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李钧玮,陈波
摘要: 针对医学图像分割中边界毛刺、内部空洞以及背景假阳性等问题,提出一种多尺度金字塔自适应Wasserstein几何约束损失函数(multi-scale pyramid adaptive Wasserstein geometric constraints loss, PAW)。首先,基于最优传输理论构建Wasserstein区域拟合项,通过多尺度窗口对预测区域与真实区域的统计分布差异进行约束,提升区域内部一致性;其次,引入前景—背景自适应回退机制,在局部前景信息不足时利用全局统计信息提供稳定约束,降低背景噪声干扰;再次,设计结构感知门控机制,根据边界梯度信息动态调整轮廓约束强度,增强分割边界的连续性与稳定性。在CAMUS(Cardiac Acquisitions for Multi-structure Ultrasound Segmentation)、ISIC2017(International Skin Imaging Collaboration 2017)和ACDC(Automated Cardiac Diagnosis Challenge)三个公开医学图像分割数据集上进行实验验证。结果表明,在CAMUS数据集上,TransUNet引入PAW后mDice由0.896提升至0.902,提高0.6个百分点;mBIoU由0.721提升至0.734,提高1.3个百分点,mHD95由14.595降低至14.084。与Topology-Aware Loss、Region-wise Loss和Robust T-Loss等几何约束损失相比,PAW在mIoU、mDice和mBIoU等指标上取得更优综合性能。实验结果表明,PAW能够有效融合区域统计约束与边界几何约束,为低对比度、高噪声医学图像分割提供了一种有效的损失函数设计方法。
中图分类号: