KR102344041B1 - Method and system for diagnosing lesion using deep learning - Google Patents

Method and system for diagnosing lesion using deep learning Download PDF

Info

Publication number
KR102344041B1
KR102344041B1 KR1020200022177A KR20200022177A KR102344041B1 KR 102344041 B1 KR102344041 B1 KR 102344041B1 KR 1020200022177 A KR1020200022177 A KR 1020200022177A KR 20200022177 A KR20200022177 A KR 20200022177A KR 102344041 B1 KR102344041 B1 KR 102344041B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lesion
learning
image
channel
value
Prior art date
Application number
KR1020200022177A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20200102961A (en
Inventor
김광기
정준원
김영재
Original Assignee
가천대학교 산학협력단
(의료)길의료재단
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 가천대학교 산학협력단, (의료)길의료재단 filed Critical 가천대학교 산학협력단
Publication of KR20200102961A publication Critical patent/KR20200102961A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102344041B1 publication Critical patent/KR102344041B1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7271Specific aspects of physiological measurement analysis
    • A61B5/7275Determining trends in physiological measurement data; Predicting development of a medical condition based on physiological measurements, e.g. determining a risk factor
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/04Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235Details of waveform analysis
    • A61B5/7264Classification of physiological signals or data, e.g. using neural networks, statistical classifiers, expert systems or fuzzy systems
    • 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
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16HHEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H50/00ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
    • G16H50/20ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for computer-aided diagnosis, e.g. based on medical expert systems
    • 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
    • G06T2207/10068Endoscopic image

Abstract

본 기술은 병변 진단 시스템 및 방법이 개시된다. 이러한 기술에 대한 구체적인 구현 예는 내시경 등을 이용한 동영상의 촬영 중 정지영상의 캡쳐 요청 시 획득된 정지영상의 병변 의심 영역을 관심 영역으로 설정한 다음 관심 영역의 레드(R) 채널, 그린(G) 채널, 및 블루(B) 채널 영상 중 레드 채널 영상을 제외한 나머지 그린 채널, 및 블루 채널 영상 각각에 대해 또는 그린 채널, 그린 채널, 및 블루 채널 영상 각각에 대해 각 픽셀에 대한 누적분포함수(CDF: cumulative distribution Function)값을 도출하며, 도출된 CDF 값에 대한 히스토그램 평활화하여 대조도가 향상된 영상 데이터로 변환한 다음 합성하고, 합성된 영상 데이터에 대해 전이학습 및 딥러닝 학습을 순차적으로 수행하여 병변을 검출함에 따라, 객관적으로 병변을 진단할 수 있고 병변에 대한 정확도를 향상시킬 수 있다.Disclosed herein are systems and methods for diagnosing lesions. A specific implementation example of such a technique is to set the suspected lesion region of the still image obtained when a still image capture request is made during video recording using an endoscope, etc. as the region of interest, and then set the red (R) channel, green (G) Cumulative distribution function (CDF: cumulative distribution function) value, smoothing the histogram for the derived CDF value, converting it into image data with improved contrast, and then synthesizing the lesion by sequentially performing transfer learning and deep learning on the synthesized image data. By detecting the lesion, it is possible to objectively diagnose the lesion and improve the accuracy of the lesion.

Description

병변 진단 시스템 및 방법{METHOD AND SYSTEM FOR DIAGNOSING LESION USING DEEP LEARNING}Lesion diagnosis system and method

본 발명은 병변 진단 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내시경 영상을 획득한 다음 획득된 내시경 영상으로부터 객관적으로 병변을 진단할 수 있고, 병변에 대한 정확도를 향상시킬 수 있도록 한 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for diagnosing a lesion, and more particularly, to a technology capable of objectively diagnosing a lesion from an endoscopic image obtained after acquiring an endoscopic image, and improving the accuracy of the lesion. .

내시경 영상과 같은 동영상 촬영 중 사용자는 정지 영상 캡쳐를 획득할 수 있다. 그러나 어두운 실내와 같은 광량이 부족한 상황에서 카메라를 이용해 정지 영상을 캡쳐할 경우 또는 내시경 영상을 촬영할 때 위장관과 같은 장기 일부가 움직이는 경우 또는 촬영 시 손떨림 현상 등으로 인해, 전역적 또는 국부적 블러(blur) 현상이 발생할 수 있다.During video recording, such as an endoscope image, a user may acquire a still image capture. However, when capturing a still image using a camera in a situation with insufficient light, such as a dark room, or when a part of an organ such as the gastrointestinal tract moves when taking an endoscopic image, global or local blur occurs due to camera shake phenomenon may occur.

일반적인 영상에서 흐려진 영상을 보정하기 위해 다양한 디블러링(De-Blurring) 기술이 개발되었지만, 내시경과 같은 의료 영상에서는 영상 처리 과정에서 진단에 오류를 유발할 수 있는 정보가 추가될 수 있으므로, 기존의 디블러링 기술은 의료 영상에 적용될 수 없다.Although various de-blurring technologies have been developed to correct blurred images in general images, in medical images such as endoscopes, information that may cause errors in diagnosis may be added during image processing, so the existing de-blurring techniques Blurring technology cannot be applied to medical images.

이를 해결하기 위해 종래의 영상 처리 장치는 동영상 촬영 중 정지 영상을 계속해서 영상 버퍼에 저장하고, 영상 캡쳐 요청이 들어오면 사용자의 의도와 상관없이 자동으로 일정 시간 이전에 저장된 모든 정지 영상 중 하나를 대표 영상으로 선택한다.In order to solve this problem, the conventional image processing device continuously stores still images in the image buffer during video recording, and when an image capture request comes in, it automatically represents one of all the still images stored before a predetermined time regardless of the user's intention. Select video.

최근 개발된 대부분의 종래의 영상 처리 장치는 도 1과 같이 소정의 시간(△t) 동안 버퍼에 미리 정지 영상들을 저장하고, 정지 영상 캡쳐 요청이 들어오면 그 중 가장 선명한 영상을 자동으로 선택하여 저장한다. Most of the recently developed conventional image processing apparatuses store still images in advance in a buffer for a predetermined time (Δt) as shown in FIG. 1, and when a still image capture request is received, the clearest image is automatically selected and stored. do.

그러나, 카메라에서 모션 블러가 발생했을 경우 캡쳐 요청 전 저장된 정지 영상들에도 블러가 발생했을 수 있고, 기 저장된 영상 중 가장 선명한 영상을 선택함에도 불구하고 전혀 의미 없는 영상이 선택될 수 있다.However, when motion blur occurs in the camera, blur may also occur in still images stored before the capture request, and a meaningless image may be selected in spite of selecting the sharpest image among pre-stored images.

따라서, 종래의 영상 처리 장치는 사용자의 의도가 반영되지 않고 사용자가 직접 선택하지 않은 캡쳐 영상을 제공하므로, 블러가 있는 영상을 캡쳐 영상으로 제공할 수 있는 문제점이 있다.Accordingly, since the conventional image processing apparatus provides a captured image that is not directly selected by the user without reflecting the user's intention, there is a problem in that an image with blur can be provided as a captured image.

관련 선행 문헌으로서 미국공개특허 US 2014/0132746 A1(Image Capture Stabilization) 등이 참조될 수 있다.As a related prior art, US Patent Publication No. US 2014/0132746 A1 (Image Capture Stabilization), etc. may be referred to.

1. "Blur detection for digital images using wavelet transform", Hanghang Tong, Mingjing Li, Hongjinang Zhang, Changshui Zhang, 2004 IEEE International Conference on Multimedia and Expo (ICME), June 2004.1. “Blur detection for digital images using wavelet transform”, Hanghang Tong, Mingjing Li, Hongjinang Zhang, Changshui Zhang, 2004 IEEE International Conference on Multimedia and Expo (ICME), June 2004. 2. "Convolutional Neural Networks for No-Reference Image Quality Assessment", 2014 IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR), June 2014.2. “Convolutional Neural Networks for No-Reference Image Quality Assessment”, 2014 IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR), June 2014.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 내시경을 이용한 동영상의 촬영 중 정지영상의 캡쳐 요청 시 획득된 정지영상의 병변 의심 영역을 관심 영역으로 설정한 다음 설정된 관심 영역을 토대로 병변 검출함에 따라, 객관적으로 병변을 진단할 수 있고, 병변에 대한 정확도를 향상시킬 수 있는 병변 진단 시스템 및 방법을 제공하고자 함에 목적이 있다.Therefore, the technical task to be achieved by the present invention is to set the lesion suspect region of the still image obtained when a still image capture request is made during video recording using an endoscope as the region of interest and then detect the lesion based on the set region of interest. An object of the present invention is to provide a lesion diagnosis system and method capable of diagnosing a lesion and improving the accuracy of the lesion.

본 발명은 병변 의심 영역에 대해 정지 영상만을 처리함으로써, 실시간으로 병변 검출 및 분류가 가능하다.The present invention enables detection and classification of lesions in real time by processing only still images of the suspected lesion region.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited to the object mentioned above, and other objects and advantages of the present invention not mentioned can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the examples of the present invention. Further, it will be readily apparent that the objects and advantages of the present invention can be realized by the means and combinations thereof indicated in the appended claims.

이러한 특징에 따르면, 일 실시예에 따른 병변 진단 시스템은, According to these features, the lesion diagnosis system according to an embodiment includes:

내시경으로 획득된 동영상 중 병변 의심 영역에 대한 관심 영역의 정지영상을 획득하는 영상 획득부; 상기 정지영상에 대한 해상도를 기 정해진 해상도로 보정한 다음 각 픽셀에 대한 누적분포함수(CDF: cumulative distribution Function)값을 도출하며, 도출된 CDF 값에 대한 히스토그램 평활하여 소정크기의 영상 데이터로 변환하는 전처리부; 상기 영상 데이터에 대해 전이학습 및 딥러닝 학습을 순차적으로 수행하고 학습 결과에 토대로 병변을 검출하는 병변 검출부를 포함할 수 있다.an image acquisition unit for acquiring a still image of a region of interest for a suspected lesion region among videos acquired through an endoscope; After correcting the resolution of the still image to a predetermined resolution, a cumulative distribution function (CDF) value for each pixel is derived, and a histogram of the derived CDF value is smoothed to convert it into image data of a predetermined size. preprocessor; It may include a lesion detector that sequentially performs transfer learning and deep learning learning on the image data and detects a lesion based on a learning result.

바람직하게 상기 정지영상은 레드(Red) 채널, 그린(Green) 채널, 및 블루(Blue) 채널 영상을 포함할 수 있고, 상기 전처리부는 그린 채널, 및 블루 채널 각각에 대해 각 픽셀에 대한 누적분포함수(CDF: cumulative distribution Function)값을 도출한 다음 도출된 CDF 값에 대한 히스토그램 평활화(smoothing)하여 소정크기의 영상 데이터로 변환한 후 각 채널 별 영상데이터를 합성하여 상기 병변 검출부로 전달하도록 구비될 수 있다.Preferably, the still image may include a red channel, a green channel, and a blue channel image, and the preprocessor includes a cumulative distribution function for each pixel for each of the green channel and the blue channel. After deriving a cumulative distribution function (CDF) value and then smoothing the histogram for the derived CDF value to convert it into image data of a predetermined size, the image data for each channel is synthesized and delivered to the lesion detection unit. have.

상기 전처리부는 그린 채널, 그린 채널, 및 블루 채널 각각에 대해 각 픽셀에 대한 누적분포함수(CDF: cumulative distribution Function)값을 도출한 다음 도출된 CDF 값에 대한 히스토그램 평활화하여 소정크기의 영상 데이터로 변환한 후 각 채널 별 영상 데이터를 합성하여 상기 병변 검출부로 전달하도록 구비될 수 있다.The preprocessor derives a cumulative distribution function (CDF) value for each pixel for each of the green channel, the green channel, and the blue channel, and then smooths the histogram for the derived CDF value to convert it into image data of a predetermined size After synthesizing the image data for each channel, it may be provided to transmit the image data to the lesion detection unit.

바람직하게 상기 병변 검출부는,Preferably, the lesion detection unit,

소정크기의 영상 데이터의 이미지 네트워크에 의거 구축된 학습모델을 토대로 전이 학습을 수행하는 ImageNet 학습모듈; 및 상기 ImageNet 학습모듈의 전이학습의 제어값을 초기값으로 입력받아 딥러닝 학습을 수행하여 학습 결과를 토대로 병변을 검출 및 분류하는 딥러닝 학습모듈을 포함할 수 있다.ImageNet learning module for performing transfer learning based on a learning model built based on an image network of image data of a predetermined size; and a deep learning learning module that receives the transfer learning control value of the ImageNet learning module as an initial value, performs deep learning learning, and detects and classifies lesions based on the learning result.

바람직하게 상기 딥러닝 학습모듈은 컨볼루션 레이어와 풀(Pool) 레이어로 이루어진 ResNET 구조를 통해 추출된 특징을 RPN(Region Proposal Network) 기법을 통해 사각 좌표계의 위치 정보와 확률 정보를 획득하고 검출된 위치에서 획득된 확률 정보를 통해 병변을 검출 및 분류하도록 구비될 수 있다.Preferably, the deep learning learning module acquires the position information and probability information of the rectangular coordinate system through the RPN (Region Proposal Network) technique for the features extracted through the ResNET structure consisting of a convolutional layer and a pool layer, and the detected position It may be provided to detect and classify a lesion through the obtained probability information.

바람직하게 상기 병변 검출부는,Preferably, the lesion detection unit,

상기 ImageNet 학습모듈의 전이학습의 학습 결과를 토대로 검출된 병변과 딥러닝 학습모듈의 학습 결과를 토대로 검출된 병변의 비교를 토대로 병변의 검출 및 분류 결과에 대해 검증하는 병변 검증모듈을 더 포함할 수 있다. It may further include a lesion verification module that verifies the detection and classification results of lesions based on a comparison of the lesions detected based on the learning results of transfer learning of the ImageNet learning module and the lesions detected based on the learning results of the deep learning learning module. have.

일 실시 예에 따른 병변 진단 방법은, 내시경으로 획득된 동영상 중 병변 의심 영역에 대한 관심 영역의 정지영상을 획득하는 영상 획득단계; 획득된 관심 영역의 정지 영상의 레드 채널, 그린 채널, 및 블루 채널 영상 중 그린 채널, 그린 채널, 및 블루 채널 영상 각각에 대해 각 픽셀에 대한 누적분포함수(CDF: cumulative distribution Function)값을 도출하며, 도출된 CDF 값에 대한 히스토그램 평활화하여 소정크기의 영상 데이터로 변환하는 전처리단계; A method for diagnosing a lesion according to an embodiment includes: an image acquisition step of acquiring a still image of a region of interest for a suspected lesion region among videos acquired through an endoscope; A cumulative distribution function (CDF) value for each pixel is derived for each of the green channel, green channel, and blue channel images among the red channel, green channel, and blue channel images of the acquired still image of the region of interest. , a pre-processing step of converting the derived CDF value into image data of a predetermined size by smoothing the histogram;

소정크기의 영상 데이터의 이미지 네트워크에 의거 구축된 학습모델을 토대로 전이 학습을 수행하여 병변을 검출하는 ImageNet 학습 단계; 및 상기 ImageNet 학습모듈의 전이학습의 제어값을 초기값으로 입력받아 상기 영상 데이터를 소정 수의 컨볼루션 레이어와 하나의 풀 레이어로 이루어진 ResnET 구조를 통해 추출된 특징을 RPN 기법을 통해 사각 좌표계의 위치 정보와 확률 정보를 획득하고 검출된 위치에서 획득된 확률 정보를 통해 병변을 검출하는 딥러닝 학습 단계를 포함할 수 있다.An ImageNet learning step of detecting a lesion by performing transfer learning based on a learning model built based on an image network of image data of a predetermined size; And by receiving the control value of transfer learning of the ImageNet learning module as an initial value, the image data is extracted through the ResnET structure consisting of a predetermined number of convolutional layers and one full layer. The position of the rectangular coordinate system through the RPN technique It may include a deep learning learning step of acquiring information and probability information and detecting a lesion through the probability information obtained at the detected position.

일 실시예에 따른 병변 진단 방법은 전이학습의 학습 결과를 토대로 검출된 병변과 딥러닝 학습모듈의 학습 결과를 토대로 검출된 병변의 비교를 토대로 병변의 검출 및 분류 결과에 대해 검증하는 병변 검증 단계를 더 포함할 수 있다.The lesion diagnosis method according to an embodiment includes a lesion verification step of verifying the detection and classification results of lesions based on the comparison of the lesions detected based on the learning results of transfer learning and the lesions detected based on the learning results of the deep learning learning module. may include more.

일 실시 예에 따르면, 내시경 등을 이용한 동영상의 촬영 중 정지영상의 캡쳐 요청 시 획득된 정지영상의 병변 의심 영역을 관심 영역으로 설정한 다음 관심 영역의 레드(R) 채널, 그린(G) 채널, 및 블루(B) 채널 영상 중 레드 채널 영상을 제외한 나머지 그린 채널, 및 블루 채널 영상 각각에 대해 또는 그린 채널, 그린 채널, 및 블루 채널 영상 각각에 대해 각 픽셀에 대한 누적분포함수(CDF: cumulative distribution Function)값을 도출하며, 도출된 CDF 값에 대한 히스토그램 평활화하여 대조도가 향상된 영상 데이터로 변환한 다음 합성하고, 합성된 영상 데이터에 대해 전이학습 및 딥러닝 학습을 순차적으로 수행하여 병변을 검출함에 따라, 객관적으로 병변을 진단할 수 있고 병변에 대한 정확도를 향상시킬 수 있다.According to an embodiment, when a still image capture request is made while shooting a video using an endoscope, the suspected lesion region of the acquired still image is set as the region of interest, and then the red (R) channel, the green (G) channel of the region of interest, and a cumulative distribution function (CDF: cumulative distribution function) for each pixel for each of the green channel and blue channel images except for the red channel image among the blue (B) channel images, or for each of the green channel, green channel, and blue channel images function) value, smoothing the histogram for the derived CDF value, converting it into image data with improved contrast, and then synthesizing, and sequentially performing transfer learning and deep learning learning on the synthesized image data to detect lesions. Accordingly, it is possible to objectively diagnose the lesion and improve the accuracy of the lesion.

일 실시 예에 따르면, 병변 의심 영역에 대해 정지 영상만을 처리함으로써, 실시간으로 병변 검출 및 분류가 가능하다.According to an embodiment, by processing only a still image for the suspected lesion region, it is possible to detect and classify the lesion in real time.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래의 영상 처리 과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 병변 진단 시스템의 구성을 보인 도이다.
도 3은 일 실시예의 원본 영상을 보인 예시도이다.
도 4는 일 실시예의 각 채널 영상을 보인 예시도이다.
도 5는 일 실시예의 전처리된 영상을 보인 일 예시도이다.
도 6은 일 실시예의 전처리된 영상을 보인 다른 예시도이다.
도 7은 일 실시예의 시스템의 병변 검출부의 세부 구성도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 병변 진단과정을 보인 전체 흐름도이다.
The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical spirit of the present invention together with the detailed description of the present invention to be described later, so the present invention is a matter described in such drawings should not be construed as being limited only to
1 is a conceptual diagram for explaining a conventional image processing process.
2 is a diagram illustrating a configuration of a lesion diagnosis system according to an exemplary embodiment.
3 is an exemplary view showing an original image according to an embodiment.
4 is an exemplary view showing an image of each channel according to an embodiment.
5 is an exemplary view showing a pre-processed image according to an embodiment.
6 is another exemplary view showing a pre-processed image according to an embodiment.
7 is a detailed configuration diagram of a lesion detection unit of a system according to an exemplary embodiment.
8 is an overall flowchart illustrating a lesion diagnosis process according to an exemplary embodiment.

실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Specific structural or functional descriptions of the embodiments are disclosed for purposes of illustration only, and may be changed and implemented in various forms. Accordingly, the embodiments are not limited to the specific disclosure form, and the scope of the present specification includes changes, equivalents, or substitutes included in the technical spirit.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.Although terms such as first or second may be used to describe various elements, these terms should be interpreted only for the purpose of distinguishing one element from another. For example, a first component may be termed a second component, and similarly, a second component may also be termed a first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being “connected to” another component, it may be directly connected or connected to the other component, but it should be understood that another component may exist in between.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that the described feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof exists, and includes one or more other features or numbers, It should be understood that the possibility of the presence or addition of steps, operations, components, parts or combinations thereof is not precluded in advance.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present specification. does not

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.

도 2는 일 실시 예에 따른 병변 진단 시스템의 구성을 도시한 도면이고, 도 3은 도 2의 영상 획득부의 원본 영상을 보인 예시도이며, 도 4는 도 2에 도시된 전처리부의 각 채널 영상을 보인 예시도이고, 도 5는 도 2에 도시된 전처리부의 전처리된 영상을 보인 일 예시도이며, 도 6은 도 2에 도시된 전처리부의 영상을 보인 다른 예시도이고, 도 7은 도 1에 도시된 병변 검출부의 세부 구성도이다. FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a lesion diagnosis system according to an embodiment, FIG. 3 is an exemplary view showing an original image of the image acquisition unit of FIG. 2, and FIG. 4 is an image of each channel of the preprocessor shown in FIG. FIG. 5 is an exemplary view showing the preprocessed image of the preprocessing unit shown in FIG. 2 , FIG. 6 is another exemplary view showing the image of the preprocessing unit shown in FIG. 2 , and FIG. 7 is shown in FIG. It is a detailed configuration diagram of the lesion detection unit.

도 2 내지 도 7을 참조하면, 일 실시 예에 따른 병변 진단 시스템은 내시경의 동영상으로부터 획득된 관심 영역의 정지영상의 레드(R) 채널, 그린(G) 채널, 및 블루(B) 채널 영상 중 병변에 대한 정보가 없는 레드 채널을 제외한 나머지 그린 채널 및 블루 채널의 영상 각각에 대해 전처리를 수행하고 전처리된 영상 데이터에 대해 전이 학습 및 딥러닝 학습을 순차적으로 수행하여 병변을 검출 및 진단하도록 구비될 수 있고, 이에 시스템은 영상 획득부(100), 전처리부(200), 및 병변 검출부(300)를 포함할 수 있다.2 to 7 , in the lesion diagnosis system according to an embodiment, among red (R) channel, green (G) channel, and blue (B) channel images of a still image of a region of interest obtained from a video of an endoscope Preprocessing is performed on each of the images of the green channel and blue channel except for the red channel without information on the lesion, and transfer learning and deep learning learning are sequentially performed on the preprocessed image data to detect and diagnose the lesion. In this case, the system may include an image acquisition unit 100 , a preprocessor 200 , and a lesion detection unit 300 .

영상 획득부(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 내시경으로 획득된 동영상 중 병변 의심의 관심 영역에 대한 정지영상을 획득할 수 있다. As shown in FIG. 3 , the image acquisition unit 100 may acquire a still image of a region of interest suspected of a lesion from among videos acquired through an endoscope.

전처리부(200)는 영상 획득부(100)로부터 관심 영역의 정지영상으로부터 소정크기의 영상 데이터를 획득할 수 있다. 여기서 정지 영상은 도 4에 도시된 바와 같이, 레드(Red) 채널, 그린(Green) 채널, 및 블루(Blue) 채널 영상이 포함되고, 이때 도 4를 참조하면, 레드 채널 영상은 병변 부분, 특히 위궤양에 대한 정보가 거의 보이지 않음을 확인할 수 있다. The preprocessor 200 may acquire image data of a predetermined size from the still image of the ROI from the image acquisition unit 100 . Here, the still image includes a red channel image, a green channel image, and a blue channel image, as shown in FIG. 4 , and in this case, referring to FIG. 4 , the red channel image is a lesion part, especially It can be seen that there is little information about gastric ulcer.

이에 전처리부(200)는 레드 채널, 그린 채널, 및 블루 채널 영상 중 레드 채널 영상을 제외한 나머지 그린 채널, 및 블루 채널 영상 각각에 대한 전처리 과정을 수행할 수 있다. 일 례로 전처리부(200)는 획득된 정지영상 중 그린 채널, 및 블루 채널 영상 각각에 대해 각 픽셀의 누적분포함수(CDF: Cummulative Distribution Function) 값으로 도출한 다음 도출된 CDF 값을 CLAHE(Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization) 기법을 이용하여 소정크기의 영상 데이터로 변환한다. Accordingly, the preprocessor 200 may perform preprocessing on each of the remaining green channel and blue channel images except for the red channel image among the red channel, green channel, and blue channel images. For example, the preprocessor 200 derives a cumulative distribution function (CDF) value of each pixel for each of the green channel and blue channel images among the obtained still images, and then sets the derived CDF value to CLAHE (Contrast Limited). It is converted into image data of a predetermined size using the Adaptive Histogram Equalization) technique.

누적분포함수(CDF)는 x를 분포의 값으로,

Figure 112020019178473-pat00001
를 Percentile로 매핑 시키는 함수로서, 주어진 확률분포에서 확률변수가 특정 값보다 작거나 같은 확률을 나타낸다. 도출된 Percentile에 대한 누적분포함수(PDF: Percentile Distribution Function)을 적분하면 CDF 값이 도출될 수 있으며, 다음 식 1을 만족한다.The cumulative distribution function (CDF) is x as the value of the distribution,
Figure 112020019178473-pat00001
It is a function that maps to percentage, indicating the probability that a random variable is less than or equal to a specific value in a given probability distribution. By integrating the percentile distribution function (PDF) with respect to the derived percentage, the CDF value can be derived, and the following equation (1) is satisfied.

[식 1][Equation 1]

Figure 112020019178473-pat00002
Figure 112020019178473-pat00002

X는 실수값을 가지는 임의의 변수로서, (a, b]를 가지며, a<b 를 만족한다. X is an arbitrary variable having a real value, has (a, b], and satisfies a<b.

또한 CLAHE 기법은 그린 채널, 및 블루 채널 영상 각각에 대해 CDF 값에 대한 히스토그램 평활화하여 소정크기의 영상 데이터를 각각 출력하고, 출력된 각 그린(Green) 채널, 및 블루(Blue) 채널 영상에 대한 영상 데이터는 합성되어 병변 검출부(300)로 제공된다. 즉, CLAHE 기법은 주어진 픽셀 값의 근처에서 명암 증폭을 누적분포함수(CDF)의 변환함수의 기울기에 의해 지정하고, 누적분포함수(CDF)의 기울기에 비례하여 해당 픽셀값의 히스토그램 값을 비례하여 설정한다. 이때 CLAHE 기법은 누적분포함수(CDF)를 연산하기 이전에 히스토그램을 미리 정의된 값으로 클램핑하여 증폭의 한계를 설정한다. 본 명세서 상에서는 누적분포함수(CDF) 및 CLAHE 기법을 이용하여 정지 영상의 각 그린 채널 및 블루 채널 영상에 대해 전처리를 수행하는 과정을 구체적으로 명시하지 않지만, 당업자 수준에서 이해되어야 할 것이다.In addition, the CLAHE technique outputs image data of a predetermined size by smoothing the histogram of the CDF values for each of the green channel and blue channel images, and outputs images for each green channel and blue channel image. The data is synthesized and provided to the lesion detection unit 300 . That is, the CLAHE technique specifies the contrast amplification in the vicinity of a given pixel value by the slope of the conversion function of the cumulative distribution function (CDF), and the histogram value of the corresponding pixel value is proportional to the slope of the CDF. set In this case, the CLAHE technique sets the amplification limit by clamping the histogram to a predefined value before calculating the CDF. Although the process of performing preprocessing on each green channel and blue channel image of a still image using the CDF and CLAHE techniques is not specifically specified in this specification, it should be understood at the level of those skilled in the art.

이에 도 5를 참조하면 그린 채널 및 블루 채널 영상에 대해 전처리를 수행하는 전처리부(200)의 영상은 기존의 CLAHE 기법을 이용하여 정지 영상에 대한 전처리된 영상과 비교하여 균일하고 대조도가 높아졌음을 알 수 있고, 이에 정지영상의 품질이 향상되며, 부분적인 어두운 영상으로 인한 병변 검출의 실패가 방지될 수 있다.Accordingly, referring to FIG. 5 , the image of the preprocessor 200 that preprocesses the green channel and blue channel images is uniform and has higher contrast compared to the images preprocessed for still images using the conventional CLAHE technique. , the quality of the still image is improved, and the failure of lesion detection due to a partially dark image can be prevented.

다른 례로 전처리부(200)는 획득된 정지영상 중 그린 채널, 그린 채널, 및 블루 채널 영상 각각에 대해 각 픽셀의 누적분포함수(CDF: Cummulative Distribution Function) 값으로 도출한 다음 도출된 CDF 값을 CLAHE(Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization) 기법을 이용하여 소정크기의 영상 데이터로 변환한다. 출력된 각 그린(Green) 채널, 그린(Green) 채널, 및 블루(Blue) 채널 영상에 대한 영상 데이터는 합성되어 병변 검출부(300)로 제공된다.As another example, the preprocessor 200 derives a cumulative distribution function (CDF) value of each pixel for each of the green channel, green channel, and blue channel images among the obtained still images, and then sets the derived CDF value to CLAHE (Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization) is used to convert image data of a predetermined size. Image data for each of the output green channel, green channel, and blue channel images are synthesized and provided to the lesion detector 300 .

이에 도 6을 참조하면 전처리부(200)의 영상은 도 5의 영상에 비해 균일하고 대조도가 더 높아졌음을 확인할 수 있다. Accordingly, referring to FIG. 6 , it can be seen that the image of the preprocessor 200 is uniform and the contrast is higher than that of the image of FIG. 5 .

한편, 병변 검출부(300)는 전처리부(200)의 영상 데이터를 전달받아 전이학습 및 딥러닝 학습을 순차 수행하여 병변을 검출 및 분류하도록 이루어지며, 이에 병변 검출부(300)는 ImageNet 학습모듈(310), 딥러닝 학습모듈(320), 및 병변 검증모듈(330)를 포함할 수 있다.On the other hand, the lesion detection unit 300 receives the image data of the preprocessor 200 and sequentially performs transfer learning and deep learning learning to detect and classify the lesion, and the lesion detection unit 300 is the ImageNet learning module 310 ), a deep learning learning module 320 , and a lesion verification module 330 .

ImageNet 학습모듈(310)는 전처리부(200)의 소정크기의 영상 데이터의 이미지 네트워크에 의거 구축된 학습모델을 토대로 전이 학습을 수행하고, 이때 ImageNet 학습모듈(310)의 전이학습에 도출된 제어값을 초기값으로 딥러닝 학습모듈(320)에 전달한다.The ImageNet learning module 310 performs transfer learning based on a learning model built based on the image network of image data of a predetermined size of the preprocessor 200, and at this time, the control value derived from the transfer learning of the ImageNet learning module 310 is transmitted to the deep learning learning module 320 as an initial value.

이러한 ImageNet 학습모듈(310)의 제어값을 초기값으로 전달받은 딥러닝 학습모듈(320)는 제어값을 초기값으로 전처리부(200)의 영상 데이터에 대한 딥러닝 학습을 수행하여 학습 결과를 토대로 병변을 검출 및 분류할 수 있다. The deep learning learning module 320 that has received the control value of the ImageNet learning module 310 as an initial value performs deep learning learning on the image data of the preprocessor 200 using the control value as an initial value, and based on the learning result It can detect and classify lesions.

여기서, 딥러닝 학습모듈(320)는 컨볼루션 레이어와 풀(Pool) 레이어로 이루어진 ResNET 구조를 통해 추출된 특징을 RPN(Region Proposal Network) 기법을 통해 사각 좌표계의 위치 정보와 확률 정보를 획득하고 검출된 위치에서 획득된 확률 정보를 통해 병변을 검출 및 분류하도록 구비될 수 있다. Here, the deep learning learning module 320 acquires and detects the location information and probability information of the rectangular coordinate system through the RPN (Region Proposal Network) technique for the features extracted through the ResNET structure consisting of a convolutional layer and a pool layer. It may be provided to detect and classify the lesion through the probability information obtained at the location.

일 례로 딥러닝 학습모듈(320)는 7*7 커널 1개, 1*1 커널 32개 3*3 커널 16개를 포함한 49개의 컨볼루션 레이어와 1개의 풀 레이어로 이루어진 ResNET 구조를 통해 전처리부(200)의 영상 데이터의 특징을 추출하고 추출된 특징으로 RPN 기법을 통해 사각 좌표계의 위치 정보와 확률 스코어를 획득한다. 컨볼루션 레이어는 패치 영상과 커널 들과의 컨볼루션(Convolution) 값을 딥 러닝(Deep Learning) 방법을 이용하여 생성된다. As an example, the deep learning learning module 320 is a preprocessor ( 200), and with the extracted features, the position information and probability score of the rectangular coordinate system are obtained through the RPN technique. The convolutional layer is created using a deep learning method using a convolution value between a patch image and kernels.

이에 딥러닝 학습모듈(320)은 검출된 위치에서의 확률 스코어에 대해 기 구축된 모델을 토대로 학습을 수행하여 정상, 위궤양, 및 위암 등의 병변을 분류한다. 이러한 딥러닝 학습을 통해 비특허문헌 1 및 2에 개시된 정상, 위궤양 및 위암 등의 병변을 분류 및 검출할 수 있다.Accordingly, the deep learning learning module 320 classifies lesions such as normal, gastric ulcer, and gastric cancer by learning based on a pre-established model for the probability score at the detected position. Through such deep learning learning, it is possible to classify and detect lesions such as normal, gastric ulcer and gastric cancer disclosed in Non-Patent Documents 1 and 2.

이러한 딥러닝 학습모듈(320)의 학습 결과 및 ImageNet 학습모듈(320)의 학습 결과는 병변 검증모듈(330)로 전달된다. 병변 검증모듈(330)은 ImageNet 학습모듈(310)의 전이학습의 학습 결과를 토대로 검출된 병변과 딥러닝 학습모듈(320)의 학습 결과를 토대로 검출된 병변의 비교 결과를 토대로 검출된 병변에 대해 검증할 수 있다.The learning result of the deep learning learning module 320 and the learning result of the ImageNet learning module 320 are transmitted to the lesion verification module 330 . The lesion verification module 330 is configured to compare the lesion detected based on the learning result of the transfer learning of the ImageNet learning module 310 with the lesion detected based on the learning result of the deep learning learning module 320. can be verified.

도 8은 일 실시 예에 따른 병변 진단 동작을 도시한 흐름도로서, 도 8을 참조하여 다른 실시 예에 따른 병변 진단 방법을 설명한다. 8 is a flowchart illustrating an operation for diagnosing a lesion according to an embodiment, and a method for diagnosing a lesion according to another embodiment will be described with reference to FIG. 8 .

일 실시 예에 따르면, 단계(S11)에서, 도 2의 영상 획득부(100)를 이용하여 내시경으로 획득된 동영상 중 병변 의심 영역에 대한 관심 영역의 정지영상을 획득할 수 있다. According to an embodiment, in step S11 , a still image of the region of interest for the suspicious lesion region may be acquired from among the videos acquired through the endoscope using the image acquisition unit 100 of FIG. 2 .

일 실시 예에 따르면, 단계(S12~S14)에서 전처리부(200)는 정지 영상을 레드 채널 영상, 그린 채널 영상, 및 블루 채널 영상으로 분리한 다음 레드 채널을 제외한 나머지 그린 채널 영상 및 블루 채널 영상 또는 그린 채널, 그린 채널, 및 블루 채널 영상 각각에 대해 전처리를 수행한 다음 각 채널 영상 별 전처리된 영상 데이터를 합성하여 병변 검출부(300)로 전달한다.According to an embodiment, in steps S12 to S14 , the preprocessor 200 separates the still image into a red channel image, a green channel image, and a blue channel image, and then the remaining green channel images and blue channel images except for the red channel. Alternatively, preprocessing is performed on each of the green channel, green channel, and blue channel images, and then preprocessed image data for each channel image is synthesized and transmitted to the lesion detector 300 .

이어 단계(S15~S17)에서 병변 검출부(300)는 전처리된 영상 데이터에 대해 ImageNet 기법을 이용하여 전이 학습을 수행한 다음 제어값으로 초기값으로 딥러닝 기법을 이용하여 학습을 수행하여 병변 분류 및 검출을 수행하고, 전이 학습 결과의 병변과 딥러닝 학습 결과의 병변이 일치하는 경우 일치된 병변을 출력한다. Next, in steps S15 to S17, the lesion detector 300 performs transfer learning using the ImageNet technique on the preprocessed image data, and then performs learning using the deep learning technique as an initial value as a control value to classify the lesion and Detection is performed, and if the lesion of the transfer learning result matches the lesion of the deep learning learning result, the matched lesion is output.

내시경을 이용한 동영상의 촬영 중 정지영상의 캡쳐 요청 시 획득된 정지영상의 병변 의심 영역을 관심 영역으로 설정한 다음 설정된 관심 영역을 토대로 병변 검출함에 따라, 객관적으로 병변을 진단할 수 있고, 병변에 대한 정확도를 향상시킬 수 있다.When a still image capture request is made during video recording using an endoscope, the suspected lesion region of the obtained still image is set as the region of interest and then the lesion is detected based on the set region of interest, so that the lesion can be objectively diagnosed and accuracy can be improved.

이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The embodiments described above may be implemented by a hardware component, a software component, and/or a combination of the hardware component and the software component. For example, the apparatus, methods, and components described in the embodiments may include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable gate (FPGA) array), a programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions, may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. A processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For convenience of understanding, although one processing device is sometimes described as being used, one of ordinary skill in the art will recognize that the processing device includes a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that can include For example, the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as parallel processors.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로 (collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.Software may comprise a computer program, code, instructions, or a combination of one or more thereof, which configures a processing device to operate as desired or is independently or collectively processed You can command the device. The software and/or data may be any kind of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or apparatus, to be interpreted by or to provide instructions or data to the processing device. , or may be permanently or temporarily embody in a transmitted signal wave. The software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기 광매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the computer-readable medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks. Included are magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited drawings, those skilled in the art may apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques are performed in an order different from the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.

100 : 영상 획득부
200 : 전처리부
300 : 병변 검출부
100: image acquisition unit
200: preprocessor
300: lesion detection unit

Claims (9)

내시경으로 획득된 동영상 중 병변 의심 영역에 대한 관심 영역의 정지영상을 획득하는 영상 획득부;
상기 정지영상에 대한 해상도를 기 정해진 해상도로 보정한 다음 각 픽셀에 대한 누적분포함수(CDF: cumulative distribution Function)값을 도출하며, 도출된 CDF 값에 대한 히스토그램 평활하여 소정크기의 영상 데이터로 변환하는 전처리부;
상기 영상 데이터에 대해 전이학습 및 딥러닝 학습을 순차적으로 수행하고 학습 결과에 토대로 병변을 검출하는 병변 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 병변 진단 시스템.
an image acquisition unit that acquires a still image of a region of interest for a suspected lesion region among videos acquired through an endoscope;
After correcting the resolution of the still image to a predetermined resolution, a cumulative distribution function (CDF) value for each pixel is derived, and a histogram of the derived CDF value is smoothed to convert it into image data of a predetermined size. preprocessor;
and a lesion detection unit that sequentially performs transfer learning and deep learning on the image data and detects a lesion based on a learning result.
제1항에 있어서, 상기 정지영상은 레드(Red) 채널, 그린(Green) 채널, 및 블루(Blue) 채널 영상을 포함하는 것을 특징으로 하는 병변 진단 시스템.The lesion diagnosis system according to claim 1, wherein the still image includes a red channel image, a green channel image, and a blue channel image. 제2항에 있어서, 상기 전처리부는
그린 채널, 및 블루 채널 각각에 대해 각 픽셀에 대한 누적분포함수(CDF: cumulative distribution Function)값을 도출한 다음 도출된 CDF 값에 대한 히스토그램 평활화(smoothing)하여 소정크기의 영상 데이터로 변환한 후 각 채널 별 영상데이터를 합성하여 상기 병변 검출부로 전달하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 병변 진단 시스템.
The method of claim 2, wherein the pre-processing unit
After deriving a cumulative distribution function (CDF) value for each pixel for each of the green channel and the blue channel, smoothing the histogram for the derived CDF value, and converting it into image data of a predetermined size, each A lesion diagnosis system, characterized in that provided to synthesize the image data for each channel and transmit it to the lesion detection unit.
제2항에 있어서, 상기 전처리부는
그린 채널, 그린 채널, 및 블루 채널 각각에 대해 각 픽셀에 대한 누적분포함수(CDF: cumulative distribution Function)값을 도출한 다음 도출된 CDF 값에 대한 히스토그램 평활화하여 소정크기의 영상 데이터로 변환한 후 각 채널 별 영상 데이터를 합성하여 상기 병변 검출부로 전달하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 병변 진단 시스템.
The method of claim 2, wherein the pre-processing unit
For each of the green channel, green channel, and blue channel, a cumulative distribution function (CDF) value for each pixel is derived, and the histogram is smoothed for the derived CDF value, which is converted into image data of a predetermined size. The lesion diagnosis system, characterized in that it is provided to synthesize the image data for each channel and transmit it to the lesion detection unit.
제1항에 있어서, 상기 병변 검출부는,
소정크기의 영상 데이터의 이미지 네트워크에 의거 구축된 학습모델을 토대로 전이 학습을 수행하는 ImageNet 학습모듈; 및
상기 ImageNet 학습모듈의 전이학습의 제어값을 초기값으로 입력받아 딥러닝 학습을 수행하여 학습 결과를 토대로 병변을 검출 및 분류하는 딥러닝 학습모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 병변 진단 시스템.
According to claim 1, wherein the lesion detection unit,
ImageNet learning module for performing transfer learning based on a learning model built based on an image network of image data of a predetermined size; and
A lesion diagnosis system comprising a deep learning learning module that receives the transfer learning control value of the ImageNet learning module as an initial value, performs deep learning learning, and detects and classifies lesions based on the learning result.
제5항에 있어서, 상기 딥러닝 학습모듈은
컨볼루션 레이어와 풀(Pool) 레이어로 이루어진 ResNET 구조를 통해 추출된 특징을 RPN(Region Proposal Network) 기법을 통해 사각 좌표계의 위치 정보와 확률 정보를 획득하고 검출된 위치에서 획득된 확률 정보를 통해 병변을 검출 및 분류하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 병변 진단 시스템.
The method of claim 5, wherein the deep learning learning module
The features extracted through the ResNET structure consisting of a convolutional layer and a pool layer are acquired through the RPN (Region Proposal Network) technique to obtain the position information and probability information of the rectangular coordinate system, and the lesion through the probability information obtained from the detected position. A lesion diagnosis system, characterized in that it is provided to detect and classify.
제5항에 있어서, 상기 병변 검출부는,
상기 ImageNet 학습모듈의 전이학습의 학습 결과를 토대로 검출된 병변과 딥러닝 학습모듈의 학습 결과를 토대로 검출된 병변의 비교를 토대로 병변의 검출 및 분류 결과에 대해 검증하는 병변 검증모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 병변 진단 시스템.
According to claim 5, wherein the lesion detection unit,
Further comprising a lesion verification module that verifies the detection and classification results of lesions based on the comparison of the lesions detected based on the learning results of transfer learning of the ImageNet learning module and the lesions detected based on the learning results of the deep learning learning module Characterized by a lesion diagnosis system.
제1항의 병변 진단 시스템에 의해 수행되는 병변 진단 방법에 있어서,
내시경으로 획득된 동영상 중 병변 의심 영역에 대한 관심 영역의 정지영상을 획득하는 영상 획득단계;
획득된 관심 영역의 정지 영상의 레드 채널, 그린 채널, 및 블루 채널 영상 중 그린 채널, 그린 채널, 및 블루 채널 영상 각각에 대해 각 픽셀에 대한 누적분포함수(CDF: cumulative distribution Function)값을 도출하며, 도출된 CDF 값에 대한 히스토그램 평활화하여 소정크기의 영상 데이터로 변환하는 전처리단계;
소정크기의 영상 데이터의 이미지 네트워크에 의거 구축된 학습모델을 토대로 전이 학습을 수행하여 병변을 검출하는 ImageNet 학습 단계; 및
ImageNet 학습모듈의 전이학습의 제어값을 초기값으로 입력받아 상기 영상 데이터를 소정 수의 컨볼루션 레이어와 하나의 풀 레이어로 이루어진 ResnET 구조를 통해 추출된 특징을 RPN 기법을 통해 사각 좌표계의 위치 정보와 확률 정보를 획득하고 검출된 위치에서 획득된 확률 정보를 통해 병변을 검출하는 딥러닝 학습 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 병변 진단 방법.
In the lesion diagnosis method performed by the lesion diagnosis system of claim 1,
An image acquisition step of acquiring a still image of a region of interest for a suspected lesion region among videos acquired through an endoscope;
A cumulative distribution function (CDF) value for each pixel is derived for each of the green channel, green channel, and blue channel images among the red channel, green channel, and blue channel images of the acquired still image of the region of interest. , a pre-processing step of converting the derived CDF value into image data of a predetermined size by smoothing the histogram;
ImageNet learning step of detecting lesions by performing transfer learning based on a learning model built based on an image network of image data of a predetermined size; and
By receiving the control value of transfer learning of the ImageNet learning module as an initial value, the image data is extracted through the ResnET structure consisting of a predetermined number of convolutional layers and one full layer, and the position information of the rectangular coordinate system and the A lesion diagnosis method, comprising: a deep learning learning step of acquiring probability information and detecting a lesion through the probability information acquired at the detected position.
제8항에 있어서, 상기 병변 진단 방법은,
전이학습의 학습 결과를 토대로 검출된 병변과 딥러닝 학습모듈의 학습 결과를 토대로 검출된 병변의 비교를 토대로 병변의 검출 및 분류 결과에 대해 검증하는 병변 검증 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 병변 진단 방법.
The method of claim 8, wherein the lesion diagnosis method comprises:
Diagnosis of a lesion, characterized in that it further comprises a lesion verification step of verifying the detection and classification result of the lesion based on the comparison of the lesion detected based on the learning result of transfer learning and the lesion detected based on the learning result of the deep learning learning module Way.
KR1020200022177A 2019-02-22 2020-02-24 Method and system for diagnosing lesion using deep learning KR102344041B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190021015 2019-02-22
KR20190021015 2019-02-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200102961A KR20200102961A (en) 2020-09-01
KR102344041B1 true KR102344041B1 (en) 2021-12-29

Family

ID=72450942

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200022177A KR102344041B1 (en) 2019-02-22 2020-02-24 Method and system for diagnosing lesion using deep learning

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102344041B1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20240016366A1 (en) * 2020-11-25 2024-01-18 Aidot Inc. Image diagnosis system for lesion
KR102550631B1 (en) * 2021-03-16 2023-07-03 (주)파인헬스케어 Apparatus for providing evaluation of bedsore stages and treatment recommendations using artificial intelligence and operation method thereof
KR20230090824A (en) * 2021-12-15 2023-06-22 연세대학교 산학협력단 Method for providing information of endodontic treatment and device using the same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100393071B1 (en) 2001-08-18 2003-07-31 삼성전자주식회사 Apparatus and method for histogram equlization of image
US20140132746A1 (en) 2012-11-14 2014-05-15 Timothy King Image capture stabilization

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101118211B1 (en) * 2010-05-27 2012-02-29 부산대학교 산학협력단 Diagnosis of submucosal tumor using endoscopic ultrasonic image analysis

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100393071B1 (en) 2001-08-18 2003-07-31 삼성전자주식회사 Apparatus and method for histogram equlization of image
US20140132746A1 (en) 2012-11-14 2014-05-15 Timothy King Image capture stabilization

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200102961A (en) 2020-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102344041B1 (en) Method and system for diagnosing lesion using deep learning
KR102237441B1 (en) Method and apparatus for reading lesion from capsule endoscopic image using neural network
CN113454981B (en) Techniques for multi-exposure fusion of multiple image frames based on convolutional neural networks and for deblurring the multiple image frames
US8861806B2 (en) Real-time face tracking with reference images
US20230274577A1 (en) Device and method with image matching
US20160286138A1 (en) Apparatus and method for stitching panoramaic video
Zhuo et al. Robust flash deblurring
CN105306813B (en) Image processing apparatus and image processing method
CN110855889B (en) Image processing method, image processing apparatus, image processing device, and storage medium
WO2008018887A1 (en) Real-time face tracking in a digital image acquisition device
JP5210198B2 (en) Image processing apparatus, image processing method, and image processing program
CN110991287A (en) Real-time video stream face detection tracking method and detection tracking system
CN113807160B (en) Method and device for detecting hijacking of image acquisition equipment and computer equipment
KR20210024877A (en) Method and apparatus for determining liveness
KR102550338B1 (en) Apparatus for Denoising Low-Dose CT Images and Learning Apparatus and Method Therefor
KR20160000533A (en) The method of multi detection and tracking with local feature point for providing information of an object in augmented reality
US20080199073A1 (en) Red eye detection in digital images
KR102101481B1 (en) Apparatus for lenrning portable security image based on artificial intelligence and method for the same
WO2021220336A1 (en) Image inspection device and image inspection method
US8538142B2 (en) Face-detection processing methods, image processing devices, and articles of manufacture
KR102235127B1 (en) Adaptive fusion method of multimodal images and apparatus
JP6378496B2 (en) Image processing apparatus, control method, and recording medium
KR20220096453A (en) Lesion detection method, device and program from endoscopic images using deep learning model
US11636577B2 (en) Method and apparatus with blur estimation
US20240062501A1 (en) Image stitching method using image masking

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right