本技术公开了一种基于基础模型辅助半监督学习的医学图像分割方法及系统。在医学图像分割任务中,本发明通过引入视觉基础模型Segment Anything Model(SAM)与U‑Net模型相结合的创新方法,显著提升了标注精度和分割效果。与现有的半监督学习方法相比,本发明通过引入可靠性评分机制和前景冲突处理策略,解决了低质量伪标签的问题,并通过区域交换策略有效利用了不可靠图像。最终,本发明为解决医学图像分割中的伪标签质量不高和数据标注成本高的问题提供了新的解决方案,极大地提高了医学图像分割的性能,并在多个基准数据集上展示了优越的分割效果。
背景技术
近年来,医学图像分割在疾病诊断、定量分析和治疗规划中提供了重要的信息,有效提高了医生的工作效率和准确性。尽管深度学习技术在医学图像分割领域取得了一定的成功,但传统的医学图像分割方法通常依赖于大量高质量的标注数据进行训练,这些标注数据的获取成本极为高昂。医学图像的标注需要专业的知识和丰富的经验,且常常受限于数据的可用性和隐私政策。特别是在三维体积医学成像模式(如CT和MRI)中,每一层切片都需要精细描绘,这大大增加了人工标注的工作量。
为了解决这一挑战,半监督学习(SSL)在医学图像分割中得到了广泛应用。现有的SSL方法能够有效利用大量未标注的数据来增强模型的泛化能力,通常包括两种训练流程:一致性正则化和伪标签生成。然而,这些方法在极少量标注数据的情况下,表现与完全监督学习方法仍存在显著的性能差距。这一差距主要源于不适应的扰动和低质量的伪标签,这导致了决策边界的不准确,进而影响了模型的学习质量。此外,传统模型(如U-Net)的过度依赖可能无法有效应对复杂的分割问题。
近年来,以Segment Anything Model(SAM)为代表的视觉基础模型在图像分割领域中展示了卓越的泛化能力,吸引了大量研究关注。虽然SAM经过微调后能够完成医学图像分割任务,但其性能仍不如传统的半监督方法。考虑到SAM可以作为先验信息提供有用的标签,它可能与SSL方法结合,进一步提升医学图像分割的性能。然而,目前将SAM的优秀泛化能力应用于医学图像分割的半监督学习方法仍处于探索阶段。
现有方法在处理医学图像分割时主要存在以下问题:
低质量伪标签:现有的半监督学习方法在生成伪标签时,由于伪标签的质量较低,导致模型的决策边界不够精确,从而影响了学习的质量和分割效果。
复杂分割问题的应对不足:传统方法在应对复杂的医学图像分割问题时,尤其是在极少量标注数据的情况下,表现出较为显著的性能下降,无法满足实际应用中的要求。
因此,设计一个能够有效结合视觉基础模型(如SAM)与半监督学习方法的医学图像分割方法,以应对上述挑战,提高医学图像分割的性能,是目前亟待解决的技术问题。
实现思路