基于生成对抗网络的病理图像分析及应用

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:dyyangcheng
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
病理诊断是癌症确诊的“金标准”。近些年数字病理技术普及和计算机技术快速发展促进计算机辅助病理诊断的发展,目前已有很多病理图像分析相关研究通过计算机来实现,在本文中主要的研究内容为病理图像的细胞核检测以及组织分割。但是目前病理图像的分析大多基于卷积神经网络,没有考虑到病理图像的高阶一致性。基于目前研究方法中所存在的问题,本文提出了基于生成对抗网络的病理图像分析研究方法用于解决病理图像细胞核检测和组织分割的高阶一致性问题,主要的研究工作如下:
  1. 研究分析现有的病理图像细胞核检测模型,在此基础上提出了基于生成对抗网络的病理图像细胞核检测模型,将图像的整体一致性融入到病理图像细胞核检测研究中,并改进生成器以进一步提高细胞核检测效果。具体如下,模型以条件生成对抗网络模型为基本框架,生成器用于生成细胞核检测的概率图,判别器判断生成的概率图是否够真。该模型不仅仅是对每一个像素进行预测,还考虑了像素之间的联系,判别器将病理图像作为一个整体,使得在对病理图像进行细胞核检测时,有整体结构一致性判断,进而提升细胞核检测的效果。此外,本文提出将U-Net和残差注意力模型进行融合得到新的生成器RAU-Net,对生成器进行改进得到更好的特征进而提升细胞核检测的效果。本文最终提出的细胞核检测模型为RAGAN,通过实验验证了模型对病理图像细胞核检测结果的提升。
  2. 研究分析了现有的病理图像组织分割模型,在此基础上提出了基于生成对抗网络的病理图像组织分割,将图像的整体一致性融入到病理图像分割研究中。在基于条件生成对抗网络模型的病理图像分割中,将残差网络和双重注意力模型进行融合得到的DANet作为组织分割的生成器,本文最终提出的分割模型为DAGAN,其中生成器用于生成病理图像的组织分割图,判别器用于判断生成的分割图是否够真。该算法能够使得在对病理图像进行分割时,有整体结构一致性判断,从而能够更好的进行病理图像分割。通过实验验证了模型DAGAN对病理图像分割结果的提升。
  3.将本文提出的细胞核检测算法RAGAN以及组织分割算法DAGAN进行实际应用,设计实现病理图像辅助分析系统,其能实现病理图像细胞核检测和组织分割功能以及得到定性定量的结果,使得本文提出的算法不仅具有研究意义还具有实际的使用价值。
其他文献
近年来,卷积神经网络在计算机视觉领域取得了巨大成功,其在不断提高图像分类、目标检测和图像语义分割等任务精度上限的同时,模型尺寸与运行时间也在急剧增加。由于移动端设备存在存储空间和计算能力的约束,使得现有卷积神经网络无法在这些资源受限设备上进行很好的部署和应用。在这种情况下,研究人员通过设计高效的卷积结构来代替传统网络中的标准卷积层,以达到减小模型参数量和运算量的目的,但是此类方法仍然存在模型泛化能
深度学习已经得到飞速发展,在图像识别领域,卷积神经网络的鲁棒性保证显得尤其重要。由于卷积神经网络的分布式表示特点,会对输入图像产生众多特征表示,这些特征表示中存在大量噪声信息,会严重影响网络的性能,此外由于训练数据的局限性,会影响神经网络区分非正常输入的能力。为了提高卷积神经网络的鲁棒性,我们在噪声通道选择、噪声特征过滤和防御对抗攻击三个方面分别提出了三个方法。针对噪声通道的存在而影响神经网络鲁棒
学位
随着RNA-seq产生的读段数量日益增加,读段比对成为了一个非常耗时的任务和环节。在RNA-seq分析中,准确而又有效的读段比对一直是一个难点和挑战。许多比对算法在可容忍的时间范围内采用不同的策略来为读段寻找可能的比对位置,并且为下游分析提供大量的比对信息。但是一些转录本分析任务(如转录本定量分析)只需要得知读段在转录本上的位置即可。由于转录本不含有内含子,读段可以被连续地比对到参考转录本,而不需
学位
传统的图像去模糊算法是通过估计模糊核的方式进行图像的盲去模糊,运行速度较慢,实际应用价值不大。受到近年来提出的图像到图像风格转换任务的启发,我们注意到图像的盲去模糊可以视为图像到图像的风格转换问题。所以本文着重于研究如何将生成对抗网络应用于图像的盲去模糊,同时还有研究如何在保证神经网络的去模糊质量的情况下,压缩模型大小和减少参数量。本文提出的减少生成对抗网络模型参数量的方法有两种思路,一种是设计用
监督学习通常需要大量标记样本训练模型。然而,在许多真实场景下,我们只有少量的已标记样本,以及大量的未标记样本,且标记的获取往往需要耗费大量的人力物力。主动学习通过有选择性地向专家查询对模型提升最有帮助的样本以减轻数据标注的代价,目的在于以尽可能少的代价获得性能尽可能高的模型。目前大多数现有的主动学习研究主要集中在样本选择策略上,尽管它们能够显著降低数据标注量,但数据采集的整体成本仍然较高,这其中有
学位
推荐系统通过对互联网应用中的用户、物品、上下文信息等对象进行建模,自动为用户推荐其可能感兴趣的物品,可缓解互联网时代的信息过载问题。由于推荐算法的输入特征是由多个对象的one-hot或multi-hot编码组成的,特征稀疏且维度高,因而进行特征交叉对于捕捉有用信息十分有效。同时,这些对象亦可用异构图进行表示,例如用户和物品之间的二分图、物品之间的关系图等,图结构可直观地体现对象之间的联系。本文围绕
学位
传统监督学习技术在很多领域任务取得了很好的应用效果,但监督学习假定模型具有足够充分的有标记数据来训练,并且数据标记准确可靠,该条件在很多现实任务中难以满足。在实际应用中,数据的收集和标注需要消耗高昂的成本,且人工标注的监督信息往往较为粗糙且包含噪声。弱监督学习是处理这类信息的一种主流学习方法。本文主要针对弱监督学习中标记数据缺失的问题,基于主动学习和半监督学习技术提升开集分类、深度学习和图网络学习
学位
随着数据库技术在交通、娱乐等领域的普及应用,国内外学者们开始探究如何从多维数据中筛选出满足查询需求的关键数据。而Skyline查询作为当今信息技术领域中高效的检索方案之一,能够有效地筛选出符合用户所给出的多偏好查询需求的对象点集。由于移动设备及其配套服务与设施的快速普及,各类移动应用中产生了海量的空间文本数据。针对空间文本数据中复杂的属性构成,传统Skyline查询方法在有效性、通用性等方面存在着
智能电网作为对传统电网的重大改进,通过双向的电力流和信息流连接了系统的各个组成部分,在可靠性、可用性、效率、经济收益等多方面都优于传统电网。需求响应作为智能电网管理技术中重要的组成部分,可以降低峰值需求、平滑电力供需曲线、降低系统整体开销和提高系统稳定性。现有文献中的需求响应方案设计主要着眼于优化用户的负荷分布,对用户电器的能耗模式、用户满意度、公平性和用户的用电习惯等重要因素缺乏足够的重视。针对
学位
数据不完整是web异构数据库、多关系数据库和时空数据库中普遍存在的问题。Skyline查询作为一种能够满足用户多目标决策需求的数据库操作,在多目标实时决策系统、数据挖掘、电子商务和推荐系统等领域中有着巨大的应用价值。目前非完整数据库中的Skyline查询存在着支配性丢失和结果集过小或不具参考性等问题,概率Skyline可以有效解决上述问题,因而研究非完整数据库中的概率Skyline查询具有重要的意
学位