膝關(guān)節(jié)炎癥病發(fā)時會引起膝關(guān)節(jié)表面溫度場的變化,并呈現(xiàn)一定的規(guī)律,研究膝關(guān)節(jié)炎患者膝蓋溫度分布情況,有助于患者膝關(guān)節(jié)炎癥的判斷。本文利用紅外熱像技術(shù)獲取膝關(guān)節(jié)紅外熱圖,經(jīng)圖像增強、特征提取等預(yù)處理方法后采用計算機圖像分類算法實現(xiàn)膝關(guān)節(jié)患炎癥與否的初步診斷,為臨床分析提供幫助。其主要工作及研究內(nèi)容如下:（1）設(shè)計膝關(guān)節(jié)紅外熱圖采集裝置,調(diào)節(jié)紅外熱像儀的參數(shù),設(shè)置實驗光源,記錄實驗環(huán)境參數(shù),對膝關(guān)節(jié)健康者及炎癥患者進行膝關(guān)節(jié)圖像采集。對采集所得的圖像進行初步分類,得到數(shù)據(jù)集,并將其分為訓(xùn)練集和測試集。（2）根據(jù)膝關(guān)節(jié)紅外熱圖的特征分布,使用圖像特征提取算法得到患者紅外熱圖的方向梯度直方圖,利用支持向量機對訓(xùn)練集中圖像的方向梯度特征進行訓(xùn)練,實現(xiàn)了基于支持向量機的圖像分類功能。（3）設(shè)計了基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的膝關(guān)節(jié)紅外熱圖分類算法,將訓(xùn)練集輸入網(wǎng)絡(luò)進行訓(xùn)練,然后對測試集的紅外熱圖進行診斷并得出診斷準確率,該方法的準確率高于支持向量機。（4）設(shè)計膝關(guān)節(jié)炎癥診斷與信息管理系統(tǒng),通過SQLite的數(shù)據(jù)庫管理,獲取患者基本信息,調(diào)用基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的膝關(guān)節(jié)圖像分類模型,設(shè)計用戶界面,實現(xiàn)了多功能的膝關(guān)節(jié)... 

【文章來源】：中國計量大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

膝關(guān)節(jié)

中國計量大學(xué)碩士學(xué)位論文7（1）紅外熱像診斷所展示的是人體機體功能的圖像。像X光、CT、關(guān)節(jié)鏡等結(jié)構(gòu)影像技術(shù)，它們所表示的是人體內(nèi)部某個器官或組織的構(gòu)造，醫(yī)生只能根據(jù)機體組織的形態(tài)結(jié)構(gòu)變化判斷機體是否產(chǎn)生病變。而紅外熱像診斷有別于結(jié)構(gòu)影像，紅外熱像可以展示人體體表溫度分布圖像，當(dāng)人體某器官或組織開始病變，機體的某些功能也會隨之發(fā)生變化，如血液循環(huán)、新陳代謝開始異常。這時紅外熱像就可以檢測到機體組織微小的溫度變化，判斷機體功能已經(jīng)出現(xiàn)變化。簡言之，紅外熱像可稱為人體的功能影像，展示人體體表的溫度分布情況，并在一定程度上反應(yīng)內(nèi)部物理機能的性態(tài)[29]。（2）紅外熱像診斷是一種非接觸式的檢測方法，檢查方便迅速，重復(fù)性較強，可同時檢測多個人體器官。同時，紅外熱像診斷中所拍攝的紅外熱圖是熱像儀通過接收人體的輻射能而形成的，不像X射線、CT等具有有害輻射，會對人造成影響，它在拍攝時對人體沒有任何影響和傷害，是現(xiàn)階段達到實用化程度的唯一的無損檢測設(shè)備。（3）測量精度高，能夠直觀得反應(yīng)出人體異常區(qū)域的情況。很多疾病的產(chǎn)生都是一個量變到質(zhì)變的過程，使用紅外熱像儀能很好的檢測到人體患病初期體溫的微妙的變化，為疾病的早期發(fā)現(xiàn)提供了有效的科學(xué)依據(jù)。為患者贏得寶貴的治療時間。2.2膝關(guān)節(jié)炎癥病理分析膝關(guān)節(jié)主要由股骨下端、脛骨上端、髕骨以及在股骨和脛骨之間的兩大纖維軟骨組織構(gòu)成，承受著人體大部分的重量，是人體中最大最為復(fù)雜的關(guān)節(jié)[32]。圖2.1膝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖

中國計量大學(xué)碩士學(xué)位論文9斷結(jié)果也會有所不同。所以，我們需要尋找合適的計算機圖像處理技術(shù)，搭建一套膝關(guān)節(jié)炎診斷系統(tǒng)，對拍攝到的膝關(guān)節(jié)炎患者的膝關(guān)節(jié)紅外熱圖進行后續(xù)的處理，提取出膝關(guān)節(jié)紅外熱圖中的特征值，或者通過機器學(xué)習(xí)等其它方法，使其能給出更加直觀、具體的診斷結(jié)果。2.3.1圖像預(yù)處理在紅外成像過程中，由于外界因素干擾會導(dǎo)致紅外熱圖的溫度不均勻、噪聲多等問題。所以得到膝關(guān)節(jié)紅外熱圖后，首先需要做圖像去噪處理。對圖像去噪通常使用濾波算法，常用的圖像濾波算法有中值濾波、高斯濾波和均值濾波。中值濾波器是一種最為基本的非線性平滑濾波器，它將圖像中每一像素點鄰域中各像素點的中值作為該點濾波后的像素值。在紅外成像過程中，由偶然地外界因素對紅外熱圖像素值造成的波動，中值濾波能很好地對之進行處理[34]。如圖2.3所示，為膝關(guān)節(jié)紅外熱圖經(jīng)中值濾波后所得的圖像。高斯濾波器是一種針對高斯噪聲的線性平滑濾波器，其基本過程是，將圖像中每一像素點和其鄰域中各像素點的值進行加權(quán)平均處理，得到的值作為該點輸出圖像中的像素值。高斯噪聲是概率密度函數(shù)服從正態(tài)分布的噪聲。高斯濾波器可有效地抑制這一類噪聲[35]。均值濾波也屬于線性濾波，基本思想是將目標(biāo)像素的值用該點周圍8個像素的平均值代換。均值濾波能夠較好的處理隨機出現(xiàn)的干擾信號。（a）原圖（b）中值濾波處理圖2.3圖像濾波示意圖在圖像濾波之后，一般會進行圖像增強處理。圖像增強可以有目的性地強調(diào)圖像中的感興趣區(qū)域，抑制不感興趣區(qū)域，以加強圖像的可識別性。圖像增強的一般實現(xiàn)方法有圖像灰度線性變換、直方圖均衡化、同態(tài)濾波等。本文中炎癥患者的膝關(guān)節(jié)會有局部高溫或低溫現(xiàn)象，在紅外熱圖中表現(xiàn)為局部灰度值

【參考文獻】：
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本文編號：3590402