眼底激光治療智能輔助系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究
發(fā)布時(shí)間:2022-02-20 07:51
激光治療是治療糖尿病視網(wǎng)膜病變的主要手段之一。然而目前市面上的眼底激光治療儀自動(dòng)化程度不高,激光在眼底視網(wǎng)膜的定位和聚焦方面基本上都是依賴于醫(yī)生手工操作,醫(yī)生手工操作精度低,治療效果差,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)䲟p害患者的視網(wǎng)膜,而且手工操作效率低,治療時(shí)間長(zhǎng),會(huì)造成醫(yī)生疲勞和患者不適的情況。針對(duì)上述問(wèn)題,本文對(duì)眼底激光治療智能輔助系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入研究。本文設(shè)計(jì)了眼底激光治療智能輔助系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案,該系統(tǒng)主要由眼底數(shù)字圖像采集單元、上位機(jī)軟件控制單元、嵌入式激光控制單元組成,分析了各個(gè)模塊在整個(gè)系統(tǒng)中的作用以及各模塊之間的相互聯(lián)系,詳細(xì)分析了整個(gè)模塊所選用到的硬件設(shè)備,詳細(xì)介紹了各個(gè)硬件的詳細(xì)參數(shù)信息。本文著重對(duì)眼底激光治療智能輔助系統(tǒng)中的眼底特征識(shí)別算法進(jìn)行研究,詳細(xì)介紹了算法所涉及到的基礎(chǔ)知識(shí),并且基于雙線性卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),提出了雙線性空洞卷積U-net神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型算法,用于對(duì)眼底視網(wǎng)膜的中央凹區(qū)域和視盤(pán)區(qū)域的圖像語(yǔ)義分割,詳細(xì)分析了該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的設(shè)計(jì)原理,闡述了該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的搭建和實(shí)現(xiàn)過(guò)程,詳細(xì)說(shuō)明了眼底視網(wǎng)膜數(shù)據(jù)集的制作過(guò)程。本文基于振鏡系統(tǒng)設(shè)計(jì)了嵌入式激光控制系統(tǒng),詳細(xì)說(shuō)明...
【文章來(lái)源】:電子科技大學(xué)四川省211工程院校985工程院校教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:70 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
abstract
第一章 緒論
1.1 課題背景及研究意義
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 眼底的激光治療儀的研究現(xiàn)狀
1.2.2 深度學(xué)習(xí)在眼科領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀
1.3 論文的主要工作
1.4 論文的章節(jié)安排
第二章 眼底激光治療智能輔助系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)
2.1 眼底激光治療儀智能輔助系統(tǒng)總體概述
2.2 眼底激光治療儀智能輔助系統(tǒng)原理
2.3 眼底激光治療儀智能輔助系統(tǒng)硬件選擇
2.3.1 相機(jī)選擇
2.3.1.1 普通相機(jī)與工業(yè)級(jí)相機(jī)的比較
2.3.1.2 工業(yè)級(jí)相機(jī)的參數(shù)選擇
2.3.2 激光光源的選擇
2.3.3 振鏡頭的選擇
2.3.4 一維移動(dòng)平臺(tái)的選擇
2.4 本章小結(jié)
第三章 眼底圖像分割算法
3.1 相關(guān)理論基礎(chǔ)
3.1.1 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論基礎(chǔ)
3.1.1.1 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
3.1.1.2 空洞卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
3.1.2 傳統(tǒng)圖像分割算法
3.1.2.1 閾值分割算法
3.1.2.2 分水嶺算法
3.1.3 深度學(xué)習(xí)在圖像分割中的應(yīng)用
3.1.3.1 全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
3.1.3.2 U-net深度學(xué)習(xí)模型算法簡(jiǎn)介
3.1.3.3 Deeplab V3+算法
3.1.4 雙線性卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型原理
3.2 雙線性空洞卷積U-net網(wǎng)絡(luò)原理
3.3 DBCU-net圖像分割算法的實(shí)現(xiàn)
3.3.1 眼底彩色圖像數(shù)據(jù)集準(zhǔn)備
3.3.2 眼底圖像處理數(shù)據(jù)集預(yù)處理
3.3.3 模型訓(xùn)練
3.4 本章小結(jié)
第四章 嵌入式激光控制系統(tǒng)
4.1 引言
4.2 振鏡式激光掃描系統(tǒng)基本理論
4.2.1 振鏡式激光掃描系統(tǒng)基本原理
4.2.2 二維振鏡掃描數(shù)學(xué)模型
4.2.3 激光動(dòng)態(tài)聚焦系統(tǒng)理論計(jì)算
4.2.4 基于深度學(xué)習(xí)的激光自動(dòng)聚焦算法
4.3 振鏡式激光掃描系統(tǒng)掃描控制卡設(shè)計(jì)
4.4 本章小結(jié)
第五章 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析
5.1 雙線性空洞卷積U-net神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
5.1.1 基本環(huán)境配置
5.1.2 雙線性空洞卷積U-net神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)
5.2 嵌入式激光控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)分析
5.2.1 嵌入式激光控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境搭建
5.2.2 上位機(jī)控制系統(tǒng)軟件界面設(shè)計(jì)
5.2.3 激光聚焦深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型測(cè)試
5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
6.1 總結(jié)
6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于Dopout與ADAM優(yōu)化器的改進(jìn)CNN算法[J]. 楊觀賜,楊靜,李少波,胡建軍. 華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2018(07)
[2]基于數(shù)據(jù)增強(qiáng)的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)圖像識(shí)別研究[J]. 高友文,周本君,胡曉飛. 計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展. 2018(08)
[3]圖像語(yǔ)義分割深度學(xué)習(xí)模型綜述[J]. 張新明,祝曉斌,蔡強(qiáng),劉新亮,邵瑋,王磊. 高技術(shù)通訊. 2017(Z1)
[4]激光發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)聚焦分析[J]. 張春龍,杜少軍. 光電技術(shù)應(yīng)用. 2015(01)
[5]高速數(shù)字掃描振鏡驅(qū)動(dòng)卡設(shè)計(jì)及研究[J]. 張榮,張秋鄂,李永正. 應(yīng)用激光. 2013(05)
[6]基于改進(jìn)分水嶺算法的醫(yī)學(xué)圖像分割的研究[J]. 劉喜英,吳淑泉,徐向民. 微電子技術(shù). 2003(04)
[7]三維振鏡激光掃描系統(tǒng)的控制算法及其應(yīng)用[J]. 汪會(huì)清,史玉升,黃樹(shù)槐. 華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2003(05)
[8]中國(guó)12個(gè)地區(qū)中老年人糖尿病患病率調(diào)查[J]. 國(guó)家“九五”攻關(guān)計(jì)劃糖尿病研究協(xié)作組. 中華內(nèi)分泌代謝雜志. 2002(04)
[9]半導(dǎo)體激光器的最新進(jìn)展及其應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 王德,李學(xué)千. 光學(xué)精密工程. 2001(03)
[10]基于裂隙燈的外眼圖像采集與處理系統(tǒng)[J]. 衛(wèi)保國(guó),沈波,王興偉,沈蘭蓀. 測(cè)控技術(shù). 2001(05)
本文編號(hào):3634598
【文章來(lái)源】:電子科技大學(xué)四川省211工程院校985工程院校教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:70 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
abstract
第一章 緒論
1.1 課題背景及研究意義
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 眼底的激光治療儀的研究現(xiàn)狀
1.2.2 深度學(xué)習(xí)在眼科領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀
1.3 論文的主要工作
1.4 論文的章節(jié)安排
第二章 眼底激光治療智能輔助系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)
2.1 眼底激光治療儀智能輔助系統(tǒng)總體概述
2.2 眼底激光治療儀智能輔助系統(tǒng)原理
2.3 眼底激光治療儀智能輔助系統(tǒng)硬件選擇
2.3.1 相機(jī)選擇
2.3.1.1 普通相機(jī)與工業(yè)級(jí)相機(jī)的比較
2.3.1.2 工業(yè)級(jí)相機(jī)的參數(shù)選擇
2.3.2 激光光源的選擇
2.3.3 振鏡頭的選擇
2.3.4 一維移動(dòng)平臺(tái)的選擇
2.4 本章小結(jié)
第三章 眼底圖像分割算法
3.1 相關(guān)理論基礎(chǔ)
3.1.1 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論基礎(chǔ)
3.1.1.1 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
3.1.1.2 空洞卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
3.1.2 傳統(tǒng)圖像分割算法
3.1.2.1 閾值分割算法
3.1.2.2 分水嶺算法
3.1.3 深度學(xué)習(xí)在圖像分割中的應(yīng)用
3.1.3.1 全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
3.1.3.2 U-net深度學(xué)習(xí)模型算法簡(jiǎn)介
3.1.3.3 Deeplab V3+算法
3.1.4 雙線性卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型原理
3.2 雙線性空洞卷積U-net網(wǎng)絡(luò)原理
3.3 DBCU-net圖像分割算法的實(shí)現(xiàn)
3.3.1 眼底彩色圖像數(shù)據(jù)集準(zhǔn)備
3.3.2 眼底圖像處理數(shù)據(jù)集預(yù)處理
3.3.3 模型訓(xùn)練
3.4 本章小結(jié)
第四章 嵌入式激光控制系統(tǒng)
4.1 引言
4.2 振鏡式激光掃描系統(tǒng)基本理論
4.2.1 振鏡式激光掃描系統(tǒng)基本原理
4.2.2 二維振鏡掃描數(shù)學(xué)模型
4.2.3 激光動(dòng)態(tài)聚焦系統(tǒng)理論計(jì)算
4.2.4 基于深度學(xué)習(xí)的激光自動(dòng)聚焦算法
4.3 振鏡式激光掃描系統(tǒng)掃描控制卡設(shè)計(jì)
4.4 本章小結(jié)
第五章 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析
5.1 雙線性空洞卷積U-net神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
5.1.1 基本環(huán)境配置
5.1.2 雙線性空洞卷積U-net神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)
5.2 嵌入式激光控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)分析
5.2.1 嵌入式激光控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境搭建
5.2.2 上位機(jī)控制系統(tǒng)軟件界面設(shè)計(jì)
5.2.3 激光聚焦深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型測(cè)試
5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
6.1 總結(jié)
6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于Dopout與ADAM優(yōu)化器的改進(jìn)CNN算法[J]. 楊觀賜,楊靜,李少波,胡建軍. 華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2018(07)
[2]基于數(shù)據(jù)增強(qiáng)的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)圖像識(shí)別研究[J]. 高友文,周本君,胡曉飛. 計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展. 2018(08)
[3]圖像語(yǔ)義分割深度學(xué)習(xí)模型綜述[J]. 張新明,祝曉斌,蔡強(qiáng),劉新亮,邵瑋,王磊. 高技術(shù)通訊. 2017(Z1)
[4]激光發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)聚焦分析[J]. 張春龍,杜少軍. 光電技術(shù)應(yīng)用. 2015(01)
[5]高速數(shù)字掃描振鏡驅(qū)動(dòng)卡設(shè)計(jì)及研究[J]. 張榮,張秋鄂,李永正. 應(yīng)用激光. 2013(05)
[6]基于改進(jìn)分水嶺算法的醫(yī)學(xué)圖像分割的研究[J]. 劉喜英,吳淑泉,徐向民. 微電子技術(shù). 2003(04)
[7]三維振鏡激光掃描系統(tǒng)的控制算法及其應(yīng)用[J]. 汪會(huì)清,史玉升,黃樹(shù)槐. 華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2003(05)
[8]中國(guó)12個(gè)地區(qū)中老年人糖尿病患病率調(diào)查[J]. 國(guó)家“九五”攻關(guān)計(jì)劃糖尿病研究協(xié)作組. 中華內(nèi)分泌代謝雜志. 2002(04)
[9]半導(dǎo)體激光器的最新進(jìn)展及其應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 王德,李學(xué)千. 光學(xué)精密工程. 2001(03)
[10]基于裂隙燈的外眼圖像采集與處理系統(tǒng)[J]. 衛(wèi)保國(guó),沈波,王興偉,沈蘭蓀. 測(cè)控技術(shù). 2001(05)
本文編號(hào):3634598
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