CN106228566A - 基于梯度响亮分析的视网膜微动脉瘤的自动检测与识别方法 - Google Patents

基于梯度响亮分析的视网膜微动脉瘤的自动检测与识别方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106228566A
CN106228566A CN201610669791.6A CN201610669791A CN106228566A CN 106228566 A CN106228566 A CN 106228566A CN 201610669791 A CN201610669791 A CN 201610669791A CN 106228566 A CN106228566 A CN 106228566A
Authority
CN
China
Prior art keywords
microaneurysm
candidate
region
gradient
retinal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610669791.6A
Other languages
English (en)
Inventor
邬向前
卜巍
戴百生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN201610669791.6A priority Critical patent/CN106228566A/zh
Publication of CN106228566A publication Critical patent/CN106228566A/zh
Priority to CN201611174057.9A priority patent/CN106780465A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/0002Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0012Biomedical image inspection
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/20Image preprocessing
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10Image acquisition modality
    • G06T2207/10004Still image; Photographic image
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/20Special algorithmic details
    • G06T2207/20081Training; Learning
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30004Biomedical image processing
    • G06T2207/30041Eye; Retina; Ophthalmic
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30004Biomedical image processing
    • G06T2207/30096Tumor; Lesion
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30004Biomedical image processing
    • G06T2207/30101Blood vessel; Artery; Vein; Vascular

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Eye Examination Apparatus (AREA)

Abstract

基于梯度响亮分析的视网膜微动脉瘤的自动检测与识别方法,视网膜微动脉瘤的自动检测与识别方法。所述的方法包括如下步骤:步骤一:候选微动脉瘤检测;先对微动脉瘤提取,所述的微动脉瘤提取主要包含血管去除、候选微动脉瘤定位与分割三个步骤;步骤二:候选微动脉瘤特征的提取;步骤三:微动脉瘤识别。本发明通过分析眼底视网膜图像中不同暗目标的梯度向量分布情况,并结合样本不均衡分类器,提出了新的视网膜微动脉瘤的自动检测与识别方法。

Description

基于梯度响亮分析的视网膜微动脉瘤的自动检测与识别方法
技术领域
本发明涉及一种视网膜微动脉瘤的自动检测与识别方法。
背景技术
视网膜眼底的早期病变如微动脉瘤,由于其在发病时对病人影响较小,容易被患者所忽视。其在眼底视网膜图像中,尺寸较小,亮度较低,也容易被眼科专家所漏诊。
视网膜微动脉瘤(Microaneurysms,MAs)在眼底图像中通常表现为暗红色小圆点状的目标。部分微动脉瘤很难将其与背景区分开。此外,有些微动脉瘤具有不规则的形状,或者聚集在一起,或者靠近视网膜血管。因此,从眼底图像中自动检测并识别出微动脉瘤仍是一项十分具有挑战性的工作。目前,尚无一种基于梯度响亮分析的视网膜微动脉瘤的自动检测与识别方法
发明内容
本发明的目的是为了提高对视网膜眼底的早期病变的早发现早治疗,提出一种基于梯度响亮分析的视网膜微动脉瘤的自动检测与识别方法。
眼底其他病变在眼底图像中具有一定的视觉显著性,为了同时检测出不同类型的眼底病变,本发明通过模拟眼科专家的视觉注意机制,提出了基于视觉注意模型的多眼底病变的自动检测与识别方法。
实现上述目的,本发明的技术方案是:
基于梯度响亮分析的视网膜微动脉瘤的自动检测与识别方法,所述的方法包括如下步骤:
步骤一:候选微动脉瘤检测;先对微动脉瘤提取,所述的微动脉瘤提取主要包含血管去除、候选微动脉瘤定位与分割三个步骤;
步骤二:候选微动脉瘤特征的提取;
步骤三:微动脉瘤识别。
本发明相对于现有技术的有益效果是:本发明通过分析眼底视网膜图像中不同暗目标(主要包括血管、微动脉瘤等)的梯度向量分布情况,并结合样本不均衡分类器,提出了新的视网膜微动脉瘤的自动检测与识别方法。
本发明采用候选微动脉瘤检测与分类。在候选微动脉瘤检测阶段,血管作为检测微动脉瘤的主要干扰物被首先抑制,然后候选微动脉瘤被定位和分割出来;在候选微动脉瘤分类阶段,首先提取出具有较强能力的特征集合,然后训练样本不均衡分类器来进行微动脉的识别。
本发明的方法容易操作,对提高对视网膜眼底的早期病变的发现早治疗提供了有效的科学依据。
附图说明
图1是预处理结果图像;
图2是单一尺度条件数结果图像;
图3是单一尺度条件数结果图像;图3与图2的支撑半径不同;
图4是多尺度条件数结果图像;
图5是包含5个真实微动脉瘤的预处理图像,也是图1局部放大图;
图6是包含5个真实微动脉瘤的多尺度条件数图像,也是图4局部放大图;
图7是血管重构结果图像;
图8是血管去除结果图像;
图9是包含5个真实微动脉瘤的血管去除图像,也是图8局部放大图;
图10是包含低对比度的微动脉瘤示例图像;
图11是包含了靠近血管的微动脉瘤示例图;
图12是血管去除结果,保留了低对比度微动脉瘤示例图;
图13是血管去除结果,保留了靠近血管的微动脉瘤示例图;
图14是多方向二阶导数乘积结果图像;
图15是微动脉瘤定位结果图像。
具体实施方式
具体实施方式一:本实施方式披露了一种基于梯度响亮分析的视网膜微动脉瘤的自动检测与识别方法,所述的方法包括如下步骤:
步骤一:候选微动脉瘤检测;先对微动脉瘤提取,所述的微动脉瘤提取主要包含血管去除、候选微动脉瘤定位与分割三个步骤;
步骤二:候选微动脉瘤特征的提取;
步骤三:微动脉瘤识别。
考虑到在视网膜图像绿色通道中,微动脉瘤与背景间具有最大的对比度,将使用绿色通道作为后续操作的输入图像。在提取候选微动脉瘤之前,为了去除眼底图像的噪声同时保留微动脉的边缘,采用基于加权最小二乘框架下的边缘保持滤波对图像进行平滑处理。继而使用阴影修正方法去除图像中的不均衡光照。图1给出了预处理结果图像示例。
具体实施方式二:具体实施方式一所述的基于梯度响亮分析的视网膜微动脉瘤的自动检测与识别方法,步骤一中,所述的血管去除方法是:通过分析微动脉瘤与血管的不同梯度分布特性,来实现血管的去除,并在去除血管的同时保留真实的微动脉瘤;将梯度向量x,y分量看作两个随机变量,通过计算并分析目标区域内所有梯度向量分量组成的协方差矩阵;对于视网膜血管,其梯度分量协方差矩阵特征值有一个占优的特征值;而对于微动脉,其对应特征值近似相等。
微动脉瘤所在的毛细血管在眼底视网膜图像中并不可见,因此,微动脉瘤通常是与视网膜血管网络相分离的。由于血管网络会干扰微动脉瘤的检测,本发明将首先研究血管去除的方法,以消除血管带来的不利影响。现有文献中的血管去除方法在去除血管的同时,往往也会去除一些真实的微动脉瘤。本发明通过分析微动脉瘤与血管的不同梯度分布特性,来实现血管的去除,并在去除血管的同时保留真实的微动脉瘤。通过观察眼底图像,我们可以发现,对于具有分段线形结构的视网膜血管,其区域内梯度分量的2D分布仍呈现一种线形分布,并存在一个主方向;对于圆点状的微动脉瘤,其区域内梯度分量的2D分布仍呈现一种圆形分布,即不存在显著占优的主方向。将梯度向量x,y分量看作两个随机变量,通过计算并分析目标区域内所有梯度向量分量组成的协方差矩阵,即可描述这两种不同的结构。对于视网膜血管,其梯度分量协方差矩阵特征值有一个占优的特征值;而对于微动脉,其对应特征值近似相等。
特别地,对于预处理图像Ip上的任意一点,本发明定义一个半径为r的支撑区域,记作Sr,该支撑区域内梯度向量组成的协方差记作c(x,y,r),其对应的特征值分别记作λ1和λ2,且λ1≥λ2;上述不同结构的特性即可利用特征值之间比例λ12,即利用协方差矩阵c(x,y,r)的条件数k(c(x,y,r))来进行区分。条件数κ越接近于1,目标越接近于圆形;而条件数越大,目标越接近于线形;考虑到眼底视网膜图像中微动脉瘤和血管都具有一定的尺度变化,为了克服目标多尺度问题,本发明通过改变不同支撑区域的半径,按如下公式一计算多尺度条件数,即
式中对数函数用来防止输出值溢出,rmin和rmax分别为最小和最大支撑半径。
图2和图3是不同支撑半径下计算出的条件数结果图像。图4为多尺度条件数结果图像。从图中可以看出,眼底图像中绝大多数血管,包括粗血管和细血管都有着较大的值。即在图像中,血管结构被增强了,而微动脉瘤被抑制了。
接下来,本发明将利用的计算结果来将图像中的血管与微动脉瘤分离开来。值得注意的是,如图5和6所示,亮框所标示的微动脉瘤由于具有不规则的形状,其值稍高于其他微动脉瘤。而如箭头所示的血管片段具有较低的值。因此,不能直接使用阈值的方式来分离出血管网络。
本发明利用基于图像的形态学灰度重建方法进行血管去除,具体而言,首先利用经验阈值对图像进行二值化处理,得到的二值化结果记作Ibw。该二值化结果中包含了绝大多数血管结果,并将作为标记图像,从预处理图像Ip的补图像中重建出视网膜血管网络,重建结果记作Iv(如图7所示)。由于标记图像Ibw中仅含有血管结果,在重建过程中血管结构将被重建出来。而对于微动脉瘤,其与血管网络不相连,并且其不会出现在标记图像Ibw中,因此,在重建过程中微动脉瘤并不会被重建出来。接下来,通过从预处理图像Ip中减去重建结果Iv,绝大多数血管将被去除,而具有不同形状和大小的微动脉瘤将被有效地保留下来,血管去除结果如图8所示;图9是图8的局部放大结果,其对应利用图像对图5进行血管去除的结果;由图可见,具有较低值的血管结果和其他血管一起被有效地去除,而具有较高值的微动脉瘤被有效地保留下来。
图10中包含了低对比度的小微动脉瘤,图11包含了靠近血管的微动脉瘤。利用本发明的方法进行血管去除后,这些微动脉瘤都能够被有效地保留下来(如图12和13所示)。
具体实施方式三:具体实施方式一所述的基于梯度响亮分析的视网膜微动脉瘤的自动检测与识别方法,步骤一中,所述的候选微动脉瘤定位的方法是:通过计算候选微动脉瘤多个方向上的二阶导数,来对微动脉瘤进行精确定位。
在去除血管后,仍然会存在一些微小的血管片断,背景噪声以及其他的眼底暗圆形结构。接下来,本发明将在血管去除图像中对候选微动脉瘤进行定位,同时将抑制非微动脉瘤的出现。考虑到上述非微动脉瘤和微动脉瘤具有相似的灰度值,直接利用灰度信息进行候选微动脉瘤的定位并不可行。
由于微动脉瘤在沿各个方向上的灰度截面轮廓都呈现高斯形状分布。根据微动脉瘤的这种特性,本发明通过计算多个方向上的二阶导数,来对微动脉瘤进行精确定位,同时,实现对非微动脉瘤的抑制。由于在任意方向上,微动脉瘤中心点都是该方向上灰度截面轮廓的最小点,所以微动脉瘤中心点应当在沿各个方向的灰度截面上有着最大的二阶导数值。而对于微动脉瘤的其他位置或非微动脉而言,在某些方向上,该二阶导数值将会降低,甚至趋近于或小于零。只有微动脉瘤中心处才会在各个方向上具有较高的二阶导数值,而其他位置在某些方向上二阶导数趋近于零或等于零。基于这个观察,本发明提出了基于多方向二阶导数(即二阶方向导数)的候选微动脉瘤定位方法。
具体而言,给定一幅离散图像I,对于图像中任意一点(x,y),可以在其局部邻域内利用Facet模型拟合出一个连续曲面,点(x,y)处离散灰度曲面的偏导数即利用该点处拟合的连续曲面上的偏导数进行估计;对于任意方向θ,其对应的单位方向向量记作u=[cosθ,sinθ]T,则图像I上的梯度向量为点(x,y)处沿θ方向上的方向导数I′θ(x,y)定义如下:
则该点处在θ方向上的二阶方向导数I″θ(x,y)通过下式进行计算:
考虑到一个负的方向导数表示该方向上灰度是单调下降的,其不符合从微动脉瘤中心到边缘的灰度分布,本发明在计算方向导数时将负值全进行置零处理,并定义如下的二阶方向导数
式中符号表示负值置零操作,在此基础上,本发明计算多个方向上二阶方向导数的乘积
显然,位于微动脉瘤中心处的要高于其他位置,在本发明中,计算从0°到360°之间36个方向上的值。
接下来,本发明将多方向上二阶方向导数乘积图像中超过经验阈值的所有局部极大值点作为最终的候选微动脉瘤中心点。图14给出了多方向二阶导数乘积结果图像。图15微动脉瘤定位结果图像。由图可知,本发明所提方法可以定位出几乎所有的真实微动脉瘤。值得注意的是,聚集在一起的微动脉瘤也能够被成功地单独定位出来,这些微动脉瘤通常被现有文献工作错误地检测为同一个微动脉瘤。
具体实施方式四:具体实施方式一所述的基于梯度响亮分析的视网膜微动脉瘤的自动检测与识别方法,步骤一中,所述的候选微动脉瘤分割的方法是;采用基于局部区域能量的水平集分割方法完成对候选微动脉瘤区域的分割。
在定位出微动脉瘤中心后,本发明将进一步分割出完整的微动脉瘤病变区域。为了提高分割结果对眼底图像灰度不一致性的鲁棒性,本发明采用基于局部区域能量的水平集分割方法完成对候选微动脉瘤区域的分割。在该方法中,通过局部Chan-Vese能量来驱动活动轮廓线的演化。局部Chan-Vese能量通过将传统Chan-Vese能量中的全局区域(活动轮廓线分割出的曲线内外区域)灰度均值替换为活动轮廓线局部内外区域的灰度均值,来提高对亮度不一致的目标边缘的分割性能。此外,为了进一步提高算法的分割效率,本发明利用稀疏场技术来对曲线演化过程中的水平集进行表达。稀疏场技术采用链表的数据格式对零水平集上的点及其周边邻域点进行存储,实现水平集的快速更新和演化,使得具有不同大小和局部对比度的微动脉瘤都被精确地分割出来。
具体实施方式五:具体实施方式一所述的基于梯度响亮分析的视网膜微动脉瘤的自动检测与识别方法,步骤二中,所述的候选微动脉瘤特征的提取包括几何、对比度、灰度、边缘、纹理、区域描述符以及其他特征七类。
具体实施方式六:具体实施方式五所述的基于梯度响亮分析的视网膜微动脉瘤的自动检测与识别方法,
所述的几何特征的提取方法是:候选区域Ω的长短轴之比r1,区域Ω等面积圆的直径与Ω长轴之比r2,区域Ω的面积a、圆度c、离心率e及紧致性;
所述的对比度特征的提取方法是:预处理图像Ip以及原始眼底图像Io在RGB、LUV以及HSI颜色空间上各通道图像中候选区域Ω内最大灰度与候选区域Ω外最小灰度的差值ξ,Ω外区域通过形态学膨胀方法进行获取;
所述的灰度特征的提取方法是:预处理图像Ip以及原始眼底图像Io绿色通道上的Ω区域灰度值之和∑、中心点处归一化灰度值ni以及Ω区域内归一化灰度值均值nm,原始眼底图像Io在RGB、LUV以及HSI颜色空间上各通道图像中区域Ω内外的平均灰度值μin、μout及其对应的标准差σin、σout;
所述的边缘特征的提取方法是:预处理图像Ip上区域Ω边界处梯度幅值的平均值μe
所述的纹理特征的提取方法是:预处理图像Ip的高斯(LoG)滤波器响应图像上区域Ω内的均值μg1)以及标准差σg1),其中滤波器尺度参数σ=1,2,4,8;
所述的区域描述符的提取方法是:预处理图像Ip上候选微动脉瘤中心点处局部邻域窗口内的区域描述符HOG、SURF和GIST,考虑到手工标记的微动脉瘤通常半径在5~10个像素,为了利用微动脉瘤及其周边区域的信息,本发明在31×31像素大小的邻域窗口内进行局部描述符的计算;
所述的其他特征的提取方法是:预处理图像Ip上区域Ω内梯度向量与径向方向间夹角差异的均值μξ及其标准差σξ,预处理图像Ip上区域Ω内外条件数、收敛指数和散度值的均值μk、μci、μdiv以及标准差σk、σci、σdiv。预处理图像Ip上区域Ω内独立指数值的均值μii和标准差σii,该孤立指数是在圆形支撑区域(半径为7像素)外的环形区域(宽度为3像素)内平均灰度值与其标准差的比值,区域Ω内条件数、收敛指数、孤立指数与散度值乘积的平均值μwi
为了区分微动脉瘤与非微动脉瘤,本文提取了七大类特征集合,包括了几何、对比度、灰度、边缘、纹理、区域描述符以及其他特征。除了区域描述符,剩下的特征主要是依据微动脉瘤形状、颜色等特性进行定义,并通常会采用在现有工作的微动脉瘤分类过程中。为了综合利用候选微动脉瘤区域及其周边区域的信息,本发明特意引入区域描述对候选微动脉瘤进行分类。本发明所提取的特征具体如下:
1.几何特征:候选区域Ω的长短轴之比r1。区域Ω等面积圆的直径与Ω长轴之比r2。区域Ω的面积a、圆度c、离心率e及紧致性。
2.对比度特征:预处理图像Ip以及原始眼底图像Io在RGB、LUV以及HSI颜色空间上各通道图像中候选区域Ω内最大灰度与候选区域Ω外最小灰度的差值ξ。Ω外区域通过形态学膨胀方法进行获取。
3.灰度特征:预处理图像Ip以及原始眼底图像Io绿色通道上的Ω区域灰度值之和∑、中心点处归一化灰度值ni以及Ω区域内归一化灰度值均值nm。原始眼底图像Io在RGB、LUV以及HSI颜色空间上各通道图像中区域Ω内外的平均灰度值μin、μout及其对应的标准差σin、σout。
4.边缘特征:预处理图像Ip上区域Ω边界处梯度幅值的平均值μe
5.纹理特征:预处理图像Ip的高斯(LoG)滤波器响应图像上区域Ω内的均值μg1)以及标准差σg1),其中滤波器尺度参数σ=1,2,4,8。
6.区域描述符:预处理图像Ip上候选微动脉瘤中心点处局部邻域窗口内的区域描述符HOG、SURF和GIST。考虑到手工标记的微动脉瘤通常半径在5~10个像素,为了利用微动脉瘤及其周边区域的信息,本发明在31×31像素大小的邻域窗口内进行局部描述符的计算。
7.其他特征:预处理图像Ip上区域Ω内梯度向量与径向方向间夹角差异的均值μξ及其标准差σξ。预处理图像Ip上区域Ω内外条件数、收敛指数和散度值的均值μk、μci、μdiv以及标准差σκ、σci、σdiv。预处理图像Ip上区域Ω内独立指数值的均值μii和标准差σii,该孤立指数是在圆形支撑区域(半径为7像素)外的环形区域(宽度为3像素)内平均灰度值与其标准差的比值。区域Ω内条件数、收敛指数、孤立指数与散度值乘积的平均值μwi
综上所述,本发明所提特征总共含有1247维,其中区域描述符HOG、SURF和GIST特征分别为775、128和216维。由于区域描述符较少被用来进行微动脉分类,本发明将重点分析其在微动脉识别中的作用。
具体实施方式七:具体实施方式一所述的基于梯度响亮分析的视网膜微动脉瘤的自动检测与识别方法,步骤三中,所述的微动脉瘤识别的方法是:首先利用经验阈值去除一些明显的非微动脉瘤,如候选微动脉瘤面积a不在2~150范围内,或者长短轴比r1小于0.3,则将训练专门的样本不均衡分类器RUSBoost来对微动脉瘤进行识别。
考虑到在提取到的候选微动脉瘤集合中,非微动脉瘤的个数远远大于微动脉瘤个数,特别地,本发明在候选微动脉瘤提取过程中,为了保留尽可能多的微动脉瘤,本发明提取到的候选微动脉瘤集合中非微动脉瘤和微动脉瘤之间的比例达到500∶1。
为了解决样本不均衡问题,本发明首先将利用经验阈值去除一些明显的非微动脉瘤,如候选微动脉瘤面积a不在2~150范围内,或者长短轴比r1小于0.3。接下来,本发明将训练专门的样本不均衡分类器(RUSBoost)来对微动脉瘤进行识别。
不均衡分类器(RUSBoost)将随机下采样方法与AdaBoost.M2算法相结合,可以有效解决样本不均衡带来的分类问题。给定少数类样本集R和多数类样本集S,|R|《|S|。不均衡分类器(RUSBoost)在AdaBoost.M2算法的每一次循环中随机从多数类样本集S中下采样样本子集合S′,进而构建一个临时的类别均衡样本集RUS′来训练弱分类器,其中|S′|<|S|,|S′|=|R|。最终的强分类器通过加权组合T个弱分类器ht(t=1,2,...,T)得到,ht为第t次循环过程中利用类别均衡样本集R∪S′t代替类别不均衡样本集R∪S训练得到弱分类器。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上,然而并非用以限定本发明的,本领域技术人员还可以在本发明精神内做其他变化,以及应用到本发明未提及的领域中,当然,这些依据本发明精神所做的变化都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (7)

1.一种基于梯度响亮分析的视网膜微动脉瘤的自动检测与识别方法,其特征在于:所述的方法包括如下步骤:
步骤一:候选微动脉瘤检测;先对微动脉瘤提取,所述的微动脉瘤提取主要包含血管去除、候选微动脉瘤定位与分割三个步骤;
步骤二:候选微动脉瘤特征的提取;
步骤三:微动脉瘤识别。
2.根据权利要求1所述的基于梯度响亮分析的视网膜微动脉瘤的自动检测与识别方法,其特征在于:步骤一中,所述的血管去除方法是:通过分析微动脉瘤与血管的不同梯度分布特性,来实现血管的去除,并在去除血管的同时保留真实的微动脉瘤;将梯度向量x,y分量看作两个随机变量,通过计算并分析目标区域内所有梯度向量分量组成的协方差矩阵;对于视网膜血管,其梯度分量协方差矩阵特征值有一个占优的特征值;而对于微动脉,其对应特征值近似相等。
3.根据权利要求1所述的基于梯度响亮分析的视网膜微动脉瘤的自动检测与识别方法,其特征在于:步骤一中,所述的候选微动脉瘤定位的方法是:通过计算候选微动脉瘤多个方向上的二阶导数,来对微动脉瘤进行精确定位。
4.根据权利要求1所述的基于梯度响亮分析的视网膜微动脉瘤的自动检测与识别方法,其特征在于:步骤一中,所述的候选微动脉瘤分割的方法是;采用基于局部区域能量的水平集分割方法完成对候选微动脉瘤区域的分割。
5.根据权利要求1所述的基于梯度响亮分析的视网膜微动脉瘤的自动检测与识别方法,其特征在于:步骤二中,所述的候选微动脉瘤特征的提取包括几何、对比度、灰度、边缘、纹理、区域描述符以及其他特征七类。
6.根据权利要求5所述的基于梯度响亮分析的视网膜微动脉瘤的自动检测与识别方法,其特征在于:
所述的几何特征的提取方法是:候选区域Ω的长短轴之比r1,区域Ω等面积圆的直径与Ω长轴之比r2,区域Ω的面积a、圆度c、离心率e及紧致性;
所述的对比度特征的提取方法是:预处理图像Ip以及原始眼底图像Io在RGB、LUV以及HSI颜色空间上各通道图像中候选区域Ω内最大灰度与候选区域Ω外最小灰度的差值ξ,Ω外区域通过形态学膨胀方法进行获取;
所述的灰度特征的提取方法是:预处理图像Ip以及原始眼底图像Io绿色通道上的Ω区域灰度值之和∑、中心点处归一化灰度值ni以及Ω区域内归一化灰度值均值nm,原始眼底图像Io在RGB、LUV以及HSI颜色空间上各通道图像中区域Ω内外的平均灰度值μin、μout及其对应的标准差σin、σout;
所述的边缘特征的提取方法是:预处理图像Ip上区域Ω边界处梯度幅值的平均值μe
所述的纹理特征的提取方法是:预处理图像Ip的高斯(LoG)滤波器响应图像上区域Ω内的均值μg1)以及标准差σg1),其中滤波器尺度参数σ=1,2,4,8;
所述的区域描述符的提取方法是:预处理图像Ip上候选微动脉瘤中心点处局部邻域窗口内的区域描述符HOG、SURF和GIST,考虑到手工标记的微动脉瘤通常半径在5~10个像素,为了利用微动脉瘤及其周边区域的信息,本发明在31×31像素大小的邻域窗口内进行局部描述符的计算;
所述的其他特征的提取方法是:预处理图像Ip上区域Ω内梯度向量与径向方向间夹角差异的均值μξ及其标准差σξ,预处理图像Ip上区域Ω内外条件数、收敛指数和散度值的均值μk、μci、μdiv以及标准差σκ、σci、σdiv。预处理图像Ip上区域Ω内独立指数值的均值μii和标准差σii,该孤立指数是在圆形支撑区域(半径为7像素)外的环形区域(宽度为3像素)内平均灰度值与其标准差的比值,区域Ω内条件数、收敛指数、孤立指数与散度值乘积的平均值μwi
7.根据权利要求1所述的基于梯度响亮分析的视网膜微动脉瘤的自动检测与识别方法,其特征在于:步骤三中,所述的微动脉瘤识别的方法是:首先利用经验阈值去除一些明显的非微动脉瘤,如候选微动脉瘤面积a不在2~150范围内,或者长短轴比r1小于0.3,则将训练专门的样本不均衡分类器RUSBoost来对微动脉瘤进行识别。
CN201610669791.6A 2016-08-15 2016-08-15 基于梯度响亮分析的视网膜微动脉瘤的自动检测与识别方法 Pending CN106228566A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610669791.6A CN106228566A (zh) 2016-08-15 2016-08-15 基于梯度响亮分析的视网膜微动脉瘤的自动检测与识别方法
CN201611174057.9A CN106780465A (zh) 2016-08-15 2016-12-16 基于梯度向量分析的视网膜图像微动脉瘤自动检测与识别方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610669791.6A CN106228566A (zh) 2016-08-15 2016-08-15 基于梯度响亮分析的视网膜微动脉瘤的自动检测与识别方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106228566A true CN106228566A (zh) 2016-12-14

Family

ID=57547359

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610669791.6A Pending CN106228566A (zh) 2016-08-15 2016-08-15 基于梯度响亮分析的视网膜微动脉瘤的自动检测与识别方法
CN201611174057.9A Pending CN106780465A (zh) 2016-08-15 2016-12-16 基于梯度向量分析的视网膜图像微动脉瘤自动检测与识别方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611174057.9A Pending CN106780465A (zh) 2016-08-15 2016-12-16 基于梯度向量分析的视网膜图像微动脉瘤自动检测与识别方法

Country Status (1)

Country Link
CN (2) CN106228566A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107067010A (zh) * 2017-02-20 2017-08-18 深圳怡化电脑股份有限公司 一种去除图像轮廓噪声点的方法和相关装置
CN108230306A (zh) * 2017-12-28 2018-06-29 中山大学 眼底彩照血管及动静脉的识别方法
CN110276356A (zh) * 2019-06-18 2019-09-24 南京邮电大学 基于r-cnn的眼底图像微动脉瘤识别方法
CN117893742A (zh) * 2024-03-15 2024-04-16 深圳大学总医院 一种葡萄膜炎影像特征识别方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109674493B (zh) * 2018-11-28 2021-08-03 深圳蓝韵医学影像有限公司 医用超声自动追踪颈动脉血管的方法、系统及设备
CN111861968B (zh) * 2019-04-23 2023-04-28 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种红外弱小目标检测方法及检测系统
CN110516685A (zh) * 2019-05-31 2019-11-29 沈阳工业大学 基于卷积神经网络的晶状体浑浊程度检测方法
CN110472600A (zh) * 2019-08-20 2019-11-19 北京百度网讯科技有限公司 眼底图识别及其训练方法、装置、设备和存储介质
CN111754481B (zh) * 2020-06-23 2024-03-15 北京百度网讯科技有限公司 眼底图像识别方法、装置、设备以及存储介质
CN116012330B (zh) * 2022-12-28 2023-10-20 广州市易鸿智能装备有限公司 一种极片的缺陷检测方法、装置、设备和计算机存储介质

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107067010A (zh) * 2017-02-20 2017-08-18 深圳怡化电脑股份有限公司 一种去除图像轮廓噪声点的方法和相关装置
CN107067010B (zh) * 2017-02-20 2019-09-20 深圳怡化电脑股份有限公司 一种去除图像轮廓噪声点的方法和相关装置
CN108230306A (zh) * 2017-12-28 2018-06-29 中山大学 眼底彩照血管及动静脉的识别方法
CN110276356A (zh) * 2019-06-18 2019-09-24 南京邮电大学 基于r-cnn的眼底图像微动脉瘤识别方法
CN110276356B (zh) * 2019-06-18 2022-09-06 南京邮电大学 基于r-cnn的眼底图像微动脉瘤识别方法
CN117893742A (zh) * 2024-03-15 2024-04-16 深圳大学总医院 一种葡萄膜炎影像特征识别方法
CN117893742B (zh) * 2024-03-15 2024-05-28 深圳大学总医院 一种葡萄膜炎影像特征识别方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106780465A (zh) 2017-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106228566A (zh) 基于梯度响亮分析的视网膜微动脉瘤的自动检测与识别方法
CN110276356B (zh) 基于r-cnn的眼底图像微动脉瘤识别方法
Wang et al. Hierarchical retinal blood vessel segmentation based on feature and ensemble learning
Zhao et al. Retinal vessels segmentation based on level set and region growing
Dash et al. An unsupervised approach for extraction of blood vessels from fundus images
Panda et al. New binary Hausdorff symmetry measure based seeded region growing for retinal vessel segmentation
CN108986106A (zh) 面向青光眼临床诊断的视网膜血管自动分割方法
Saranya et al. A novel approach for the detection of new vessels in the retinal images for screening diabetic retinopathy
Jaafar et al. Automated detection of red lesions from digital colour fundus photographs
Kaur et al. A method of disease detection and segmentation of retinal blood vessels using fuzzy C-means and neutrosophic approach
Chen et al. A novel method for automatic hard exudates detection in color retinal images
Ashok et al. Detection of retinal area from scanning laser ophthalmoscope images (SLO) using deep neural network
Rodrigues et al. Retinal vessel segmentation using parallel grayscale skeletonization algorithm and mathematical morphology
Mane et al. Progress towards automated early stage detection of diabetic retinopathy: Image analysis systems and potential
Farooq et al. Improved automatic localization of optic disc in Retinal Fundus using image enhancement techniques and SVM
Wong et al. THALIA-An automatic hierarchical analysis system to detect drusen lesion images for amd assessment
Wisaeng et al. Automatic detection of exudates in retinal images based on threshold moving average models
Reddy et al. Diabetic retinopathy through retinal image analysis: A review
Aruchamy et al. Automated glaucoma screening in retinal fundus images
Gandhi et al. Evaluation of deep learning networks for keratoconus detection using corneal topographic images
Liu et al. Retinal vessel segmentation using densely connected convolution neural network with colorful fundus images
Zou et al. Supervised vessels classification based on feature selection
Bansal et al. Utilization of big data classification models in digitally enhanced optical coherence tomography for medical diagnostics
KR102282334B1 (ko) 시신경 유두 분류 방법
Wang et al. Effective detection of retinal exudates in fundus images

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20161214