[發(fā)明專利]用于皮膚病診斷的光譜檢測(cè)系統(tǒng)和分類器模型構(gòu)建方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711450455.3
• 申請(qǐng)日: 2017-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN108272437A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張周鋒;胡炳樑;于濤;張兆會(huì);劉宏;杜劍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): A61B5/00
• 分類號(hào): A61B5/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 楊引雪

為了解決現(xiàn)有皮膚疾病診斷技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種非創(chuàng)傷性、可在線快速診斷的用于皮膚病診斷的光譜檢測(cè)系統(tǒng)和分類器模型構(gòu)建方法，可獲取被診斷皮膚組織的一維光譜信息和兩維空間圖像信息，利用獲取的光譜信息實(shí)現(xiàn)對(duì)病變組織的快速識(shí)別與分類，利用圖像信息進(jìn)行病變組織的準(zhǔn)確定位，為皮膚疾病尤其是皮膚黑色素瘤的診斷提供了一種全新的技術(shù)途徑。本發(fā)明考慮到正常組織與病變組織在光譜信息上具有較強(qiáng)的差異性，通過采集皮膚病變區(qū)域圖像，基于組織光譜特征進(jìn)行病變識(shí)別，對(duì)成像數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理即可得出識(shí)別結(jié)果，能夠快速定位病變組織與病變位置，同時(shí)避免了人為識(shí)別造成的偏差。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于皮膚病診斷的光譜檢測(cè)系統(tǒng)和分類器模型構(gòu)建方法。

背景技術(shù)

目前臨床中對(duì)皮膚疾病以及黑色素瘤的早期篩查中，皮膚疾病的診斷主要依賴于皮膚鏡觀察或組織病理學(xué)的切片。其中，皮膚鏡觀察是一種被廣泛使用的技術(shù)，臨床醫(yī)生通過皮膚鏡這種無創(chuàng)性顯微技術(shù)來觀察皮膚表面的細(xì)微結(jié)構(gòu)、顏色變化以及色素網(wǎng)結(jié)構(gòu)而作出診斷，不同醫(yī)師得到的診斷結(jié)果可能會(huì)不同，可靠性相對(duì)較低。基于組織病理學(xué)切片的診斷技術(shù)，其診斷結(jié)果較肉眼或皮膚鏡觀察更可靠，但是該技術(shù)是一種有創(chuàng)傷性的篩查方法，難以實(shí)現(xiàn)在線快速診斷，而且盲目實(shí)施會(huì)增加病人的痛苦，并且會(huì)給病人的外在美帶來一定的負(fù)面影響。

發(fā)明內(nèi)容

基于上述背景，為了解決現(xiàn)有皮膚疾病診斷技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種非創(chuàng)傷性、可在線快速診斷的用于皮膚病診斷的光譜檢測(cè)系統(tǒng)和分類器模型構(gòu)建方法，可獲取被診斷皮膚組織的一維光譜信息和兩維空間圖像信息，利用獲取的光譜信息實(shí)現(xiàn)對(duì)病變組織的快速識(shí)別與分類，利用圖像信息進(jìn)行病變組織的準(zhǔn)確定位，為皮膚疾病尤其是皮膚黑色素瘤的診斷提供了一種全新的技術(shù)途徑。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

用于皮膚病診斷的光譜檢測(cè)系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)主機(jī)和控制器；其特殊之處在于：還包括直線運(yùn)動(dòng)裝置、光譜成像儀、照明系統(tǒng)和支架；

控制器與直線運(yùn)動(dòng)裝置、光譜成像儀以及計(jì)算機(jī)主機(jī)均相連；

直線運(yùn)動(dòng)裝置安裝在支架上部，支架下部有足夠放置病人待診斷部位的空間；

光譜成像儀固定安裝在直線運(yùn)動(dòng)裝置上；

照明系統(tǒng)用于對(duì)病人待診斷部位進(jìn)行均勻照明；

計(jì)算機(jī)主機(jī)上安裝有用于對(duì)皮膚疾病診斷的分類器模型，所述分類器模型是按照下述步驟構(gòu)建的：

步驟1、采集正常皮膚組織與病變皮膚組織的光譜圖像；

步驟2、對(duì)步驟1采集的光譜圖像進(jìn)行預(yù)處理，以消除圖像噪聲及基線漂移的影響；

步驟3、對(duì)預(yù)處理后的光譜圖像進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，包括裁剪圖像大小、去除圖像噪聲處理；

步驟4、將標(biāo)準(zhǔn)化處理后的光譜圖像作為原始皮膚數(shù)據(jù)，并劃分為訓(xùn)練集和測(cè)試集；

步驟5：構(gòu)建分類模型；

5.1對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的所有樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行二階導(dǎo)數(shù)處理，獲取所述原始皮膚數(shù)據(jù)的一維光譜特征；

5.2將訓(xùn)練集輸入三維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，提取皮膚組織的光譜-圖像特征；

5.3將三維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)到的特征與步驟5.1得到的一維光譜特征進(jìn)行特征融合，完成整個(gè)分類模型的構(gòu)建；

上述步驟5.1和5.2可并行進(jìn)行；

步驟6、將測(cè)試集中的樣本輸入步驟5構(gòu)建好的分類器模型，得到皮膚疾病的分類結(jié)果并保存。

進(jìn)一步地，上述光譜檢測(cè)系統(tǒng)還包括位于直線運(yùn)動(dòng)裝置下方并與其相對(duì)設(shè)置的載物臺(tái)。