RU2734575C1 - Method and system for identifying new growths on x-ray images - Google Patents

Method and system for identifying new growths on x-ray images Download PDF

Info

Publication number
RU2734575C1
RU2734575C1 RU2020113878A RU2020113878A RU2734575C1 RU 2734575 C1 RU2734575 C1 RU 2734575C1 RU 2020113878 A RU2020113878 A RU 2020113878A RU 2020113878 A RU2020113878 A RU 2020113878A RU 2734575 C1 RU2734575 C1 RU 2734575C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
image
processing
channel
contrast
ray images
Prior art date
Application number
RU2020113878A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Степан Андреевич Побоженский
Дмитрий Викторович Ширяев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "АЙРИМ" (ООО "АЙРИМ")
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 Общество с ограниченной ответственностью "АЙРИМ" (ООО "АЙРИМ") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "АЙРИМ" (ООО "АЙРИМ")
Priority to RU2020113878A priority Critical patent/RU2734575C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2734575C1 publication Critical patent/RU2734575C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V30/00Character recognition; Recognising digital ink; Document-oriented image-based pattern recognition
    • G06V30/10Character recognition
    • G06V30/19Recognition using electronic means
    • G06V30/192Recognition using electronic means using simultaneous comparisons or correlations of the image signals with a plurality of references
    • G06V30/194References adjustable by an adaptive method, e.g. learning

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Abstract

FIELD: data processing.
SUBSTANCE: invention can be used for automated analysis of X-ray images. Summary of the invention is that at least one X-ray image is obtained; processing said image, during which its primary normalization and cleaning from noise; image brightness map is distributed over RGB color channels, wherein in the red channel, normalization is performed, contrast is increased and the most contrast contours are detected on the image; in the blue channel, the contrast of the processed image is increased by modifying its histogram; in a green color channel its initial information is stored; generating an image based on processing of RGB channels; performing processing of the obtained image using a machine learning model, during which classification of image areas is performed by selecting reference points and sequential processing of said points using a floating window of a given pixel dimension; calculating a vector for each said reference point, containing numerical parameters for criteria considered when BI-RADS classification.
EFFECT: high accuracy of identifying new growths on X-ray images.
7 cl, 6 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области компьютерной техники применительно к сфере медицины, в частности к методу автоматизированного анализа рентгеновских изображений. The present invention relates to the field of computer technology in relation to the field of medicine, in particular to a method for automated analysis of X-ray images.

На сегодняшний момент с развитием технологий в области машинного обучения, такие решения все чаще применяются в медицинской сфере, в частности для помощи специалистам в анализе данных и принятии клинических решений. Today, with the development of technologies in the field of machine learning, such solutions are increasingly used in the medical field, in particular to help specialists in data analysis and clinical decision making.

В качестве примеров решений по анализу медицинских изображений с помощью искусственных нейронных сетей (ИНС) можно рассмотреть следующие технологии.The following technologies can be considered as examples of solutions for the analysis of medical images using artificial neural networks (ANNs).

Облачная платформа для анализа медицинских изображений BOTKIN AI (https://botkin.ai). Платформа для распознавания медицинских изображений «Третье мнение» (https://3opinion.ai/ru). Сервис анализа флюорограмм ФтизисБиоМед (http://ftizisbiomed.ru/). QuantX (www.qlarityimaging.com) – система распознавания рака молочной железы. GOOGLE Lymph Node Assistant (LYNA) – система на основе ИИ для распознавания рака молочной железы.BOTKIN AI cloud-based medical image analysis platform (https://botkin.ai). Third Opinion Medical Image Recognition Platform (https://3opinion.ai/ru). Fluorogram analysis service PhthisisBioMed (http://ftizisbiomed.ru/). QuantX (www.qlarityimaging.com) is a breast cancer recognition system. GOOGLE Lymph Node Assistant (LYNA) is an AI-based system for recognizing breast cancer.

Из патентной заявки US 20020186875 A1, 12.12.2002 известна система анализа медицинских изображений, в частности, радиологические снимки. Данное решение основывается на анализе областей изображения для определения типа ткани и возможном наличии той или иной патологии. Классификация ткани осуществляется с помощью анализа пикселей в исследуемом окне на изображении и сравнении изображения с заданным паттерном ткани. From patent application US 20020186875 A1, 12.12.2002, a system for analyzing medical images, in particular, radiological images, is known. This decision is based on the analysis of image areas to determine the type of tissue and the possible presence of one or another pathology. Tissue classification is carried out by analyzing pixels in the studied window on the image and comparing the image with a given tissue pattern.

Недостатком известных решений является недостаточная точность и скорость работы алгоритмов машинного обучения при классификации изображений, что обуславливается следующим: The disadvantage of the known solutions is the lack of accuracy and speed of machine learning algorithms for image classification, which is due to the following:

• Пошаговый анализ изображения плавающим окном:• Step-by-step analysis of the floating window image:

Если шаг слишком маленький то анализ изображения ИНС современной архитектуры с количеством параметров превышающим 20 млн занимает продолжительное время (десятки минут) даже с учётом использования современных тензорных вычислителей. Для оперативной работы требуется доступ к высокопроизводительному распределенному вычислителю.If the step is too small, then the analysis of the image of an ANN of a modern architecture with the number of parameters exceeding 20 million takes a long time (tens of minutes), even taking into account the use of modern tensor computers. Operational work requires access to a high-performance distributed computer.

Если шаг слишком большой, то повышается вероятность пропуска окна содержащего информацию достаточную для корректной классификации ИНС и как результат - пропуск злокачественного новообразования или иного вида патологии, критически важной для клинической картины пациента. If the step is too large, then the probability of skipping a window containing information sufficient for the correct classification of the ANN increases and, as a result, skipping a malignant neoplasm or other type of pathology that is critical for the patient's clinical picture.

Обучения нейросети SSD/YOLO-типа. Нейросети такого типа являются надстройкой над существующей архитектурой (ResNet, Inception, VGG16). Требуют комплексной разметки и долгого обучения, но ввиду сложности поиска оптимального решения нейросетью для одновременной сегментации и классификации входного изображения, точность работы таких архитектур во многих случаях не превышает 70%, что недопустимо для задачи обнаружения симптомов опасного заболевания.SSD / YOLO-type neural network training. Neural networks of this type are built on top of the existing architecture (ResNet, Inception, VGG16). They require complex markup and long training, but due to the complexity of finding an optimal solution by a neural network for simultaneous segmentation and classification of the input image, the accuracy of such architectures in many cases does not exceed 70%, which is unacceptable for the problem of detecting symptoms of a dangerous disease.

Настоящая разработка направлена на решение технической проблемы, присущей известным решениям из уровня техники, в частности, за счет создания нового эффективного метода идентификации новообразований на рентгеновских изображениях.The present development is aimed at solving a technical problem inherent in the known solutions from the prior art, in particular, by creating a new effective method for identifying neoplasms in X-ray images.

Технический результат заключается в повышении точности идентификации новообразований на рентгеновских изображениях за счет аугментации входных изображений и их последующей обработки с помощью обученных ИНС.The technical result consists in increasing the accuracy of identification of neoplasms in X-ray images by augmentation of input images and their subsequent processing using trained ANNs.

Технический результат достигается тем, что компьютерно-реализуемый способ идентификации новообразований на рентгеновских изображениях выполняется с помощью, по меньшей мере, одного процессора и содержащий этапы, на которых: The technical result is achieved by the fact that a computer-implemented method for identifying neoplasms on X-ray images is performed using at least one processor and containing the stages at which:

- получают по меньшей мере, одно рентгеновское изображение;- get at least one X-ray image;

- осуществляют обработку упомянутого изображения, в ходе которой выполняется его первичная нормализация и очистка от шумов; - carry out the processing of the above-mentioned image, during which its primary normalization and cleaning from noise is performed;

- выполняют распределение карты яркостей изображения по RGB каналам цветности, при этом - perform the distribution of the image brightness map by RGB color channels, while

в красном канале осуществляется нормализация, повышение контраста и выделение наиболее контрастных контуров на изображении; in the red channel, normalization, contrast enhancement and selection of the most contrasting contours in the image are carried out;

в синем канале осуществляется повышение контраста обрабатываемого изображения с помощью модификации его гистограммы;in the blue channel, the contrast of the processed image is increased by modifying its histogram;

в зеленом цветовом канале сохраняется его исходная информация; its original information is saved in the green color channel;

- формируют изображение на основании обработки RGB каналов;- form an image based on processing RGB channels;

- выполняют обработку полученного изображения с помощью модели машинного обучения, в ходе которой выполняют классификацию участков изображения с помощью выделения опорных точек и последовательной обработки упомянутых точек с помощью плавающего окна заданной пиксельной размерности; - performing the processing of the obtained image using a machine learning model, during which the classification of image areas is performed by selecting the reference points and sequential processing of these points using a floating window of a given pixel dimension;

- вычисляют вектор для каждой упомянутой опорной точки, содержащий численные параметры для критериев, учитываемых при BI-RADS классификации. - a vector is calculated for each said reference point containing numerical parameters for the criteria taken into account in the BI-RADS classification.

В одном из частных примеров реализации способа модель машинного обучения представляет собой единичную сверточную искусственную нейронную сеть (ИНС). In one of the particular examples of the implementation of the method, the machine learning model is a single convolutional artificial neural network (ANN).

В другом частном примере реализации способа дополнительно производится оценка точности работы ИНС с помощью 4-х канальной ИНС, обученной учитывать характерные вектора исследуемых участков изображения. In another particular example of the implementation of the method, the accuracy of the ANN is additionally evaluated using a 4-channel ANN trained to take into account the characteristic vectors of the investigated image areas.

В другом частном примере реализации способа для каждой опорной точки рассчитывается фрактальная размерность с помощью алгоритма поиска границ и контрастных областей.In another particular example of the implementation of the method, for each reference point, the fractal dimension is calculated using the algorithm for finding boundaries and contrasting areas.

В другом частном примере реализации способа размерность плавающего окна меняется исходя из размерности проверяемого изображения, а его пропорции высоты к ширине подбираются по заданной таблице. In another particular example of the implementation of the method, the dimension of the floating window changes based on the dimension of the checked image, and its proportions of height to width are selected according to a given table.

В другом частном примере реализации способа очистка от шумов осуществляется с помощью фильтрации с размытием по Гауссу или комбинирования исключения внешних пикселей с последующем замыканием контуров.In another particular example of the implementation of the method, noise removal is carried out using Gaussian blur filtering or combining the exclusion of external pixels with the subsequent closure of the contours.

В другом частном примере реализации способа первичная нормализация осуществляется с помощью алгоритма MINMAX или центрирование по нулю. In another particular example of the implementation of the method, the primary normalization is carried out using the MINMAX algorithm or centering by zero.

Заявленное изобретение также осуществляется за счет системы для идентификации новообразований на рентгеновских изображениях, содержащей по меньше мере один процессор, по меньшей мере одно средство памяти, хранящее машиночитаемые инструкции, которые при их выполнении процессором выполняют вышеуказанный способ. The claimed invention is also realized by a system for identifying neoplasms on X-ray images, comprising at least one processor, at least one memory means storing machine-readable instructions, which, when executed by the processor, perform the above method.

На Фиг. 1 представлен процесс выполнения заявленного способа. FIG. 1 shows the process of performing the claimed method.

На Фиг. 2 представлен пример аугментированного изображения. FIG. 2 shows an example of an augmented image.

На Фиг. 3 представлена схема алгоритма классификации изображений. FIG. 3 shows a diagram of the image classification algorithm.

На Фиг. 4 представлен пример изображений для обучения ИНС. FIG. 4 shows an example of images for training ANN.

На Фиг. 5 представлен пример изображений с разметкой ИНС.FIG. 5 shows an example of images with ANN markup.

На Фиг. 6 представлен общий вид вычислительной системы. FIG. 6 shows a general view of the computing system.

На Фиг. 1 представлена общая схема осуществления заявленного способа (100) идентификации новообразований на рентгеновских изображениях. Заявленный способ (100) реализуется с помощью программно-аппаратного комплекса (ПАК), который может представлять собой любой тип вычислительной системы, например, сервер. На вход ПАК поступают рентгеновские DICOM изображения (10), например, данные маммографии. На этапе (101) выполняется предобработка получаемых изображений, в частности, их нормализация, обработка антишумовым фильтром. Нормализация может осуществляться с помощью функции MINMAX (https://en.wikipedia.org/wiki/Minimax) или центрирования по нулю (zero centering) (https://www.quora.com/What-is-zero-centering-data-preprocessing-technique).FIG. 1 shows a general scheme for implementing the claimed method (100) for identifying neoplasms on X-ray images. The claimed method (100) is implemented using a software and hardware complex (HSC), which can be any type of computer system, for example, a server. X-ray DICOM images (10), for example, mammography data, enter the PAK. At step (101), preprocessing of the resulting images is performed, in particular, their normalization, processing with an anti-noise filter. Normalization can be done using the MINMAX function (https://en.wikipedia.org/wiki/Minimax) or zero centering (https://www.quora.com/What-is-zero-centering-data -preprocessing-technique).

В качестве фильтрации изображения от шума может применяться фильтрация с размытием по Гауссу или комбинирования исключения внешних пикселей с последующем замыканием контуров. Под исключением(erosion) и замыканием(closing) подразумеваются общеизвестные морфологические алгоритмы (см. например, https://docs.opencv.org/trunk/d9/d61/tutorial_py_morphological_ops.html).Filtering with Gaussian blur or combining the exclusion of external pixels with the subsequent closure of the contours can be used to filter the image from noise. Erosion and closing are well-known morphological algorithms (see, for example, https://docs.opencv.org/trunk/d9/d61/tutorial_py_morphological_ops.html).

Далее на этапе (102) карта яркостей изображения (10) распределяется по трём каналам цветности (RGB-каналам) для последующей аугментации, в частности, последовательной аугментации рентгеновских изображений (10) представленных в цветовом режиме карты яркостей (карта оттенков серого или черно-белое изображение). Аугментация производится с целью акцентирования и визуализации содержащих полезную информацию компонентов черно-белого рентгеновского изображения (карты яркостей). Further, at step (102), the image brightness map (10) is distributed over three chromaticity channels (RGB channels) for subsequent augmentation, in particular, sequential augmentation of X-ray images (10) presented in the color mode of the brightness map (grayscale map or black and white picture). Augmentation is performed in order to accentuate and visualize the components of a black-and-white X-ray image (brightness maps) containing useful information.

Обработка цветовых каналов осуществляется следующим образом. Для красного цветового канала выполняется нескольких этапов нормализации, повышения контраста и выделения наиболее контрастных контуров. При этом возможна автоматическая или ручная настройка чувствительности фильтров. Зеленый цветовой канал сохраняет исходную информацию изображения (трансформаций и обработки не происходит), что необходимо для предотвращения потери полезной информации в результате применения фильтров к другим каналам. В синем цветовом канале выполняется повышение контраста участков изображения путем модификации его гистограммы в несколько этапов, что позволяет создать градиентную "подсветку" самых ярких участков изображения независимо от их размера. Color channels are processed as follows. For the red color channel, several stages of normalization, contrast enhancement and highlighting of the most contrasting contours are performed. In this case, automatic or manual adjustment of the filter sensitivity is possible. The green color channel preserves the original image information (no transformations or processing occurs), which is necessary to prevent the loss of useful information as a result of applying filters to other channels. In the blue color channel, the contrast of image areas is increased by modifying its histogram in several stages, which makes it possible to create a gradient "highlight" of the brightest areas of the image regardless of their size.

На этапе (103) полученные на этапе (102) карты яркостей каждого из цветовых каналов соединяются в итоговое цветное изображение (Фиг. 2). In step (103) obtained in step (102), the luminance maps of each of the color channels are combined into a final color image (Fig. 2).

Применение аугментации позволяет решить следующие задачи:The use of augmentation allows you to solve the following tasks:

• Выделение относительно небольших или малоконтрастных на яркостной карте участков изображения для упрощения считывания информации оператором-человеком;• Selection of relatively small or low-contrast areas of the image on the brightness map to simplify the reading of information by a human operator;

• Распределение дифференцированной графической описательной информации о контрастных границах по трём разным каналам цветности позволяет (как показал ряд произведенных испытаний), многократно ускорять процедуру обучения сверточных модулей искусственных нейронных сетей (ускоряет поиск решения алгоритмом-оптимизатором в сравнении с подачей одинаковых карт яркости на три входных канала).• Distribution of differentiated graphical descriptive information about contrast boundaries over three different chromaticity channels allows (as shown by a number of tests performed), to accelerate the training procedure for convolutional modules of artificial neural networks (accelerates the search for a solution by an optimizer algorithm in comparison with feeding the same brightness maps to three input channels ).

На этапе (104) выполняется обработка полученного на этапе (103) изображения. На Фиг. 3 показан общий алгоритм обработки изображения (10) с помощью ИНС. Обработка осуществляется с помощь расположение опорных точек - "якорей" плавающего окна заданно пиксельной размерности. Размерность окна определяется выбором количества точек проверки по горизонтали и вертикали на изображении (10), например 8х8 или 16х16 пикселей. Используется настраиваемый набор окон, настройка которого является гибкой и подразумевает под собой набор размеров окон (длина и ширина) в единицах пропорциональных размеру изображения (например, процентах), последовательно применяемых и оцениваемых классификатором от каждого "якоря". Пропорции высоты к ширине плавающего окна могут также подбираться по заданной таблице. In step (104), the image obtained in step (103) is processed. FIG. 3 shows a general algorithm for image processing (10) using an ANN. Processing is carried out with the help of the location of the control points - "anchors" of the floating window of a given pixel dimension. The dimension of the window is determined by the choice of the number of checkpoints horizontally and vertically in the image (10), for example, 8x8 or 16x16 pixels. A customizable set of windows is used, the setting of which is flexible and implies a set of window sizes (length and width) in units proportional to the size of the image (for example, percent), sequentially applied and evaluated by the classifier from each "anchor". The proportions of height to width of the floating window can also be matched to the specified table.

На этапе (105) выполняется классификация участков изображения (10) для опорных точек. Классификация каждого такого участка изображения производится последовательно (распараллеливание алгоритма возможно при доступе к кластеру вычислителей). При этом, при обучении ИНС не обучается сегментировать изображение (10), что повышает итоговую точность работы классификатора (за счет применения комбинированной сверточной системы, например, YOLO (см. https://appsilon.com/object-detection-yolo-algorithm/)). Классификация выполняется в соответствии со шкалой BI-RADS(англ. Breast Imaging-Reporting and Data System, https://ru.wikipedia.org/wiki/BI-RADS). BI-RADS — это стандартизированная шкала оценки результатов маммографии, УЗИ и МРТ по степени риска наличия злокачественных образований молочной железы. Для каждого участка опорной точки (якоря) вычисляется вектор признаков, который позволяет классифицировать участок изображения на предмет принадлежности той или иной форме новообразования. In step (105), the classification of the image regions (10) for the reference points is performed. The classification of each such area of the image is carried out sequentially (parallelization of the algorithm is possible when accessing the cluster of calculators). At the same time, during training, the ANN is not trained to segment the image (10), which increases the final accuracy of the classifier (due to the use of a combined convolutional system, for example, YOLO (see https://appsilon.com/object-detection-yolo-algorithm/ )). The classification is carried out in accordance with the BI-RADS scale (Breast Imaging-Reporting and Data System, https://ru.wikipedia.org/wiki/BI-RADS). BI-RADS is a standardized scale for evaluating the results of mammography, ultrasound and MRI according to the degree of risk of breast cancer. For each section of the reference point (anchor), a feature vector is calculated, which makes it possible to classify a section of the image for belonging to a particular form of neoplasm.

Вычисляемый вектор на этапе (105) представляет собой «вектор гармонии» участков изображения с сохранением информативности. После классификации выбранных участков основной моделью машинного обучения, дополнительно производится оценка точности работы комплекса 4-канальной ИНС, учитывающей характерные вектора исследуемых участков изображения. The calculated vector at step (105) is a "harmony vector" of the image areas with preservation of information content. After the selected areas are classified by the main machine learning model, the accuracy of the 4-channel ANN complex is additionally evaluated, taking into account the characteristic vectors of the studied image areas.

Фрактальная размерность подсчитывается на участках изображения обработанных алгоритмом поиска и выделения границ и контрастных областей (пример такого алгоритма – преобразования Собеля/Лапласа) с условием сохранения содержащих информацию участков, пороги бинаризации определяются рекурсивно или циклически с учётом условия сохранения количества участков изображения содержащих информацию, участком содержащим информацию считаем любой участок неравномерной яркости для которого соблюдается условие сохранения заданной пропорции светлых пикселей к темным.The fractal dimension is calculated on image areas processed by the algorithm for searching and highlighting boundaries and contrasting areas (an example of such an algorithm is the Sobel / Laplace transform) with the condition of preserving areas containing information, binarization thresholds are determined recursively or cyclically, taking into account the condition for maintaining the number of image areas containing information, a site containing information is considered any area of uneven brightness for which the condition of maintaining the specified proportion of light to dark pixels is met.

Эффективность заявленного способа (100) основывается на том, что физическое воздействие опухоли на окружающие ткани повышает сложность их структуры (нестандартное распределение плотности тканей) и подобные изменения выявляются при подсчёте фрактальной сложностиThe effectiveness of the claimed method (100) is based on the fact that the physical effect of the tumor on the surrounding tissues increases the complexity of their structure (non-standard distribution of tissue density) and similar changes are revealed when calculating the fractal complexity

На Фиг. 4 представлен пример входных данных, который применялся для обучения ИНС, используемых в работе способа (100). Входными данными комплекса являются пиксельные массивы формата DICOM. Количество подаваемых на вход ИНС обучаемых параметров с плавающей точкой: ~59 млн., одинарная точность. Размерность входных данных в пикселях: 299 х 299 х 3. Архитектура модели: Сверточная ИНС с Inception модулями. FIG. 4 shows an example of input data that was used to train the ANN used in the work of the method (100). The input data of the complex are pixel arrays of the DICOM format. The number of floating point learning parameters supplied to the ANN input: ~ 59 million, single precision. Dimension of input data in pixels: 299 x 299 x 3. Model architecture: Convolutional ANN with Inception modules.

Чувствительность и специфичность модели для порога 0.5 (класс по софтмакс выходу) в клинических испытания составила соответственно 90% и 43%, для порога в 0.85 - 90% и 78%. Чувствительно и специфичность для лабораторных испытаний соответственно: 96% и 87%.The sensitivity and specificity of the model for a threshold of 0.5 (softmax yield class) in clinical trials was 90% and 43%, respectively, for a threshold of 0.85 - 90% and 78%. Sensitive and specificity for laboratory tests, respectively: 96% and 87%.

Точность классификации основной модели, применяемой в способе (100) на базе обучения с процедурной аугментацией составила ~ 99,8 -100%. На Фиг. 5 представлен пример итоговой классификации участков изображения. Время сходимости одного экземпляра модели для базы из 3000 изображений на конфигурации из двух GPU/TPU Tesla V100 - 5 часов. The classification accuracy of the basic model used in method (100) based on training with procedural augmentation was ~ 99.8 -100%. FIG. 5 shows an example of the final classification of image areas. The convergence time of one instance of the model for a database of 3000 images on a configuration of two GPU / TPU Tesla V100 is 5 hours.

На Фиг. 6 представлен общий вид вычислительной системы (200), пригодная для выполнения способа (100). В общем случае система (200) содержит такие компоненты, как: один или более процессоров (201), по меньшей мере одну оперативную память (202), средство постоянного хранения данных (203), интерфейсы ввода/вывода (204), средство В/В (205), средства сетевого взаимодействия (206).FIG. 6 shows a general view of a computing system (200) suitable for performing the method (100). In general, the system (200) contains components such as: one or more processors (201), at least one random access memory (202), persistent data storage (203), input / output interfaces (204), I / In (205), networking tools (206).

Процессор (201) выполняет основные вычислительные операции, необходимые для функционирования системы (200) или функционала одного или более его компонентов. Процессор (201) исполняет необходимые машиночитаемые команды, содержащиеся в оперативной памяти (202).The processor (201) performs the basic computational operations necessary for the functioning of the system (200) or the functionality of one or more of its components. The processor (201) executes the necessary computer-readable instructions contained in the main memory (202).

Память (202), как правило, выполнена в виде ОЗУ и содержит необходимую программную логику, обеспечивающую требуемый функционал. Средство хранения данных (203) может выполняться в виде HDD, SSD дисков, рейд массива, сетевого хранилища, флэш-памяти, оптических накопителей информации (CD, DVD, MD, Blue-Ray дисков) и т.п. Средство (203) позволяет выполнять долгосрочное хранение различного вида информации, например, истории обработки запросов (логов), идентификаторов пользователей, данные камер, изображения и т.п.Memory (202), as a rule, is made in the form of RAM and contains the necessary software logic that provides the required functionality. The data storage medium (203) can be performed in the form of HDD, SSD disks, raid array, network storage, flash memory, optical information storage devices (CD, DVD, MD, Blue-Ray disks), etc. The means (203) allows for long-term storage of various types of information, for example, the history of processing requests (logs), user IDs, camera data, images, etc.

Интерфейсы (204) представляют собой стандартные средства для подключения и работы с системой (200) или иными вычислительными устройствами. Интерфейсы (204) могут представлять, например, USB, RS232, RJ45, LPT, COM, HDMI, PS/2, Lightning, FireWire и т.п. Выбор интерфейсов (204) зависит от конкретного исполнения системы (200), которая может представлять собой персональный компьютер, мейнфрейм, серверный кластер, тонкий клиент, смартфон, ноутбук и т.п., а также подключаемых сторонних устройств. Interfaces (204) are standard means for connecting and working with the system (200) or other computing devices. The interfaces (204) may represent, for example, USB, RS232, RJ45, LPT, COM, HDMI, PS / 2, Lightning, FireWire, etc. The choice of interfaces (204) depends on the specific implementation of the system (200), which can be a personal computer, mainframe, server cluster, thin client, smartphone, laptop, etc., as well as connected third-party devices.

В качестве средств В/В данных (205) может использоваться: клавиатура, джойстик, дисплей (сенсорный дисплей), проектор, тачпад, манипулятор мышь, трекбол, световое перо, динамики, микрофон и т.п. As means of I / O data (205) can be used: keyboard, joystick, display (touch screen), projector, touchpad, mouse, trackball, light pen, speakers, microphone, etc.

Средства сетевого взаимодействия (206) выбираются из устройства, обеспечивающий сетевой прием и передачу данных, например, Ethernet карту, WLAN/Wi-Fi модуль, Bluetooth модуль, BLE модуль, NFC модуль, IrDa, RFID модуль, GSM модем и т.п. С помощью средства (206) обеспечивается организация обмена данными по проводному или беспроводному каналу передачи данных, например, WAN, PAN, ЛВС (LAN), Интранет, Интернет, WLAN, WMAN или GSM.Networking means (206) are selected from a device that provides network reception and transmission of data, for example, Ethernet card, WLAN / Wi-Fi module, Bluetooth module, BLE module, NFC module, IrDa, RFID module, GSM modem, etc. The tool (206) provides the organization of data exchange via a wired or wireless data transmission channel, for example, WAN, PAN, LAN, Intranet, Internet, WLAN, WMAN or GSM.

Компоненты системы (200), как правило, сопряжены посредством общей шины передачи данных. The system components (200) are usually interfaced via a common data bus.

В настоящих материалах заявки было представлено предпочтительное раскрытие осуществление заявленного технического решения, которое не должно использоваться как ограничивающее иные, частные воплощения его реализации, которые не выходят за рамки испрашиваемого объема правовой охраны и являются очевидными для специалистов в соответствующей области техники. In the present application materials, the preferred disclosure of the implementation of the claimed technical solution was presented, which should not be used as limiting other, particular embodiments of its implementation, which do not go beyond the scope of the claimed scope of legal protection and are obvious to specialists in the relevant field of technology.

Claims (8)

1. Компьютерно-реализуемый способ идентификации новообразований на рентгеновских изображениях, характеризующийся тем, что выполняется с помощью по меньшей мере одного процессора, и содержащий этапы, на которых: получают по меньшей мере одно рентгеновское изображение; осуществляют обработку упомянутого изображения, в ходе которой выполняется его первичная нормализация и очистка от шумов; выполняют распределение карты яркостей изображения по RGB каналам цветности, при этом в красном канале осуществляется нормализация, повышение контраста и выделение наиболее контрастных контуров на изображении; в синем канале осуществляется повышение контраста обрабатываемого изображения с помощью модификации его гистограммы; в зеленом цветовом канале сохраняется его исходная информация; формируют изображение на основании обработки RGB каналов; выполняют обработку полученного изображения с помощью модели машинного обучения, в ходе которой выполняют классификацию участков изображения с помощью выделения опорных точек и последовательной обработки упомянутых точек с помощью плавающего окна заданной пиксельной размерности; вычисляют вектор для каждой упомянутой опорной точки, содержащий численные параметры для критериев, учитываемых при BI-RADS классификации.1. A computer-implemented method for identifying neoplasms in X-ray images, characterized in that it is performed using at least one processor, and containing the stages, which: obtain at least one X-ray image; carry out the processing of the above-mentioned image, during which its primary normalization and cleaning from noise is performed; the distribution of the brightness map of the image according to the RGB chromaticity channels is performed, while in the red channel, normalization, increase in contrast and the selection of the most contrasting contours in the image are carried out; in the blue channel, the contrast of the processed image is increased by modifying its histogram; its original information is saved in the green color channel; form an image based on processing RGB channels; performing the processing of the obtained image using a machine learning model, during which the classification of image areas is performed by selecting the reference points and sequential processing of these points using a floating window of a given pixel dimension; calculating a vector for each said reference point containing numerical parameters for the criteria taken into account in the BI-RADS classification. 2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что модель машинного обучения представляет собой искусственную нейронную сеть (ИНС).2. The method according to claim 1, characterized in that the machine learning model is an artificial neural network (ANN). 3. Способ по п. 2, характеризующийся тем, что дополнительно производится оценка точности работы ИНС с помощью 4-канальной ИНС, обученной учитывать характерные вектора исследуемых участков изображения.3. The method according to claim 2, characterized in that the accuracy of the ANN is additionally evaluated using a 4-channel ANN trained to take into account the characteristic vectors of the investigated image areas. 4. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что для каждой опорной точки рассчитывается фрактальная размерность с помощью алгоритма поиска границ и контрастных областей.4. The method according to claim 1, characterized in that for each reference point, the fractal dimension is calculated using an algorithm for finding boundaries and contrasting areas. 5. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что размерность плавающего окна меняется исходя из размерности проверяемого изображения, а его пропорции высоты к ширине подбираются по заданной таблице.5. The method according to claim 1, characterized in that the dimension of the floating window changes based on the dimension of the checked image, and its proportions of height to width are selected according to a given table. 6. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что очистка от шумов осуществляется с помощью фильтрации с размытием по Гауссу или комбинирования исключения внешних пикселей с последующим замыканием контуров.6. The method according to claim 1, characterized in that the noise removal is carried out by filtering with Gaussian blur or by combining the exclusion of external pixels with subsequent closure of the contours. 7. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что первичная нормализация осуществляется с помощью функции MINMAX или центрирования по нулю.7. The method according to claim 1, characterized in that the primary normalization is performed using the MINMAX function or centering on zero. 8. Система для идентификации новообразований на рентгеновских изображениях, характеризующаяся тем, что содержит по меньшей мере один процессор, по меньшей мере одно средство памяти, хранящее машиночитаемые инструкции, которые при их выполнении процессором выполняют способ по любому из пп. 1-7.8. A system for identifying neoplasms in X-ray images, characterized in that it contains at least one processor, at least one memory means storing machine-readable instructions, which, when executed by the processor, perform the method according to any one of claims. 1-7.
RU2020113878A 2020-04-17 2020-04-17 Method and system for identifying new growths on x-ray images RU2734575C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020113878A RU2734575C1 (en) 2020-04-17 2020-04-17 Method and system for identifying new growths on x-ray images

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020113878A RU2734575C1 (en) 2020-04-17 2020-04-17 Method and system for identifying new growths on x-ray images

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2734575C1 true RU2734575C1 (en) 2020-10-20

Family

ID=72940308

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020113878A RU2734575C1 (en) 2020-04-17 2020-04-17 Method and system for identifying new growths on x-ray images

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2734575C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020186875A1 (en) * 2001-04-09 2002-12-12 Burmer Glenna C. Computer methods for image pattern recognition in organic material
US20080226148A1 (en) * 2007-03-16 2008-09-18 Sti Medical Systems, Llc Method of image quality assessment to produce standardized imaging data
WO2010063010A2 (en) * 2008-11-26 2010-06-03 Guardian Technologies International Inc. System and method for texture visualization and image analysis to differentiate between malignant and benign lesions
RU2407437C2 (en) * 2009-01-22 2010-12-27 Общество с ограниченной ответственностью "Унискан" Method of registering x-ray image of object in various ranges of x-ray irradiation spectrum
RU2537213C1 (en) * 2013-11-20 2014-12-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медико-хирургический Центр имени Н.И. Пирогова" Минздрава РФ Санкт-Петербургский клинический комплекс Method of pre-operation diagnostics of parathyroid gland adenoma
RU2695763C1 (en) * 2018-10-08 2019-07-25 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации Method of perfusion computed tomography in diagnosing prostate diseases

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020186875A1 (en) * 2001-04-09 2002-12-12 Burmer Glenna C. Computer methods for image pattern recognition in organic material
US20080226148A1 (en) * 2007-03-16 2008-09-18 Sti Medical Systems, Llc Method of image quality assessment to produce standardized imaging data
WO2010063010A2 (en) * 2008-11-26 2010-06-03 Guardian Technologies International Inc. System and method for texture visualization and image analysis to differentiate between malignant and benign lesions
RU2407437C2 (en) * 2009-01-22 2010-12-27 Общество с ограниченной ответственностью "Унискан" Method of registering x-ray image of object in various ranges of x-ray irradiation spectrum
RU2537213C1 (en) * 2013-11-20 2014-12-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медико-хирургический Центр имени Н.И. Пирогова" Минздрава РФ Санкт-Петербургский клинический комплекс Method of pre-operation diagnostics of parathyroid gland adenoma
RU2695763C1 (en) * 2018-10-08 2019-07-25 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации Method of perfusion computed tomography in diagnosing prostate diseases

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10991093B2 (en) Systems, methods and media for automatically generating a bone age assessment from a radiograph
US20220309653A1 (en) System and method for attention-based classification of high-resolution microscopy images
Haj-Hassan et al. Classifications of multispectral colorectal cancer tissues using convolution neural network
WO2021139258A1 (en) Image recognition based cell recognition and counting method and apparatus, and computer device
Sethi et al. Empirical comparison of color normalization methods for epithelial-stromal classification in H and E images
CN110909756A (en) Convolutional neural network model training method and device for medical image recognition
US9852354B2 (en) Method and apparatus for image scoring and analysis
JP2023543044A (en) Method of processing images of tissue and system for processing images of tissue
Hoque et al. Retinex model based stain normalization technique for whole slide image analysis
Choudhary et al. Skin lesion detection based on deep neural networks
Kanwal et al. Quantifying the effect of color processing on blood and damaged tissue detection in whole slide images
Foucart et al. Artifact identification in digital pathology from weak and noisy supervision with deep residual networks
US20240087133A1 (en) Method of refining tissue specimen image, and computing system performing same
CN108154513A (en) Cell based on two photon imaging data detects automatically and dividing method
Ding et al. Classification of chromosome karyotype based on faster-rcnn with the segmatation and enhancement preprocessing model
RU2476932C1 (en) Automated system of biomedical microimage analysis for detection and characterisation of fixed class informative objects against inhomogeneous background
Martos et al. Optimized detection and segmentation of nuclei in gastric cancer images using stain normalization and blurred artifact removal
Hossain et al. Renal cell cancer nuclei segmentation from histopathology image using synthetic data
RU2734575C1 (en) Method and system for identifying new growths on x-ray images
Datta et al. Brightness-preserving fuzzy contrast enhancement scheme for the detection and classification of diabetic retinopathy disease
Johny et al. Optimization of CNN model with hyper parameter tuning for enhancing sturdiness in classification of histopathological images
Zakariapour et al. Mitosis detection in breast cancer histological images based on texture features using adaboost
Amitha et al. Developement of computer aided system for detection and classification of mitosis using SVM
Baglietto et al. Automatic segmentation of neurons from fluorescent microscopy imaging
Kaur et al. An efficient scheme for brain tumor detection of MRI brain images using Euclidean distance with FVT