结合多通道注意力的糖尿病性视网膜病变分级

• 作者: 顾婷菲 郝鹏翼 白琮 柳宁
• 来源期刊: 中国图象图形学报
• 关键词: 糖尿病性视网膜病变(DR) 病变分级 细粒度分级 深度学习 多通道注意力选择机制 局部特征提取
• 年，卷（期）: 2021,（7）
• 所属期刊栏目: 医学图像处理|Medical Image Processing
• 页码范围: 1726-1736
• 页数: 11页
• 分类号: TP391
• 语种: 中文

摘要

目的 糖尿病性视网膜病变(diabetic retinopathy,DR)是一种常见的致盲性视网膜疾病,需要患者在早期就能够被诊断并接受治疗,否则将会造成永久性的视力丧失.能否检测到视网膜图像中的微小病变如微血管瘤,是糖尿病性视网膜病变分级的关键.然而这些病变过于细小导致使用一般方法难以正确地辨别.为了解决这一问题,本文提出了一种基于多通道注意力选择机制的细粒度分级方法(fine-grained grading method based on multi-channel attention selection,FGMAS)用于糖尿病性视网膜病变的分级.方法 该方法结合了细粒度分类方法和多通道注意力选择机制,通过获取局部特征提升分级的准确度.此外考虑到每一层通道特征信息量与分类置信度的关系,本文引入了排序损失以优化每一层通道的信息量,用于获取更加具有信息量的局部区域.结果 使用两个公开的视网膜数据集(Kaggle和Messidor)来评估提出的细粒度分级方法和多通道注意力选择机制的有效性.实验结果表明:FGMAS在Kaggle数据集上进行的五级分类任务中相较于现有方法,在平均准确度(average of classifica-tion accuracy,ACA)上取得了 3.4％～10.4％的提升.尤其是对于病变点最小的1级病变,准确率提升了 11％～18.9％.此外,本文使用FGMAS在Messidor数据集上进行二分类任务.在推荐转诊/不推荐转诊分类上FGMAS得到的准确度(accuracy,Acc)为0.912,比现有方法提升了 0.1％～1.9％,同时AUC(area under the curve)为0.962,比现有方法提升了 0.5％～9.9％;在正常/不正常分类上FGMAS得到的准确度为0.909,比现有方法提升了2.9％～8.8％,AUC为0.950,比现有方法提升了 0.4％～8.9％.实验结果表明,本文方法在五分类和二分类上均优于现有方法.结论 本文所提细粒度分级模型,综合了细粒度提取局部区域的思路以及多通道注意力选择机制,可以获得较为准确的分级结果.