本技术涉及一种基于扩散模型的医学图像异常检测方法,属于医学图像异常检测领域。该方法包括:S1:获取医学图像,包括健康样本和异常样本;S2:构建Mem‑DDPM模型,包括扩散模型块和记忆模块;S3:训练Mem‑DDPM模型:以无监督的方式只使用健康样本同时训练扩散模型和记忆模块;S4:在测试中,固定记忆模块的参数不变,将待检测医学图像输入至训练好的Mem‑DDPM模型,筛选出待检测图像中的异常地方。本发明能提高医学图像异常检测的准确性。
背景技术
随着现代医学影像技术的发展,如X射线、计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)、超声成像和核医学成像等,医疗数据量迅速增加,医学影像已经成为临床诊断、治疗规划和疗效评估的重要工具。尽管这些技术为疾病的早期检测提供了非侵入性的手段,但大量的影像数据也给医学专家带来了巨大的工作负担。异常检测技术的出现,旨在通过自动化的方式帮助医学影像专家快速、准确地识别病变,提升工作效率。传统的医学图像处理方法依赖于图像分割、特征提取和分类等步骤,这些方法对专家经验和手工设计的特征强依赖,且对于复杂图像中的异常情况,表现出局限性。同时考虑医学图像的隐私性和成本,无法大规模图像标注,有监督学习依赖大量的标注数据,而在医学图像领域,标注异常区域或病灶往往需要专业的医学知识,标注过程费时费力且昂贵,同时有监督方法通常是针对特定类型的异常进行训练,而在实际中,未见过的异常或罕见病症往往不在训练数据中,导致模型无法有效识别。在医学影像中常遇到的问题是数据不平衡,即正常样本远多于异常样本,导致有监督模型对异常的检测能力不强。随着人工智能特别是深度学习技术的突破,卷积神经网络(CNN)、生成对抗网络(GAN)、对比学习等方法被引入医学图像处理领域。这些算法不再依赖于手工设计的特征,而是能够从大量的图像数据中自动学习到有效的特征表征,大大提升了异常检测的准确性。
自动编码器(AE)和变分自动编码器(VAE)在训练过程中表现出稳定性且推理速度较快,但它们的模糊重建效果限制了其在无监督异常检测中的有效性。AnoGAN是最早用于异常检测的GAN之一,AnoGAN通过生成对抗网络(GAN)学习正常图像的分布,然后通过反向传播生成与测试图像相似的“正常”图像,并通过像素和特征差异来检测异常。细化过程需要数百次反向传播迭代,导致推理速度缓慢。DDPM(去噪扩散模型)方法通过向输入图像引入噪声,然后利用训练好的模型去除噪声并重建原始图像。与大多数基于自动编码器的方法不同,DDPM在其隐藏表示中保留了空间信息,这对于图像生成过程至关重要。在医学影像的最新研究中,DDPM表现出可扩展且稳定的训练特性,并通过分类器引导生成高质量、清晰的图像。但是DDPM扩散模型生成的样本质量不够稳定,可能出现噪声过多或细节模糊的问题,同时在异常分割检测的性能还不够令人满意。因此,本发明亟需一种新的能用于医学图像的异常检测方法,既能在重构中生成清晰高质量的重构图像提升异常检测精度,又能应对训练模型时遇到的样本不均衡问题。
实现思路