[發(fā)明專利]一種基于改進(jìn)型編解碼網(wǎng)絡(luò)的眼底圖像視網(wǎng)膜動(dòng)脈硬化檢測(cè)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910966530.4
• 申請(qǐng)日: 2019-10-12
• 公開（公告）號(hào): CN110751636A
• 公開（公告）日: 2020-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳駿;李迪;肖志濤;耿磊;張芳;劉彥北;王雯;劉夢(mèng)佳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/00
• 分類號(hào): G06T7/00;G06T7/11
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提出了一種基于改進(jìn)型編解碼網(wǎng)絡(luò)的眼底圖像視網(wǎng)膜動(dòng)脈硬化檢測(cè)方法，該方法包括：1)收集眼科專家已診斷為視網(wǎng)膜動(dòng)脈硬化的眼底圖像，擬合眼底圖像中的病變血管，計(jì)算并統(tǒng)計(jì)反光參數(shù)以確定視網(wǎng)膜動(dòng)脈硬化檢測(cè)閾值；2)利用Inception?ResnetV2模塊和殘差注意力機(jī)制模塊改進(jìn)編解碼網(wǎng)絡(luò)，并應(yīng)用于動(dòng)脈血管及動(dòng)脈反光帶的分割；3)篩選有效區(qū)域，對(duì)有效區(qū)域進(jìn)行采樣，再利用四段高斯模型擬合得到血管灰度分布曲線，根據(jù)擬合結(jié)果計(jì)算反光參數(shù)，再與閾值進(jìn)行比較，判定患者是否患視網(wǎng)膜動(dòng)脈硬化。本發(fā)明確定了視網(wǎng)膜動(dòng)脈硬化定量檢測(cè)閾值，并利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)，解決了傳統(tǒng)方法無法準(zhǔn)確分割眼底動(dòng)靜脈血管及動(dòng)脈反光帶的問題，完成了視網(wǎng)膜動(dòng)脈硬化的檢測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于改進(jìn)型編解碼網(wǎng)絡(luò)的眼底圖像視網(wǎng)膜動(dòng)脈硬化檢測(cè)方法，解決了傳統(tǒng)方法無法準(zhǔn)確分割眼底動(dòng)靜脈血管及動(dòng)脈反光帶的問題，且減少了光線及其他眼底組織特征對(duì)動(dòng)脈反光帶分割帶來的干擾，提高了特征和梯度信息的傳輸效率，實(shí)現(xiàn)了高準(zhǔn)確率的分割，確定了視網(wǎng)膜動(dòng)脈硬化檢測(cè)閾值，實(shí)現(xiàn)了高準(zhǔn)確率視網(wǎng)膜動(dòng)脈硬化檢測(cè)。屬于圖像處理、深度學(xué)習(xí)和醫(yī)療影像等領(lǐng)域。

背景技術(shù)

視網(wǎng)膜動(dòng)脈硬化情況與全身動(dòng)脈硬化程度有關(guān)。由于眼底血管是唯一可直接進(jìn)行無創(chuàng)觀察的血管，所以定期進(jìn)行視網(wǎng)膜動(dòng)脈硬化檢測(cè)可了解全身動(dòng)脈硬化的程度，協(xié)助醫(yī)生提前對(duì)全身動(dòng)脈硬化的持續(xù)加重進(jìn)行干預(yù)。視網(wǎng)膜動(dòng)脈硬化會(huì)對(duì)眼底動(dòng)脈血管的管徑和動(dòng)脈血管反光帶的反光程度產(chǎn)生影響。目前，醫(yī)院主要使用眼底相機(jī)觀察人眼情況。當(dāng)出現(xiàn)動(dòng)脈硬化時(shí)，眼底圖像中動(dòng)脈反光帶加寬，血柱顏色變成金屬亮銅色；當(dāng)動(dòng)脈硬化持續(xù)加重時(shí)，血管呈白色銀絲反光。

臨床上，醫(yī)生憑借經(jīng)驗(yàn)觀察患者眼底圖像，根據(jù)圖中動(dòng)脈反光帶寬度相較于動(dòng)脈血管寬度是否增加、動(dòng)脈反光帶反光程度是否增強(qiáng)來判斷患者是否存在動(dòng)脈硬化，因此本發(fā)明將動(dòng)脈血管與動(dòng)脈反光帶寬度比和灰度比作為動(dòng)脈硬化檢測(cè)的依據(jù)。由于視網(wǎng)膜動(dòng)脈硬化檢測(cè)需要對(duì)動(dòng)脈血管及動(dòng)脈反光帶進(jìn)行灰度擬合，因此需要提取眼底圖像中的動(dòng)脈血管及動(dòng)脈反光帶。雖然眼底圖像血管的分割問題已被廣泛關(guān)注，但是對(duì)于動(dòng)脈血管及動(dòng)脈反光帶分割的研究偏少。同時(shí)，由于靜脈血管的形狀、走勢(shì)與動(dòng)脈血管相似，當(dāng)眼底圖像拍攝質(zhì)量不佳時(shí)，可能會(huì)對(duì)動(dòng)脈血管的分割產(chǎn)生干擾，且動(dòng)脈反光帶的形狀呈細(xì)長(zhǎng)型，極易受到周圍光線影響，因此動(dòng)脈血管及動(dòng)脈反光帶分割難度略大。

針對(duì)以上問題，本發(fā)明提出一種基于改進(jìn)型編解碼網(wǎng)絡(luò)的眼底圖像視網(wǎng)膜動(dòng)脈硬化檢測(cè)方法，可用于大規(guī)模的視網(wǎng)膜動(dòng)脈硬化篩查。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種基于改進(jìn)型編解碼網(wǎng)絡(luò)的眼底圖像視網(wǎng)膜動(dòng)脈硬化檢測(cè)方法。首先，收集眼科專家已診斷為視網(wǎng)膜動(dòng)脈硬化的眼底圖像，取一條垂直于該眼底圖像中動(dòng)脈血管及動(dòng)脈反光帶的采樣直線，對(duì)于采樣直線上的像素點(diǎn)，利用四段高斯模型進(jìn)行擬合，得到血管橫截面的灰度分布曲線，然后進(jìn)行反光參數(shù)一帶寬比及灰度比的計(jì)算，確定視網(wǎng)膜動(dòng)脈硬化定量檢測(cè)閾值；之后，分別對(duì)眼底圖像訓(xùn)練集中的動(dòng)靜脈血管和動(dòng)脈反光帶進(jìn)行標(biāo)注，可減少由于動(dòng)靜脈血管特征相似所造成的干擾；基于改進(jìn)型編解碼網(wǎng)絡(luò)在編碼部分借助4個(gè)Inception?Resnet?V2模塊提取多尺度的特征信息，并在每個(gè)特征提取模塊后加入殘差注意力機(jī)制模塊以增強(qiáng)目標(biāo)特征信息、提高網(wǎng)絡(luò)性能，在解碼部分利用四個(gè)上采樣層生成稀疏特征圖，再經(jīng)過四個(gè)卷積層生成密集特征映射圖，并通過SoftMax實(shí)現(xiàn)每個(gè)像素的分類；之后，利用Canny邊緣檢測(cè)算子尋找反光帶全部連通域并篩選出最大連通域，取3條垂直于該區(qū)域的采樣直線；對(duì)于3組采樣像素點(diǎn)，利用四段高斯模型分別進(jìn)行擬合，得到3條血管橫截面的灰度分布曲線；最后根據(jù)擬合結(jié)果，計(jì)算3組動(dòng)脈血管與動(dòng)脈反光帶的反光參數(shù)一灰度比及帶寬比。將三組反光參數(shù)與檢測(cè)閾值進(jìn)行比較，存在三種情況：?(1)當(dāng)三組反光參數(shù)均小于閾值時(shí)，則判斷該眼底不存在視網(wǎng)膜動(dòng)脈硬化；(2)當(dāng)三組反光參數(shù)中有一組參數(shù)大于閾值，則判斷該眼底存在視網(wǎng)膜動(dòng)脈硬化；(3)當(dāng)出現(xiàn)其他情況時(shí)，則判斷該眼底為疑似視網(wǎng)膜動(dòng)脈硬化。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案，包括下列步驟：