[發(fā)明專利]基于深度學(xué)習(xí)的處理眼底圖像的方法和裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610992731.8
• 申請日: 2016-11-11
• 公開（公告）號: CN108095683A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白海龍;丁鵬;王璋;徐通
• 申請（專利權(quán)）人: 北京羽醫(yī)甘藍(lán)信息技術(shù)有限公司
• 主分類號: A61B3/12
• 分類號: A61B3/12;A61B3/14;G06T7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供一種準(zhǔn)確可靠的基于深度學(xué)習(xí)的處理眼底圖像的方法和裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題。本發(fā)明的基于深度學(xué)習(xí)的處理眼底圖像的方法，包括：獲取多個(gè)原始樣本眼底圖像以及對應(yīng)的病變等級參數(shù)；對多個(gè)原始樣本眼底圖像進(jìn)行圖像預(yù)處理操作和圖像數(shù)據(jù)增強(qiáng)操作，得到多個(gè)訓(xùn)練樣本眼底圖像；對多個(gè)訓(xùn)練樣本眼底圖像以及對應(yīng)的病變等級參數(shù)進(jìn)行深度網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，得到眼底病變等級識(shí)別模型；將測試眼底圖像輸入眼底病變等級識(shí)別模型，得到病變等級識(shí)別結(jié)果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)領(lǐng)域，特別地涉及一種基于深度學(xué)習(xí)的處理眼底圖像的方法和裝置。

背景技術(shù)

糖尿病性視網(wǎng)膜病變是糖尿病的微血管并發(fā)癥之一。慢性高血糖損壞視網(wǎng)膜毛細(xì)血管，導(dǎo)致毛細(xì)血管滲漏和堵塞，進(jìn)而造成視力減退甚至失明。在2015年，全球糖尿病患病人數(shù)高達(dá)4.15億，其中，9300萬患者視力受到不同程度的糖尿病性視網(wǎng)膜病變影響。如果及時(shí)接受診斷和治療，糖尿病性視網(wǎng)膜病變患者的視力損傷通?？梢詼p緩甚至逆轉(zhuǎn)。然而，由于該病早期癥狀不明顯，大多數(shù)患者沒能及時(shí)主動(dòng)就診而錯(cuò)過治療的最佳時(shí)機(jī)。

目前，臨床上糖尿病性視網(wǎng)膜病變的檢測仍然需要由經(jīng)過專業(yè)訓(xùn)練的醫(yī)師通過人工檢查病人的眼底照片來完成。該過程較為耗時(shí)，病人往往在拍攝眼底照片的一到兩天后才可以獲得診斷結(jié)果，易造成治療延誤。另外，可用于糖尿病性視網(wǎng)膜病變檢測的醫(yī)療資源較稀缺且分配不均勻，全世界只有約20萬眼科醫(yī)生，遠(yuǎn)不足對所有糖尿病患者進(jìn)行定期眼科檢查，而3/4的糖尿病患者又生活在醫(yī)療資源嚴(yán)重匱乏的低中等收入國家。隨著糖尿病患者數(shù)量的逐年增長，對醫(yī)療資源的需求也將日益增加。

在這種形勢下，研發(fā)可以自動(dòng)分析處理眼底照片并對糖尿病性視網(wǎng)膜病變進(jìn)行篩查的計(jì)算機(jī)算法的需求變得迫切。現(xiàn)有的糖尿病性視網(wǎng)膜病變自動(dòng)篩查技術(shù)方案主要從形態(tài)學(xué)上對病變特征進(jìn)行檢測，大致可分為三步：

首先，進(jìn)行圖像預(yù)處理。使用直方圖均衡化對視網(wǎng)膜圖像進(jìn)行顏色和亮度進(jìn)行歸一化處理，使曝光和對比度均勻，保證被處理圖像的穩(wěn)定性。

其次，進(jìn)行眼底解剖結(jié)構(gòu)分割。分割視網(wǎng)膜圖像上的主要解剖結(jié)構(gòu)，如視盤和視網(wǎng)膜血管，排除這些結(jié)構(gòu)對下一步處理中病變檢測的干擾。視盤分割一般采用閾值分割或區(qū)域生長分割算法，比較圖像上每個(gè)像素與鄰近像素的亮度差異，若差異值小于某個(gè)閾值，則這些像素被劃為同一區(qū)域。分割結(jié)束后圖像中亮度最大的區(qū)域被識(shí)別為視盤。血管分割一般采用邊緣檢測或簡單的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法。

然后，進(jìn)行視網(wǎng)膜病變檢測。對于視網(wǎng)膜病變的檢測主要包括微血管瘤，出血點(diǎn)和滲出的檢測。在圖像上，微血管瘤為小尺寸圓形紅點(diǎn)，出血點(diǎn)為尺寸較大的點(diǎn)狀、片狀或火焰狀紅色區(qū)域，滲出為亮度較大邊緣較明顯的黃色或白色區(qū)域，呈不同形狀、尺寸。微血管瘤和出血點(diǎn)在顏色上與視網(wǎng)膜血管相近，滲出在顏色和亮度上與視盤相近，因此在檢測這些病變之前需剔除視網(wǎng)膜解剖結(jié)構(gòu)的影響。剔除視網(wǎng)膜解剖結(jié)構(gòu)影響之后，微血管瘤和出血點(diǎn)這些紅色特征多在綠色通道下檢測，而滲出則多在亮度通道下檢測。檢測出的病變特征可用于對糖尿病性視網(wǎng)膜病變程度進(jìn)行粗略的分級。

現(xiàn)有技術(shù)方案基于由特定視網(wǎng)膜照相機(jī)采集的圖像，并且要求圖像中視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)和病變特征清晰明顯，因此僅適用于由特定視網(wǎng)膜相機(jī)拍攝的散瞳后的眼底圖像或成像質(zhì)量較高的免散瞳圖像。臨床上實(shí)際使用的視網(wǎng)膜相機(jī)品牌型號不同，采集的圖像在色彩、曝光、對比度和清晰度上迥異，而且大部分為免散瞳圖像。這些條件使得現(xiàn)有技術(shù)方案不能在臨床上有良好的表現(xiàn)。