的接触面上,疏
学位
驱动蛋白是分子马达的一种,是真核生物中不可缺少的一种蛋白质。驱动蛋白能够携带细胞器以及生物大分子沿着微管快速行走,并且准确地将这些“货物”送到所需要的地方。驱动蛋白沿着微管行走的力产生机制是生物学和生物物理学领域中最前沿的课题之一。驱动蛋白沿着微管行走产生力的关键元件是颈链。颈链向马达头部的对接直接驱动了驱动蛋白在微管上的行走。驱动蛋白的颈链是一条由约14个氨基酸组成的β条带,主要分为三个部分:起
学位
火焰气相沉积法(FCVD)具有工艺简单、成本较低、产品纯度高、球形度高、粒径可控的优点,是近年来纳米颗粒材料,特别是纳米陶瓷颗粒材料研究与开发的主要制备术之一。实验与理论研究表明尺寸与形貌影响和决定了纳米颗粒的结构、电、光、流动、烧结等性能及TiO2光催化特性。本文研究了工业丙烷/空气火焰CVD法制备纳米TiO2颗粒材料的尺寸特征,从产品的TEM照片得到了不同操作条件下16个样品的颗粒积累尺寸分布
人脸检测是进行人脸分析的第一步,其指的是判断给定图像中是否存在人脸,若存在则标记出人脸的位置。虽然传统的算法能够较好的检测出正面人脸图像,但由于肤色、表情、遮挡、光照等因素影响或在其他复杂环境下,并不能达到预期的效果。由于卷积网络能够自动提取特征,降低外在因素所带来的影响,越来越多的学者将卷积神经网络应用于人脸检测中。但大多数准确率高的算法网络层数都较多或使用复杂的级联结构,需要大量的训练时间,实
近年来,我国人均汽车保有量不断上升,随之出现了交通拥堵、交通事故及空气污染等诸多社会问题,尤其在城市区域这些问题更为严重。为缓解这些问题带来的压力,需要车辆安全且高效地在市区行驶。随着自动驾驶技术的发展,在可预见的未来,自动驾驶车辆将占据汽车市场的重要席位。为此,本文研究城市路网环境中自动驾驶车辆的路径规划问题,其中主要包含两部分:全局路径规划和局部路径规划。前者建立所要规划路径的框架,后者弥补其
学位
多自主体系统的协同控制研究不仅有助于揭示生物群集行为的内在机理,还能有助于解决多机器人编队、智能电网等实际工程应用问题。然而,许多自然现象或实际系统不能用经典的整数阶微积分动力学框架来?述,而采用分数阶微积分模型能够更加科学的刻画其物理与动力学过程以及更加精确的反映其系统特性,所以分数阶多自主体系统的协同控制研究引起了国内外学者的广泛关注。然而,由于信道传输带宽的有限、外界环境的干扰以及控制器的设