基于深度学习的秀丽隐杆线虫显微图像分割方法

• 作者: 刘俊 曾招鑫
• 来源期刊: 计算机应用
• 学科: 工学
• 关键词: 秀丽隐杆线虫 图像分割 深度学习 掩模区域卷积神经网络 特征融合 大幅度软最大损失
• 年，卷（期）: 2020,（5）
• 所属期刊栏目: 虚拟现实与多媒体计算
• 页码范围: 1453-1459
• 页数: 7页
• 分类号: TP183
• 字数: 7257字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2019091683

摘要

利用计算机实现自动、准确的秀丽隐杆线虫(C.elegans)的各项形态学参数分析,至关重要的是从显微图像上分割出线虫体态,但由于显微镜下的图像噪声较多,线虫边缘像素与周围环境相似,而且线虫的体态具有鞭毛和其他附着物需要分离,多方面因素导致设计一个鲁棒性的C.elegans分割算法仍然面临着挑战.针对这些问题,提出了一种基于深度学习的线虫分割方法,通过训练掩模区域卷积神经网络(Mask R-CNN)学习线虫形态特征实现自动分割.首先,通过改进多级特征池化将高级语义特征与低级边缘特征融合,结合大幅度软最大损失(LMSL)损失算法改进损失计算;然后,改进非极大值抑制;最后,引入全连接融合分支等方法对分割结果进行进一步优化.实验结果表明,相比原始的Mask R-CNN,该方法平均精确率(AP)提升了4.3个百分点,平均交并比(mIOU)提升了4个百分点.表明所提出的深度学习分割方法能够有效提高分割准确率,在显微图像中更加精确地分割出线虫体.