[發(fā)明專利]一種基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的食管癌病理圖像自動甄別裝置及其甄別方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201811022872.2
• 申請日: 2018-09-03
• 公開（公告）號: CN109086836A
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 相林;李冠男;馬甲林
• 申請（專利權(quán)）人: 淮陰工學(xué)院
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06N3/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的食管癌病理圖像自動甄別裝置，其特征在于：包括

圖像采集模塊，采集食管腫瘤組織病理圖像，構(gòu)建食管癌病理切片圖像庫；

圖像處理模塊，對各圖像庫中的病理圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、縮放、鏡像及其組合操作，按良性或者惡性標(biāo)注標(biāo)簽并分成良性腫瘤圖像數(shù)據(jù)集BD和惡性腫瘤圖像數(shù)據(jù)集MD；

數(shù)據(jù)存儲模塊，將經(jīng)由圖像處理模塊處理得到的數(shù)據(jù)集BD和MD中的圖像進(jìn)行合并，完成數(shù)據(jù)集的擴(kuò)充，對擴(kuò)充后的預(yù)訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)病理圖像數(shù)據(jù)集BH和擴(kuò)充后的食管癌病理圖像數(shù)據(jù)集EC進(jìn)行存儲；

遷移學(xué)習(xí)模塊，利用數(shù)據(jù)存儲模塊中的數(shù)據(jù)集BH進(jìn)行遷移學(xué)習(xí)，得到深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的初始化結(jié)構(gòu)和權(quán)值；

網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練模塊，以數(shù)據(jù)集BH遷移學(xué)習(xí)得到的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和權(quán)值作初值，用擴(kuò)充后的食管癌病理圖像數(shù)據(jù)集EC對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有監(jiān)督訓(xùn)練，并對參數(shù)進(jìn)行微調(diào)，獲得適于判別食管癌圖像的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和權(quán)值；

甄別模塊，在訓(xùn)練好的食管癌病理切片圖像集網(wǎng)絡(luò)上，將其測試集圖像輸入網(wǎng)絡(luò)，檢測裝置對病理圖片的判別能力，再將待診斷的圖片輸入網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)判別給出良性或惡性腫瘤的判別結(jié)果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的食管癌病理圖像自動甄別裝置，其特征在于：所述的圖像采集模塊對食管癌病理影像進(jìn)行采集，包括鱗狀細(xì)胞癌、腺癌兩種類型食管癌，以及食管、賁門粘膜組織慢性炎癥的病理切片圖像，存儲到構(gòu)建的食管癌病理切片圖像庫中。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的食管癌病理圖像自動甄別裝置，其特征在于：所述的圖像處理模塊用高清晰度全自動彩色圖像分析系統(tǒng)采集并對陽性染色面積及染色強(qiáng)度進(jìn)行分析，采用雙盲法判讀結(jié)果，由兩位病理醫(yī)師獨立讀片評定，根據(jù)評定的良、惡性結(jié)果，將對應(yīng)的圖片標(biāo)注良(B)、惡(M)標(biāo)簽，構(gòu)建病理圖片庫，再對圖像庫中的圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、縮放、鏡像操作及其組合操作對圖片庫擴(kuò)充，并根據(jù)標(biāo)簽，將變換后的圖像分別存入對應(yīng)的良性腫瘤圖像數(shù)據(jù)集BD和惡性腫瘤圖像數(shù)據(jù)集MD。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的食管癌病理圖像自動甄別裝置，其特征在于：所述旋轉(zhuǎn)、縮放、鏡像操作及其組合操作包括：

(1)圖像旋轉(zhuǎn)操作：

(11)以圖像的中心為原點，以圖像旋轉(zhuǎn)前后的夾角為旋轉(zhuǎn)角度，將圖像沿中心分別旋轉(zhuǎn)±90°、±180°、±270°，若旋轉(zhuǎn)的角度大于0°，按照逆時針方向旋轉(zhuǎn)，小于0°，按順時針方向旋轉(zhuǎn)；

(12)利用最近鄰法對旋轉(zhuǎn)后的圖像進(jìn)行鄰域插值，以保證旋轉(zhuǎn)后生成的圖像完整；

(13)根據(jù)圖片標(biāo)注的良性或惡性標(biāo)簽，將旋轉(zhuǎn)后的圖像，分別存入對應(yīng)的良性腫瘤圖像數(shù)據(jù)集BD和惡性腫瘤圖像數(shù)據(jù)集MD；

(2)圖像縮放操作:

(21)以雙線性插值的方式對圖像的行、列插值，實現(xiàn)對圖像沿x軸和y軸方向同時按比例縮小、按比例放大，以清晰顯示為準(zhǔn)；

(22)將縮放后的圖像，按標(biāo)簽存入良性腫瘤圖像數(shù)據(jù)集BD或惡性腫瘤圖像數(shù)據(jù)集MD；

(3)鏡像操作：

(31)以豎直中線為中心軸左右對換，對圖像進(jìn)行水平鏡像操作；

(32)以水平中線為中心軸上下對換，對圖像進(jìn)行垂直鏡像操作；

(33)將鏡像操作后的圖像，按標(biāo)簽存入良性腫瘤圖像數(shù)據(jù)集BD或惡性腫瘤圖像數(shù)據(jù)集MD；

(4)對縮放后的圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作，旋轉(zhuǎn)角度分別設(shè)定為±90°、±180°、±270°，再按標(biāo)簽存入良性腫瘤圖像數(shù)據(jù)集BD或惡性腫瘤圖像數(shù)據(jù)集MD；

(5)對縮放后的圖像進(jìn)行鏡像操作，再按標(biāo)簽存入良性腫瘤圖像數(shù)據(jù)集BD或惡性腫瘤圖像數(shù)據(jù)集MD；

(6)將良性腫瘤圖像數(shù)據(jù)集BD和惡性腫瘤圖像數(shù)據(jù)集MD中的圖像合并為擴(kuò)充后的數(shù)據(jù)集。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的食管癌病理圖像自動甄別裝置，其特征在于：所述的預(yù)訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)病理圖像庫包括BreaKHis乳腺癌病理圖像庫。