[發明專利]一種基于眼部B超圖像的晶狀體渾濁度分級方法

有效

• 申請號: 202010120005.3
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111369506B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 呂建成;張小菲;桑永勝;鄭恒;王堅;孫亞楠;賀喆南
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06V10/25;G06V10/774;G06V10/80;G06V10/82;G06K9/62;G06N3/04
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 代維凡

本發明公開了一種基于眼部B超圖像的晶狀體渾濁度分級方法，通過目標檢測網絡對原始眼部B超圖像進行眼球檢測，以解決眼球只占原始圖像的一小部分以及無關背景中強回聲干擾的問題，多個特征提取網絡分別提取眼球區域的特征，在每個特征提取網絡中，加入額外的注意力模塊，使特征提取網絡更加關注眼球中的晶狀體區域，即重點提取區域的特征，從而提高晶狀體渾濁度分級的準確率，最后的模型集成模塊將多個特征提取網絡進行集成，綜合各個特征提取網絡的優點，獲得更可靠的晶狀體特征和渾濁度識別結果。

技術領域

本發明屬于醫學圖像處理技術領域，具體涉及一種基于眼部B超圖像的晶狀體渾濁度分級方法。

背景技術

晶狀體是眼球中的主要屈光結構，也是具有調節能力的屈光間質。晶狀體最重要的作用是對不同距離進行對焦，通過改變屈光度使觀看遠近物體時的眼球聚光的焦點都能準確的落在視網膜上。晶狀體呈雙凸形扁圓體、透明、富有彈性，隨著年齡的增長，晶狀體會發生老化，影響透明度和彈性。如果由于各種原因造成晶狀體部分或全部渾濁，導致原本透明的晶狀體變得不透明或變成乳白色，就會阻礙光線進入眼內，使人看不清楚周圍的東西。晶狀體輕度渾濁就是白內障早期，而晶狀體渾濁發展到重度會產生很多嚴重的并發癥，如青光眼、色素膜炎等，還會出現眼紅、眼痛伴頭痛等癥狀，同時視力急劇下降甚至失去光感。晶狀體渾濁如果及時發現并采取相應的應對措施，將會對視神經造成永久性損害。

通過眼部B超圖像識別晶狀體渾濁度需要眼科醫生的準確判斷，在低收入的偏遠地區，眼科醫生的極度缺乏使晶狀體重度渾濁患者無法及時的被發現；目前，眼部B超檢查具有無損傷、無痛苦、操作簡便、重復性高和準確性好的優點，已被用作眼底檢查的常規方法。在進行晶狀體識別中，深度學習方法在計算機視覺領域取得了巨大的成功，已被用于各種復雜的圖像任務。深度學習方法能夠自動學習出模式特征，并將特征提取融入到模型的構建過程中，減少了人為設計特征造成的不完備性。在醫學圖像領域，卷積神經網絡也已成功用于提取肺結節和皮膚癌等疾病的特征。對于眼部圖像，Gao等人提出了一種遞歸卷積網絡，從裂隙燈圖像中自動學習其分級的特征。Zhang等人使用八層的卷積神經網絡對視網膜眼底圖像進行自動檢測和分級，并可視化pool5層上的某些特征圖。然而上述方法都是針對裂隙燈和眼底圖像的，對眼部B超圖像的晶狀體渾濁度分級還沒有簡單快捷的有效方法。眼部B超圖像因其自身的兩個特點，導致晶狀體渾濁度分級的特征提取較為困難。第一個是眼部B超圖像范圍大，晶狀體只占很小的一部分。第二個是圖像噪聲多，導致正負樣本之間的相似度高。同時，由于醫學影像的特殊性，獲取臨床樣本的成本很高，我們還面臨訓練數據量少的問題。

發明內容

針對現有技術中的上述不足，本發明提供的基于眼部B超圖像的晶狀體渾濁度分級方法解決了現有的眼部B超圖像難以進行晶狀體渾濁度分級的問題。

為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案為：一種基于眼部B超圖像的晶狀體渾濁度分級方法，包括以下步驟：

S1、獲取原始眼部B超圖像，并對其進行預處理；

S2、將預處理后的眼部B超圖像輸入到訓練好的目標檢測網絡YOLOv3中，得到眼球圖像；

S3、將眼球圖像分別輸入到訓練好的卷積神經網絡DenseNet161、卷積神經網絡ResNet152和卷積神經網絡ResNet101中，得到對應的晶狀體渾濁度預測結果；

S4、對三個晶狀體渾濁度預測結果進行多數投票，得到最終的晶狀體渾濁度分級結果。

進一步地，所述步驟S1中，對原始眼部B超圖像進行預處理的方法具體為：

將DICOM格式的原始眼部B超圖像轉換為尺寸為720×576的PNG格式的眼部B超圖像。

進一步地，所述步驟S2中訓練目標檢測網絡YOLOv3的方法具體為：

A1、構建原始眼部B超圖像數據集，并對每個原始眼部B超圖像進行預處理；