本文選題：深度學(xué)習(xí) + 彩色眼底圖像��； 參考：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：彩色眼底圖像的處理和分析是當(dāng)今醫(yī)學(xué)圖像處理領(lǐng)域的一個(gè)重要方向。在醫(yī)學(xué)臨床中,彩色眼底圖像是眼科大夫?qū)ρ鄣准膊』颊哌M(jìn)行疾病診療的重要依據(jù)。通過對眼底圖像中潛在的患病區(qū)域(例如微動(dòng)脈瘤,眼底出血,滲出物等)進(jìn)行詳細(xì)的篩查與診斷,醫(yī)生可以對患者的病情進(jìn)行評估并給出相應(yīng)的治療措施。但是人工診斷的效果嚴(yán)重依賴于醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn),并且診斷過程比較耗時(shí),同時(shí)受限于醫(yī)療資源的匱乏,使得不少患者的疾病無法得到及時(shí)的診斷和治療,最終導(dǎo)致不可挽回的視力受損甚至失明的后果。因此,通過圖像處理、模式識別以及機(jī)器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域的方法,對彩色眼底圖像進(jìn)行自動(dòng)并且精確的處理與分析,對于眼底疾病的預(yù)防和及時(shí)治療具有十分重要的意義。本文主要采取深度學(xué)習(xí)的方法,對以下三個(gè)方面的內(nèi)容進(jìn)行研究:(1)糖尿病視網(wǎng)膜病變的嚴(yán)重程度的分類。糖尿病視網(wǎng)膜病變是糖尿病的一種常見的并發(fā)癥,是導(dǎo)致失明的重要因素之一。針對糖尿病視網(wǎng)膜病變的分類問題,本文提出了一種基于深層監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)和深度殘差網(wǎng)絡(luò)的“深層監(jiān)督殘差網(wǎng)絡(luò)”方法。在該方法中,首先通過剪切重采樣和代價(jià)敏感學(xué)習(xí)兩種方法來消除數(shù)據(jù)集類別不均衡對模型學(xué)習(xí)的影響。其次,為了提高網(wǎng)絡(luò)的分類性能,在深度殘差網(wǎng)絡(luò)的中間層引入了類別的監(jiān)督信號,從而為網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練時(shí)提供額外的正則項(xiàng);同時(shí),本文還綜合利用了深層監(jiān)督的中間層的分類預(yù)測結(jié)果進(jìn)行多尺度的集成學(xué)習(xí)。(2)微動(dòng)脈瘤的檢測。微動(dòng)脈瘤是一種由視網(wǎng)膜毛細(xì)血管局部擴(kuò)張引起的眼底生物損傷,在眼底圖像上呈現(xiàn)為近似圓形的小紅點(diǎn)。因?yàn)槲?dòng)脈瘤是最早呈現(xiàn)的、可檢測的與糖尿病視網(wǎng)膜病變相關(guān)的損傷,因此微動(dòng)脈瘤的準(zhǔn)確檢測在糖尿病視網(wǎng)膜病變診斷中發(fā)揮著重要的作用。針對該問題,本文提出了一種基于圖像塊級卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法。首先,根據(jù)微動(dòng)脈瘤相關(guān)的先驗(yàn)知識,生成了超過40000張含有微動(dòng)脈瘤標(biāo)記的眼底圖像,并從這些圖像中分別剪切得到含有和不含有微動(dòng)脈瘤的兩類圖像塊。接著,利用剪切獲得的圖像塊作為訓(xùn)練樣本,訓(xùn)練圖像塊級的分類網(wǎng)絡(luò)。在對未知的樣本進(jìn)行測試時(shí),采用滑動(dòng)窗口的方法依次對圖像中的圖像塊進(jìn)行分類預(yù)測,從而得到逐像素的微動(dòng)脈瘤的預(yù)測結(jié)果圖。由于預(yù)測得到的預(yù)測概率圖中含有較多的概率較低的像素點(diǎn),所以為了進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)的檢測性能,我們還使用一些簡單的后處理步驟對預(yù)測結(jié)果進(jìn)行了后處理。(3)弱監(jiān)督條件下的病變區(qū)域檢測。在這一方向上目前還沒有其它的工作提出�？紤]到在實(shí)際的糖尿病視網(wǎng)膜病變計(jì)算機(jī)輔助診斷中,僅僅預(yù)測得到樣本的所屬類別往往是不夠的。在預(yù)測得到樣本的類別之后,能夠準(zhǔn)確的預(yù)測相關(guān)的病變區(qū)域更加重要。所以,本文嘗試研究弱監(jiān)督條件下的糖尿病視網(wǎng)膜病變的病變區(qū)域的檢測定位工作。具體來說,首先訓(xùn)練糖尿病視網(wǎng)膜病變分類網(wǎng)絡(luò),然后利用該網(wǎng)絡(luò)生成與預(yù)測樣本的類別相關(guān)的目標(biāo)區(qū)域熱圖,最后根據(jù)該熱圖進(jìn)行病變區(qū)域的檢測。
[Abstract]:In order to improve the classification performance of diabetic retinopathy , this paper presents a method for the diagnosis and treatment of diabetic retinopathy . ( 3 ) The detection of lesion area under weak supervision condition has not been proposed in this direction . Considering that in the computer - aided diagnosis of diabetic retinopathy , it is often not enough to predict the subordinate class of diabetic retinopathy . In particular , this paper attempts to study the detection and localization of the lesion area of diabetic retinopathy under weak supervision .
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：R587.2;R774.1;TP391.41

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