基于注意力机制的U-Net在脑肿瘤磁共振图像分割中的应用

简介：
本研究探讨了将注意力机制融入U-Net架构，以提升对脑肿瘤MRI图像的自动分割精度与效率，为临床诊断提供更可靠的依据。 为了应对全卷积神经网络在图像分割过程中出现的信息丢失以及对固定权重的依赖导致精度降低的问题，我们改进了U-Net结构，并将其应用于脑肿瘤磁共振（MR）图像的分割任务中。 具体而言，在U-Net的收缩路径部分引入注意力模块，使得不同尺寸卷积层之间的权重分布更加合理。这不仅有助于利用空间信息和上下文信息，还增强了网络模型在处理复杂医学影像时的表现力。同时，我们用残差紧密模块替代了原有的基本卷积层结构，以期从输入数据中提取出更丰富的特征，并进一步促进整个神经网络的训练收敛过程。 为了验证改进后的U-Net架构的有效性与实用性，在BraTS（The Brain Tumor Image Segmentation Challenge）提供的标准脑肿瘤MR图像数据库上进行了实验。通过计算Dice分数来评估模型在不同区域的分割准确度，最终结果表明：对于整个肿瘤区域、核心部分以及增强区分别达到了0.9056分、0.7982分和0.7861分的成绩。 综合以上分析可以看出，在改进后的U-Net框架下进行脑部MR图像处理能够显著提升分割精度与效率。