WO2022119364A1 - Capsule endoscopy image-based small intestine lesion deciphering method, device, and program - Google Patents

Capsule endoscopy image-based small intestine lesion deciphering method, device, and program Download PDF

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WO2022119364A1
WO2022119364A1 PCT/KR2021/018171 KR2021018171W WO2022119364A1 WO 2022119364 A1 WO2022119364 A1 WO 2022119364A1 KR 2021018171 W KR2021018171 W KR 2021018171W WO 2022119364 A1 WO2022119364 A1 WO 2022119364A1
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WO
WIPO (PCT)
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small intestine
image data
lesion
reading
stomach
Prior art date
Application number
PCT/KR2021/018171
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French (fr)
Korean (ko)
Inventor
이종혁
이연주
Original Assignee
주식회사 서르
부산대학교 산학협력단
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Publication date
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    • 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
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    • 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
    • G16H10/00ICT specially adapted for the handling or processing of patient-related medical or healthcare data
    • GPHYSICS
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
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    • 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
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    • G16H50/00ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
    • G16H50/70ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for mining of medical data, e.g. analysing previous cases of other patients

Definitions

  • the present invention relates to a method for reading a small intestine lesion, and more particularly, to a capsule endoscopy image-based small intestine lesion reading method, apparatus, and program capable of reading a small intestine lesion based on image data obtained from a capsule endoscope.
  • the capsule endoscope has the advantage that when the patient swallows the capsule, the image is taken while passing through organs such as the stomach, small intestine, and large intestine, so that the patient does not have any objection to the endoscope.
  • One object of the present invention to solve the above problems is to identify the first transitional part of the stomach and small intestine and the second transitional part of the small intestine and the large intestine from the capsule endoscopy image data, segmenting the small intestine image data, and preprocessing the small intestine image data To provide a method, apparatus and program for reading small intestine lesions that can increase the accuracy of small intestine lesion reading in a minimum amount of time by inputting .
  • a method for reading a small intestine lesion performed by a computing device includes: acquiring capsule endoscopy image data; inputting the capsule endoscopy image data into a pre-trained first neural network model to identify a first transitional portion of the stomach and small intestine and a second transitional portion of the small intestine and large intestine; dividing and pre-processing small intestine image data between the identified first and second transitional portions from the capsule endoscopy image data; reading the small intestine lesion by inputting the pre-processed small intestine image data into a pre-trained second neural network model; and generating result information on the small intestine image data based on the read small intestine lesion state.
  • the identifying step when identifying the first transitional portion of the stomach and small intestine, a first condition corresponding to a change in the shape of the mucosal surface, a second condition corresponding to the structural characteristics of the first transitional portion, and a color of the mucous membrane
  • the combination condition of at least two or more of the third conditions corresponding to the change is satisfied, the stomach and small intestine are recognized as the first transitional part.
  • the pre-processing step comprises segmenting small intestine image data based on the identified first transitional portion and second transitional portion from the capsule endoscopy image data, and quantifying the ratio of the mucosal region of the small intestine image data. do.
  • a weight is applied to the ratio of the mucosal region seen in the frame unit of the small intestine image data and the ratio of the mucosal region seen in the moving picture based on the imaging conditions of the capsule endoscope. characterized by quantification.
  • the imaging conditions of the capsule endoscope include at least one of a progress speed of the capsule endoscope and a imaging speed of the capsule endoscope.
  • the small intestine lesion when the small intestine lesion is read, if the small intestine lesion is an area in the small intestine image data, the small intestine lesion is read by reproducing the image reproduction speed as a reference speed, and the small intestine lesion does not appear. If it is an area that is not, the small intestine lesion is read by reproducing the image reproduction speed faster than the reference speed.
  • the generating step is characterized in that the result information for visualizing the small intestine lesion reading result is generated based on the read small intestine lesion state.
  • M is the total number of frames of capsule endoscopy image data
  • size (image) is the pixel size of the image
  • Ci is the set of clean area pixels
  • Di is the set of dark area pixels
  • Fi is the float/bubble area pixels
  • the result information for visualizing the small intestine lesion reading result is generated by a formula consisting of a set).
  • the following operations for reading small intestine lesions are performed, and the operations are: the operation of acquiring the capsule endoscope image data and inputting the capsule endoscopy image data into a pre-trained first neural network model to identify the first transition part of the stomach and small intestine and the second transition part of the small intestine and the large intestine, the identified from the capsule endoscope image data
  • a computing device for providing a method for reading a small intestine lesion, including a processor including one or more cores, and a memory, wherein the processor acquires capsule endoscopy image data and , input the capsule endoscopy image data into the pre-trained first neural network model to identify the first transitional portion of the stomach and small intestine and the second transitional portion between the small and large intestine, and the identified first transitional portion and the second transitional portion from the capsule endoscopy image data
  • the small intestine image data is divided and pre-processed between the two transition parts, the small intestine lesion is read by inputting the pre-processed small intestine image data to a pre-trained second neural network model, and the small intestine image is based on the read small intestine lesion state. It is characterized in that the result information about the data is generated.
  • a computer program providing a method for reading a small intestine lesion according to another embodiment of the present invention for solving the above-described problems is stored in a medium in combination with a computer that is hardware to perform any one of the methods described above.
  • the small intestine image data is segmented by identifying the first transitional part of the stomach and small intestine and the second transitional part of the small intestine and the large intestine from the capsule endoscopy image data, and the preprocessed small intestine image data is applied to a neural network model that has been pre-learned.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a block diagram of a computing device that performs an operation for providing a method for reading a small intestine lesion, according to an embodiment of the present invention.
  • 2 and 3 are diagrams for explaining a process of identifying the transitional portion of the stomach and small intestine from the capsule endoscopy image data.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a boundary region between the stomach and small intestine and a boundary region between the small intestine and the large intestine in the entire capsule endoscopy image, respectively.
  • 5 and 6 are diagrams for explaining a process of reading a small intestine lesion through a mucosal region of a small intestine image having floating matter and bubbles.
  • FIG. 7 is a diagram showing result information of visualizing a small intestine lesion reading, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method for reading a small intestine lesion, according to an embodiment of the present invention.
  • neural network artificial neural network
  • network function may often be used interchangeably.
  • image or "image data” as used throughout the present description and claims refers to multidimensional data composed of discrete image elements (eg, pixels in a two-dimensional image), in other words, (for example, a term that refers to a visible object (eg, displayed on a video screen) or a digital representation of the object (eg, a file corresponding to a pixel output of a CT, MRI detector, etc.).
  • image or “imaging” can be defined as computed tomography (CT), magnetic resonance imaging (MRI), capsule endoscopic imaging, ultrasound or any other medical treatment known in the art. It may be a medical image of the subject collected by the imaging system. The image does not necessarily have to be provided in a medical context, but may be provided in a non-medical context, for example, there may be X-ray imaging for security screening.
  • CT computed tomography
  • MRI magnetic resonance imaging
  • capsule endoscopic imaging ultrasound or any other medical treatment known in the art. It may be a medical image of the subject collected by the imaging system.
  • the image does not necessarily have to be provided in a medical context, but may be provided in a non-medical context, for example, there may be X-ray imaging for security screening.
  • DICOM Digital Imaging and Communications in Medicine
  • ACR American Society of Radiological Medicine
  • NEMA National Electrical Engineers Association
  • 'Picture Archiving and Communication System is a term that refers to a system that stores, processes, and transmits in accordance with the DICOM standard, capsule endoscope, X Medical imaging images acquired using digital medical imaging equipment such as line, CT, and MRI are stored in DICOM format and can be transmitted to terminals inside and outside the hospital through a network, to which reading results and medical records can be added. .
  • a neural network may be composed of a set of interconnected computational units, which may be generally referred to as “nodes”. These “nodes” may also be referred to as “neurons”.
  • a neural network is configured to include at least two or more nodes. Nodes (or neurons) constituting the neural networks may be interconnected by one or more “links”.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a block diagram of a computing device that performs an operation for providing a method for reading a small intestine lesion, according to an embodiment of the present invention.
  • the configuration of the computing device 100 shown in FIG. 1 is only a simplified example.
  • the computing device 100 may include other components for performing the computing environment of the computing device 100 , and only some of the disclosed components may configure the computing device 100 .
  • the computing device 100 may include a processor 110 , a memory 130 , and a network unit 150 .
  • the processor 110 obtains capsule endoscopy image data, inputs the capsule endoscopy image data to a pre-trained first neural network model, and identifies the first transitional portion of the stomach and small intestine and the second transitional portion of the small intestine and large intestine
  • the small intestine image data is divided and pre-processed between the first transitional part and the second transitional part identified from the capsule endoscopy image data, and the small intestine lesion is read by inputting the preprocessed small intestine image data into the pre-trained second neural network model,
  • result information on the small intestine image data may be generated based on the read small intestine lesion state.
  • the capsule endoscopy image data may include image data of the oral cavity, esophagus, stomach, small intestine, and large intestine inside the human body.
  • the processor 110 reads from the first frame of the capsule endoscope image data in the posterior frame direction to identify the first transition portion of the stomach and small intestine, and reads from the last frame of the capsule endoscopy image data in the anterior frame direction to the small intestine and the small intestine. A second transitional part of the large intestine can be identified.
  • the processor 110 may identify the first transitional portion of the stomach and small intestine based on a change in the shape of the mucosal surface.
  • the processor 110 identifies the first transition portion of the stomach and small intestine, if the roughness of the shape of the mucosal surface of the current read data increases, it may be recognized as the first transition portion of the stomach and small intestine.
  • the processor 110 identifies the first transition part of the stomach and small intestine, if the shape of the mucosal surface of the current read data is a smooth shape, it is recognized as the stomach area, and if the shape of the mucosal surface of the current read data is a carpet shape, it is recognized as the small intestine area.
  • the processor 110 may identify the first transitional portion of the stomach and small intestine based on structural characteristics of the first transitional portion.
  • the processor 110 identifies the first transitional portion of the stomach and small intestine, if the current read data has a characteristic structure of a pyloric shape, it may be recognized as the first transitional portion of the stomach and small intestine.
  • the processor 110 may identify the first transitional portion of the stomach and small intestine based on a color change of the mucous membrane.
  • the processor 110 may identify the first transitional portion of the stomach and small intestine.
  • the processor 110 may identify the first transition portion of the stomach and small intestine if the color of the mucous membrane of the current read data changes to yellow.
  • the processor 110 identifies the first transition portion of the stomach and small intestine, a first condition corresponding to a change in the shape of the mucosal surface, a second condition corresponding to a structural characteristic of the first transition portion, and a color change of the mucosa
  • a first condition corresponding to a change in the shape of the mucosal surface a second condition corresponding to a structural characteristic of the first transition portion
  • a color change of the mucosa When the combination condition of at least two or more of the third conditions is satisfied, it may be recognized as the first transitional part of the stomach and small intestine.
  • the processor 110 may also identify the second transition between the small and large intestines based on a change in diameter.
  • the processor 110 identifies the second transition portion between the small intestine and the large intestine, if a change in the size of the diameter of the current read data appears, it may be recognized as the second transition portion between the small intestine and the large intestine.
  • the processor 110 may segment the small intestine image data based on the first transitional portion and the second transitional portion identified from the capsule endoscopy image data, and quantify the ratio of the mucosal region of the small intestine image data.
  • the processor 110 may quantify by applying a weight to the ratio of the mucosal region seen in a frame unit of the small intestine image data and the ratio of the mucosal region seen in the video based on the imaging conditions of the capsule endoscope. .
  • the imaging condition of the capsule endoscope may include at least one of the progress speed of the capsule endoscope and the imaging speed of the capsule endoscope, which is only an example and is not limited thereto.
  • the processor 110 gives a low weight to several image frames photographed because the progress speed of the capsule endoscope moves slowly, and gives a high weight to the image frames photographed because the progress speed of the capsule endoscope moves quickly In this way, it can be corrected similarly to the captured image by moving at the same speed.
  • the processor 110 may quantify the ratio of the mucosal region of the small intestine image data by inputting the small intestine image data and the imaging information of the capsule endoscope into the third neural network model learned in advance.
  • the processor 110 reads the small intestine lesion by reproducing the image reproduction speed as a reference speed if the small intestine lesion is an area in the small intestine image data, and if the small intestine lesion does not appear, the image reproduction speed
  • the small intestine lesion can be read by regenerating faster than the reference rate.
  • the processor 110 when reading the small intestine lesion, the processor 110 reads the small intestine lesion by reproducing the image reproduction speed as the reference speed if the small intestine lesion is a region with a high probability of appearing in the small intestine image data, and the probability that the small intestine lesion does not appear is increased. In a high area, the small intestine lesion can be read by reproducing the image faster than the reference speed.
  • the processor 110 may generate result information for visualizing the small intestine lesion reading result based on the read small intestine lesion state.
  • the processor 110 when generating the result information to visualize the small intestine lesion reading result, (where VS is the visualization scale, M is the total number of frames of capsule endoscopy image data, size (image) is the pixel size of the image, Ci is the set of clean area pixels, Di is the set of dark area pixels, Fi is the float/bubble area pixels set), it is possible to generate result information for visualizing the result of reading the small intestine lesion.
  • the processor 110 may classify a class for the small intestine lesion based on the read small intestine lesion state, and generate result information for visualizing the small intestine lesion reading result corresponding to the classified class.
  • a deep neural network may refer to a neural network including a plurality of hidden layers in addition to an input layer and an output layer.
  • Deep neural networks can be used to identify the latent structures of data. In other words, it can identify the potential structure of photos, texts, videos, voices, and music (e.g., what objects are in the photos, what the text and emotions are, what the texts and emotions are, etc.) .
  • Deep neural networks include a convolutional neural network (CNN), a recurrent neural network (RNN), a restricted boltzmann machine (RBM), and a deep belief network (DBN). , Q network, U network, Siamese network, and the like.
  • a convolutional neural network is a kind of deep neural network, and includes a neural network including a convolutional layer.
  • Convolutional neural networks are a type of multilayer perceptrons designed to use minimal preprocessing.
  • a CNN may be composed of one or several convolutional layers and artificial neural network layers combined therewith. CNN may additionally utilize weights and pooling layers. Thanks to this structure, CNN can fully utilize the input data of the two-dimensional structure.
  • a convolutional neural network may be used to recognize an object in an image.
  • a convolutional neural network may process image data by representing it as a matrix having a dimension. For example, in the case of RGB (red-green-blue) encoded image data, each R, G, and B color may be represented as a two-dimensional (eg, two-dimensional image) matrix.
  • the color value of each pixel of the image data may be a component of the matrix, and the size of the matrix may be the same as the size of the image. Accordingly, the image data can be represented by three two-dimensional matrices (three-dimensional data array).
  • a convolutional process (input/output of a convolutional layer) can be performed by moving the convolutional filter and multiplying the convolutional filter and matrix components at each position of the image.
  • the convolutional filter may be composed of an n*n matrix.
  • a convolutional filter may be composed of a fixed type filter that is generally smaller than the total number of pixels in an image. That is, when an m*m image is input as a convolutional layer (eg, a convolutional layer having a size of n*n convolutional filters), a matrix representing n*n pixels including each pixel of the image This convolutional filter can be multiplied with a component (ie, a product of each component of a matrix).
  • a component matching the convolutional filter may be extracted from the image by multiplication with the convolutional filter.
  • a 3*3 convolutional filter for extracting upper and lower linear components from an image can be configured as [[0,1,0], [0,1,0], [0,1,0]] can
  • the 3*3 convolutional filter for extracting the upper and lower linear components from the image is applied to the input image
  • the upper and lower linear components matching the convolutional filter may be extracted and output from the image.
  • the convolutional layer may apply a convolutional filter to each matrix (ie, R, G, B colors in the case of R, G, and B coded images) for each channel representing the image.
  • the convolutional layer may extract a feature matching the convolutional filter from the input image by applying the convolutional filter to the input image.
  • the filter value of the convolutional filter ie, the value of each component of the matrix
  • the filter value of the convolutional filter may be updated by backpropagation in the learning process of the convolutional neural network.
  • a subsampling layer may be connected to the output of the convolutional layer to simplify the output of the convolutional layer, thereby reducing memory usage and computation amount. For example, if you input the output of the convolutional layer to a pooling layer with a 2*2 max pooling filter, you can compress the image by outputting the maximum value included in each patch for every 2*2 patch in each pixel of the image. can
  • the above-described pooling may be a method of outputting a minimum value from a patch or an average value of a patch, and any pooling method may be included in the present invention.
  • a convolutional neural network may include one or more convolutional layers and subsampling layers.
  • the convolutional neural network may extract features from an image by repeatedly performing a convolutional process and a subsampling process (eg, the aforementioned max pooling, etc.). Through iterative convolutional and subsampling processes, neural networks can extract global features from images.
  • An output of the convolutional layer or the subsampling layer may be input to a fully connected layer.
  • a fully connected layer is a layer in which all neurons in one layer and all neurons in neighboring layers are connected.
  • the fully connected layer may refer to a structure in which all nodes of each layer are connected to all nodes of other layers in a neural network.
  • the processor 110 may be composed of one or more cores, and a central processing unit (CPU) of a computing device, a general purpose graphics processing unit (GPGPU) ), data analysis such as a tensor processing unit (TPU), and a processor for deep learning.
  • the processor 110 may read a computer program stored in the memory 130 to perform data processing for machine learning according to an embodiment of the present invention.
  • the processor 110 may perform an operation for learning the neural network.
  • the processor 110 performs learning of the neural network such as processing of input data for learning in deep learning (DL), extraction of features from input data, calculation of errors, and weight update of the neural network using backpropagation.
  • DL deep learning
  • a CPU, a GPGPU, and a TPU of the processor 110 may process learning of a network function.
  • the CPU and the GPGPU can process learning of a network function and data classification using the network function.
  • learning of a network function and data classification using the network function may be processed by using the processors of a plurality of computing devices together.
  • the computer program executed in the computing device according to an embodiment of the present invention may be a CPU, GPGPU or TPU executable program.
  • the memory 130 may store a computer program for performing small intestine lesion reading and providing a small intestine lesion reading result, and the stored computer program may be read and driven by the processor 120 .
  • the memory 130 may store any type of information generated or determined by the processor 110 and any type of information received by the network unit 150 .
  • the memory 130 includes a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, and a card type memory (eg, a memory card type). SD or XD memory, etc.), Random Access Memory (RAM), Static Random Access Memory (SRAM), Read-Only Memory (ROM), Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory (EEPROM), Programmable Memory (PROM) read-only memory), a magnetic memory, a magnetic disk, and an optical disk may include at least one type of storage medium.
  • the computing device 100 may operate in relation to a web storage that performs a storage function of the memory 130 on the Internet. The description of the above-described memory is only an example, and is not limited thereto.
  • the network unit 150 may transmit and receive information on a result of reading a small intestine lesion, etc. with another computing device, a server, and the like.
  • the network unit 150 may enable communication between a plurality of computing devices so that operations for reading a pneumonia or learning a model are performed distributedly in each of the plurality of computing devices.
  • the network unit 150 may enable communication between a plurality of computing devices to perform distributed processing of operations for reading small intestine lesions or learning a model using a network function.
  • the network unit 150 may operate based on any type of wired/wireless communication technology currently used and implemented, such as short-distance (short-range), long-distance, wired and wireless, and other networks. can also be used in
  • the computing device 100 of the present invention may further include an output unit and an input unit.
  • the output unit may display a user interface (UI) for providing a result of reading a small intestine lesion.
  • UI user interface
  • the output unit may output any type of information generated or determined by the processor 110 and any type of information received by the network unit 150 .
  • the output unit is a liquid crystal display (LCD), a thin film transistor-liquid crystal display (TFT LCD), an organic light-emitting diode (OLED) , it may include at least one of a flexible display (flexible display), a three-dimensional display (3D display).
  • LCD liquid crystal display
  • TFT LCD thin film transistor-liquid crystal display
  • OLED organic light-emitting diode
  • Some of these display modules may be configured as a transparent type or a light transmission type so that the outside can be seen through them. This may be referred to as a transparent display module, and a representative example of the transparent display module is a transparent OLED (TOLED).
  • TOLED transparent OLED
  • the input unit may receive a user input.
  • the input unit may include a key and/or buttons on a user interface for receiving a user input, or a physical key and/or buttons.
  • a computer program for controlling the display according to embodiments of the present invention may be executed according to a user input through the input unit.
  • the input unit may receive a signal by sensing a user's button manipulation or touch input, or may receive a user's voice or motion through a camera or a microphone and convert it into an input signal.
  • speech recognition technology or motion recognition technology may be used.
  • the input unit may be implemented as an external input device connected to the computing device 100 .
  • the input device may be at least one of a touch pad, a touch pen, a keyboard, and a mouse for receiving a user input, but this is only an example and is not limited thereto.
  • the input unit according to an embodiment of the present invention may recognize a user touch input.
  • the input unit according to an embodiment of the present invention may have the same configuration as the output unit.
  • the input unit may be configured as a touch screen configured to receive a user's selection input.
  • any one of a contact capacitive method, an infrared light sensing method, a surface ultrasonic wave (SAW) method, a piezoelectric method, and a resistive film method may be used.
  • SAW surface ultrasonic wave
  • the detailed description of the touch screen described above is only an example according to an embodiment of the present invention, and various touch screen panels may be employed in the computing device 100 .
  • the input unit configured as a touch screen may include a touch sensor.
  • the touch sensor may be configured to convert a change in pressure applied to a specific portion of the input unit or capacitance generated at a specific portion of the input unit into an electrical input signal.
  • the touch sensor may be configured to detect not only the touched position and area, but also the pressure at the time of the touch.
  • a signal(s) corresponding thereto is sent to the touch controller.
  • the touch controller may process the signal(s) and then send the corresponding data to the processor 110 . Accordingly, the processor 110 can recognize which area of the input unit has been touched, and the like.
  • the server may include other components for performing a server environment of the server.
  • the server may include any type of device.
  • the server is a digital device, and may be a digital device equipped with a processor and having a computing capability, such as a laptop computer, a notebook computer, a desktop computer, a web pad, and a mobile phone.
  • a server that performs an operation for providing a user interface displaying a pneumonia reading result according to an embodiment of the present invention to a user terminal may include a network unit, a processor, and a memory.
  • the server may generate a user interface according to embodiments of the present invention.
  • the server may be a computing system that provides information to a client (eg, a user terminal) through a network.
  • the server may transmit the generated user interface to the user terminal.
  • the user terminal may be any type of computing device 100 that can access the server.
  • the processor of the server may transmit the user interface to the user terminal through the network unit.
  • the server according to embodiments of the present invention may be, for example, a cloud server.
  • the server may be a web server that processes a service.
  • the above-described types of servers are merely examples and are not limited thereto.
  • the small intestine image data is segmented by identifying the first transition portion of the stomach and small intestine and the second transition portion of the small intestine and the large intestine from the capsule endoscopy image data, and the pre-processed small intestine image data is input to the pre-trained neural network model.
  • the pre-processed small intestine image data is input to the pre-trained neural network model.
  • 2 and 3 are diagrams for explaining a process of identifying the transitional portion of the stomach and small intestine from the capsule endoscopy image data.
  • the present invention by inputting capsule endoscopy image data into a pre-trained neural network model, it is possible to identify the first junction of the stomach and small intestine and the second junction of the small intestine and the large intestine.
  • the present invention when identifying the first transitional portion of the stomach and small intestine, it is possible to identify the first transitional portion of the stomach and small intestine based on a change in the shape of the mucosal surface.
  • the first transition of the stomach and small intestine when the first transition of the stomach and small intestine is identified, if the roughness of the shape of the mucosal surface of the current read data increases, it can be recognized as the first transition of the stomach and small intestine.
  • the shape of the mucosal surface of the current read data (left) is smooth, it is recognized as the stomach region, and the shape of the mucosal surface (right) of the current read data is the carpet shape. This can be recognized as the small intestine area.
  • the mucosal surface may have a carpet-like shape due to villi.
  • the first transitional portion of the stomach and small intestine may be identified based on the structural characteristics of the first transitional portion.
  • the current read data has a characteristic structure of a pylorus shape, it can be recognized as the first transitional portion of the stomach and small intestine.
  • the first transitional portion of the stomach and small intestine when identifying the first transitional portion of the stomach and small intestine, may be identified based on the color change of the mucous membrane.
  • the first transitional portion of the stomach and small intestine when the first transitional portion of the stomach and small intestine is identified, if the color of the mucous membrane of the current read data is changed to a specific color, the first transitional portion of the stomach and small intestine can be identified.
  • the first transitional portion of the stomach and small intestine when the first transitional portion of the stomach and small intestine is identified, if the color of the mucous membrane of the current read data changes to yellow, the first transitional portion of the stomach and small intestine can be identified.
  • the present invention provides a first condition corresponding to a change in the shape of a mucosal surface, a second condition corresponding to a structural characteristic of the first transition, and a third condition corresponding to a color change of the mucosa, when identifying the first transitional region of the stomach and small intestine
  • a combination condition of at least two or more of the conditions it may be recognized as the first transitional part of the stomach and small intestine.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a boundary region between the stomach and small intestine and a boundary region between the small intestine and the large intestine in the entire capsule endoscopy image, respectively.
  • the boundary region between the stomach and small intestine and the boundary region between the small intestine and the large intestine can be identified by inputting the entire image data of the capsule endoscope into a pre-trained neural network model.
  • the present invention identifies the boundary region of the stomach and small intestine based on a first condition corresponding to a change in the shape of the mucosal surface, a second condition corresponding to a structural feature, and a third condition corresponding to a color change of the mucosa, and changes in diameter and size Based on this, the boundary region between the small and large intestine can be identified.
  • the small intestine image between the boundary region of the stomach and small intestine and the boundary region of the small and large intestine can be divided and pre-processed. have.
  • FIG. 5 and 6 are diagrams for explaining a process of reading a small intestine lesion through a mucosal region of a small intestine image with floats and bubbles
  • FIG. 7 is a visualization of the small intestine lesion reading according to an embodiment of the present invention. It is a drawing showing the result information.
  • the small intestine lesion can be read by inputting the preprocessed small intestine image data into the pre-trained neural network model.
  • the lesions may exist in a mixture of bubbles and floaters, or they may exist individually.
  • the small intestine lesion when the small intestine lesion is read, when the input image is divided into a black color clean area, green color dark area, and blue color float/bubble area, a blue color float/bubble area and a green color area
  • the small intestine lesion can be read through the black-colored clean area while excluding the area including the dark area.
  • the image reproduction speed is reproduced at the reference speed to read the small intestine lesion, and if the small intestine lesion does not appear, the image reproduction speed is reproduced faster than the reference speed to reproduce the small intestine lesion. can be read quickly and accurately in the minimum time.
  • the present invention reads the small intestine lesion by reproducing the image reproduction speed as the reference speed when there is a high probability that small intestine lesions appear in the area of the small intestine image. It can also regenerate faster to read small bowel lesions.
  • the present invention may generate result information for visualizing the small intestine lesion reading result based on the read small intestine lesion state.
  • the input image may be generated by visualizing result information into a GT (Ground Truth) image including a black color clean area, a green color dark area, and a blue color float/bubble area and a prediction image.
  • GT Round Truth
  • the present invention when generating the result information to visualize the small intestine lesion reading result, (where VS is the visualization scale, M is the total number of frames of capsule endoscopy image data, size (image) is the pixel size of the image, Ci is the set of clean area pixels, Di is the set of dark area pixels, Fi is the float/bubble area pixels set), it is possible to generate result information for visualizing the result of reading the small intestine lesion.
  • the present invention classifies a class (normal, unreadable, lesion) for a small intestine lesion based on the read small intestine lesion state, and generates result information for visualizing the small intestine lesion reading result corresponding to the classified class. connect.
  • a class normal, unreadable, lesion
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method for reading a small intestine lesion, according to an embodiment of the present invention.
  • capsule endoscopy image data may be acquired ( S10 ).
  • the capsule endoscopy image data may include image data of the oral cavity, esophagus, stomach, small intestine, and large intestine inside the human body.
  • the capsule endoscopy image data into the pre-trained first neural network model, the first transition of the stomach and small intestine and the second transition of the small intestine and the large intestine can be identified (S20).
  • the present invention identifies the first transitional portion of the stomach and small intestine by reading from the first frame of the capsule endoscopy image data in the posterior frame direction, and reading from the last frame of the capsule endoscopy image data in the anterior frame direction. A second transition may be identified.
  • the present invention can identify the first junction of the stomach and small intestine based on the change in the shape of the mucosal surface.
  • the present invention may identify the first transitional portion of the stomach and small intestine based on structural features of the first transitional portion.
  • the present invention may identify the first transitional portion of the stomach and small intestine based on the color change of the mucosa.
  • the present invention provides a combination of at least two or more of a first condition corresponding to a change in the shape of the mucosal surface, a second condition corresponding to the structural characteristics of the first transition part, and a third condition corresponding to a color change of the mucosa. It can also be recognized as the first transitional part of the stomach and small intestine.
  • the present invention may identify the second transition between the small and large intestines based on the change in diameter and size.
  • the small intestine image data between the first and second transition parts identified from the capsule endoscopy image data may be divided and pre-processed (S30).
  • small intestine image data may be segmented based on the first transitional portion and the second transitional portion identified from the capsule endoscopy image data, and the ratio of the mucosal region of the small intestine image data may be quantified.
  • the present invention can be quantified by applying a weight to the ratio of the mucosal region seen in each frame of the small intestine image data and the ratio of the mucosal region seen in the video based on the imaging conditions of the capsule endoscope.
  • the imaging condition of the capsule endoscope may include at least one of a progress speed of the capsule endoscope and a imaging speed of the capsule endoscope, which is only an example, and is not limited thereto.
  • the present invention when quantifying the image ratio, it is possible to quantify the ratio of the mucosal region of the small intestine image data by inputting the image data of the small intestine and the imaging information of the capsule endoscope into the third neural network model that has been learned in advance.
  • the small intestine lesion can be read by inputting the pre-processed small intestine image data to the pre-trained second neural network model (S40).
  • the image reproduction speed is reproduced at the reference speed to read the small intestine lesion, and if the small intestine lesion does not appear, the image reproduction speed is reproduced faster than the reference speed.
  • the lesion can be read.
  • the image reproduction speed is reproduced as the reference speed to read the small intestine lesion. It regenerates faster and can read small bowel lesions.
  • result information on the small intestine image data may be generated based on the read small intestine lesion state (S50).
  • the present invention may classify a class for a small intestine lesion based on the read small intestine lesion state, and generate result information for visualizing the small intestine lesion reading result according to the classified class.
  • the small intestine image data is segmented by identifying the first transition portion of the stomach and small intestine and the second transition portion of the small intestine and the large intestine from the capsule endoscopy image data, and the pre-processed small intestine image data is input to the pre-trained neural network model.
  • the pre-processed small intestine image data is input to the pre-trained neural network model.
  • the method according to an embodiment of the present invention described above may be implemented as a program (or application) to be executed in combination with a server, which is hardware, and stored in a medium.
  • the above-described program is C, C++, JAVA, machine language, etc. that a processor (CPU) of the computer can read through a device interface of the computer in order for the computer to read the program and execute the methods implemented as a program
  • It may include code (Code) coded in the computer language of Such code may include functional code related to a function defining functions necessary for executing the methods, etc., and includes an execution procedure related control code necessary for the processor of the computer to execute the functions according to a predetermined procedure. can do.
  • the code may further include additional information necessary for the processor of the computer to execute the functions or code related to memory reference for which location (address address) in the internal or external memory of the computer to be referenced. have.
  • the code uses the communication module of the computer to determine how to communicate with any other computer or server remotely. It may further include a communication-related code for whether to communicate and what information or media to transmit and receive during communication.
  • the storage medium is not a medium that stores data for a short moment, such as a register, a cache, a memory, etc., but a medium that stores data semi-permanently and can be read by a device.
  • examples of the storage medium include, but are not limited to, ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, and optical data storage device. That is, the program may be stored in various recording media on various servers accessible by the computer or in various recording media on the computer of the user.
  • the medium may be distributed in a computer system connected to a network, and a computer-readable code may be stored in a distributed manner.
  • a software module may contain random access memory (RAM), read only memory (ROM), erasable programmable ROM (EPROM), electrically erasable programmable ROM (EEPROM), flash memory, hard disk, removable disk, CD-ROM, or It may reside in any type of computer-readable recording medium well known in the art to which the present invention pertains.
  • RAM random access memory
  • ROM read only memory
  • EPROM erasable programmable ROM
  • EEPROM electrically erasable programmable ROM
  • flash memory hard disk, removable disk, CD-ROM, or It may reside in any type of computer-readable recording medium well known in the art to which the present invention pertains.

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Abstract

The present invention relates to a capsule endoscopy image-based small intestine lesion deciphering method, device, and program whereby small intestine lesions can be deciphered on the basis of image data acquired from a capsule endoscopy. The method comprises the steps of: acquiring capsule endoscopy image data; inputting the capsule endoscopy image data to a pre-trained first neural network model to identify a first transition portion between the stomach and small intestine and a second transition portion between the small intestine and large intestine; pre-processing small intestine image data between the identified first transition portion and second transition portion by separating the small intestine image data from the capsule endoscopy image data; deciphering small intestine lesions by inputting the pre-processed small intestine image data to a pre-trained second neural network model; and generating result information on the small intestine image data on the basis of the state of the deciphered small intestine lesions.

Description

캡슐 내시경 영상 기반 소장 병변 판독 방법, 장치 및 프로그램Capsule endoscopy image-based small intestine lesion reading method, device and program
본 발명은 소장 병변 판독 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 캡슐 내시경으로부터 획득한 영상 데이터를 기반으로 소장 병변을 판독할 수 있는 캡슐 내시경 영상 기반 소장 병변 판독 방법, 장치 및 프로그램에 관한 것이다.The present invention relates to a method for reading a small intestine lesion, and more particularly, to a capsule endoscopy image-based small intestine lesion reading method, apparatus, and program capable of reading a small intestine lesion based on image data obtained from a capsule endoscope.
최근 들어, 인체 내 소화기관들을 검사하기 위해서 캡슐 내시경을 사용하는 케이스가 증가하고 있다.Recently, the case of using a capsule endoscope to examine the digestive organs in the human body is increasing.
이러한 캡슐 내시경은, 기존의 내시경과 다르게 환자가 캡슐을 삼키면 위장, 소장, 대장 등과 같은 기관을 통과하면서 영상을 촬영하기 때문에 환자에게 내시경에 대한 거부감이 없다는 장점이 있다.Unlike the conventional endoscope, the capsule endoscope has the advantage that when the patient swallows the capsule, the image is taken while passing through organs such as the stomach, small intestine, and large intestine, so that the patient does not have any objection to the endoscope.
하지만, 캡슐이 내시경 영상을 촬영하는 시간이 약 10여시간에 달하고, 이러한 시간동안 촬영되는 영상의 프레임이 몇 만개에 달한다는 점 때문에, 캡슐 내시경 영상을 확인하여 환자를 진단하는 의료진의 입장에서는 소장의 병변을 정확하게 진단하기가 쉽지 않은 문제가 있었다.However, since it takes about 10 hours for the capsule to take an endoscopic image, and tens of thousands of frames of images taken during this time, from the point of view of the medical staff who diagnose the patient by checking the capsule endoscopic image, the small intestine There was a problem in that it was not easy to accurately diagnose the lesion of
이러한 문제점을 해결하기 위해서, 캡슐 내시경 영상으로부터 직접 판독을 수행할 수 있는 인공지능 모델을 이용하기도 하였지만, 이러한 방법은, 데이터 수가 부족하거나 부적절하게 수집된 데이터로 인한 과적합 문제가 발생할 수 있으며, 인공지능 모델이 어떠한 부분을 보고 판정했는지 확인이 불가능하여 활용도가 떨어질 수 있다.In order to solve this problem, an artificial intelligence model that can read directly from the capsule endoscopy image was used, but this method may cause an overfitting problem due to insufficient data or improperly collected data, It is impossible to check which part the intelligent model has seen and judged, so the utilization may be reduced.
따라서, 향후, 캡슐 내시경 영상을 기반으로 하는 의사들의 소장 병변 진단을 보조하기 위해 인공지능 모델을 이용한 소장 병변 판독 방법의 개발이 요구되고 있다.Therefore, in the future, there is a need to develop a method for reading small intestine lesions using an artificial intelligence model to assist doctors in diagnosing small intestine lesions based on capsule endoscopy images.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은, 캡슐 내시경 영상 데이터로부터 위와 소장의 제1 이행부와 소장과 대장의 제2 이행부를 식별하여 소장 영상 데이터를 분할하고, 전처리한 소장 영상 데이터를 사전 학습한 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 소장 병변을 판독함으로써, 최소 시간으로 소장 병변 판독에 대한 정확도를 높일 수 있는 소장 병변 판독 방법, 장치 및 프로그램을 제공하는 것이다.One object of the present invention to solve the above problems is to identify the first transitional part of the stomach and small intestine and the second transitional part of the small intestine and the large intestine from the capsule endoscopy image data, segmenting the small intestine image data, and preprocessing the small intestine image data To provide a method, apparatus and program for reading small intestine lesions that can increase the accuracy of small intestine lesion reading in a minimum amount of time by inputting .
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 소장 병변 판독 방법은, 캡슐 내시경 영상 데이터를 획득하는 단계; 상기 캡슐 내시경 영상 데이터를 사전 학습한 제1 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 위와 소장의 제1 이행부와 소장과 대장의 제2 이행부를 식별하는 단계; 상기 캡슐 내시경 영상 데이터로부터 상기 식별한 제1 이행부와 제2 이행부 사이의 소장 영상 데이터를 분할하여 전처리하는 단계; 상기 전처리한 소장 영상 데이터를 사전 학습한 제2 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 소장 병변을 판독하는 단계; 및 상기 판독한 소장 병변 상태에 기반하여 상기 소장 영상 데이터에 대한 결과 정보를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.In order to solve the above problems, a method for reading a small intestine lesion performed by a computing device according to an embodiment of the present invention includes: acquiring capsule endoscopy image data; inputting the capsule endoscopy image data into a pre-trained first neural network model to identify a first transitional portion of the stomach and small intestine and a second transitional portion of the small intestine and large intestine; dividing and pre-processing small intestine image data between the identified first and second transitional portions from the capsule endoscopy image data; reading the small intestine lesion by inputting the pre-processed small intestine image data into a pre-trained second neural network model; and generating result information on the small intestine image data based on the read small intestine lesion state.
실시 예에 있어서, 상기 식별 단계는, 상기 위와 소장의 제1 이행부를 식별할 때, 점막 표면 모양 변화에 상응하는 제1 조건, 상기 제1 이행부의 구조적 특징에 상응하는 제2 조건, 점막의 색상 변화에 상응하는 제3 조건 중 적어도 2개 이상의 조합 조건에 만족하면 상기 위와 소장의 제1 이행부로 인지하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, in the identifying step, when identifying the first transitional portion of the stomach and small intestine, a first condition corresponding to a change in the shape of the mucosal surface, a second condition corresponding to the structural characteristics of the first transitional portion, and a color of the mucous membrane When the combination condition of at least two or more of the third conditions corresponding to the change is satisfied, the stomach and small intestine are recognized as the first transitional part.
실시 예에 있어서, 상기 전처리 단계는, 상기 캡슐 내시경 영상 데이터로부터 상기 식별한 제1 이행부와 제2 이행부를 기반으로 소장 영상 데이터를 분할하고, 상기 소장 영상 데이터의 점막 영역 비율을 정량화하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the pre-processing step comprises segmenting small intestine image data based on the identified first transitional portion and second transitional portion from the capsule endoscopy image data, and quantifying the ratio of the mucosal region of the small intestine image data. do.
실시 예에 있어서, 상기 전처리 단계는, 상기 영상 비율을 정량화할 때, 캡슐 내시경의 촬영 조건을 기반으로 상기 소장 영상 데이터의 프레임 단위에서 보이는 점막 영역 비율과 동영상에서 보이는 점막 영역 비율에 가중치를 적용하여 정량화하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, in the pre-processing step, when quantifying the image ratio, a weight is applied to the ratio of the mucosal region seen in the frame unit of the small intestine image data and the ratio of the mucosal region seen in the moving picture based on the imaging conditions of the capsule endoscope. characterized by quantification.
실시 예에 있어서, 상기 캡슐 내시경의 촬영 조건은, 상기 캡슐 내시경의 진행 속도와 상기 캡슐 내시경의 촬영 속도 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the imaging conditions of the capsule endoscope include at least one of a progress speed of the capsule endoscope and a imaging speed of the capsule endoscope.
실시 예에 있어서, 상기 판독 단계는, 상기 소장 병변을 판독할 때, 상기 소장 영상 데이터 중 상기 소장 병변이 나타나는 영역이면 영상 재생 속도를 기준 속도로 재생하여 소장 병변을 판독하고, 상기 소장 병변이 나타나지 않는 영역이면 상기 영상 재생 속도를 상기 기준 속도보다 더 빠르게 재생하여 소장 병변을 판독하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, in the reading step, when the small intestine lesion is read, if the small intestine lesion is an area in the small intestine image data, the small intestine lesion is read by reproducing the image reproduction speed as a reference speed, and the small intestine lesion does not appear. If it is an area that is not, the small intestine lesion is read by reproducing the image reproduction speed faster than the reference speed.
실시 예에 있어서, 상기 생성 단계는, 상기 판독한 소장 병변 상태에 기반하여 소장 병변 판독 결과를 시각화하는 결과 정보를 생성하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 소장 병변 판독 결과를 시각화하는 결과 정보를 생성할 때,
Figure PCTKR2021018171-appb-img-000001
(여기서, VS는 시각화 스케일, M은 캡슐 내시경 영상 데이터의 전체 프레임 수, size(이미지)는 이미지의 픽셀 크기, Ci는 클린 영역 픽셀 세트, Di는 다크 영역 픽셀 세트, Fi는 부유물/거품 영역 픽셀 세트임)으로 이루어지는 수식에 의해 상기 소장 병변 판독 결과를 시각화하는 결과 정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.
In an embodiment, the generating step is characterized in that the result information for visualizing the small intestine lesion reading result is generated based on the read small intestine lesion state. At this time, when generating result information to visualize the small intestine lesion reading result,
Figure PCTKR2021018171-appb-img-000001
(where VS is the visualization scale, M is the total number of frames of capsule endoscopy image data, size (image) is the pixel size of the image, Ci is the set of clean area pixels, Di is the set of dark area pixels, Fi is the float/bubble area pixels It is characterized in that the result information for visualizing the small intestine lesion reading result is generated by a formula consisting of a set).
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터 판독가능 저장매체에 저장된 컴퓨터 프로그램은, 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 경우, 소장 병변 판독을 위한 이하의 동작들을 수행하도록 하며, 상기 동작들은, 캡슐 내시경 영상 데이터를 획득하는 동작, 상기 캡슐 내시경 영상 데이터를 사전 학습한 제1 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 위와 소장의 제1 이행부와 소장과 대장의 제2 이행부를 식별하는 동작, 상기 캡슐 내시경 영상 데이터로부터 상기 식별한 제1 이행부와 제2 이행부 사이의 소장 영상 데이터를 분할하여 전처리하는 동작, 상기 전처리한 소장 영상 데이터를 사전 학습한 제2 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 소장 병변을 판독하는 동작, 및 상기 판독한 소장 병변 상태에 기반하여 상기 소장 영상 데이터에 대한 결과 정보를 생성하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, when the computer program stored in the computer-readable storage medium according to an embodiment of the present invention is executed by one or more processors, the following operations for reading small intestine lesions are performed, and the operations are: the operation of acquiring the capsule endoscope image data and inputting the capsule endoscopy image data into a pre-trained first neural network model to identify the first transition part of the stomach and small intestine and the second transition part of the small intestine and the large intestine, the identified from the capsule endoscope image data The operation of dividing and preprocessing small intestine image data between the first transition unit and the second transition unit, the operation of inputting the preprocessed small intestine image data into a pre-trained second neural network model to read the small intestine lesion, and the read small intestine lesion and generating result information on the small intestine image data based on the state.
또한, 본 발명 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치는, 소장 병변 판독 방법을 제공하기 위한 컴퓨팅 장치로서, 하나 이상의 코어를 포함하는 프로세서, 및 메모리를 포함하고, 상기 프로세서는, 캡슐 내시경 영상 데이터를 획득하고, 상기 캡슐 내시경 영상 데이터를 사전 학습한 제1 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 위와 소장의 제1 이행부와 소장과 대장의 제2 이행부를 식별하며, 상기 캡슐 내시경 영상 데이터로부터 상기 식별한 제1 이행부와 제2 이행부 사이의 소장 영상 데이터를 분할하여 전처리하고, 상기 전처리한 소장 영상 데이터를 사전 학습한 제2 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 소장 병변을 판독하며, 그리고 상기 판독한 소장 병변 상태에 기반하여 상기 소장 영상 데이터에 대한 결과 정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.In addition, a computing device according to an embodiment of the present invention is a computing device for providing a method for reading a small intestine lesion, including a processor including one or more cores, and a memory, wherein the processor acquires capsule endoscopy image data and , input the capsule endoscopy image data into the pre-trained first neural network model to identify the first transitional portion of the stomach and small intestine and the second transitional portion between the small and large intestine, and the identified first transitional portion and the second transitional portion from the capsule endoscopy image data The small intestine image data is divided and pre-processed between the two transition parts, the small intestine lesion is read by inputting the pre-processed small intestine image data to a pre-trained second neural network model, and the small intestine image is based on the read small intestine lesion state. It is characterized in that the result information about the data is generated.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 소장 병변 판독 방법을 제공하는 컴퓨터 프로그램은, 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어 상술한 방법 중 어느 하나의 방법을 수행하기 위해 매체에 저장된다.A computer program providing a method for reading a small intestine lesion according to another embodiment of the present invention for solving the above-described problems is stored in a medium in combination with a computer that is hardware to perform any one of the methods described above.
이 외에도, 본 발명을 구현하기 위한 다른 방법, 다른 시스템 및 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 더 제공될 수 있다.In addition to this, another method for implementing the present invention, another system, and a computer-readable recording medium for recording a computer program for executing the method may be further provided.
상기와 같이 본 발명에 따르면, 캡슐 내시경 영상 데이터으로부터 위와 소장의 제1 이행부와 소장과 대장의 제2 이행부를 식별하여 소장 영상 데이터를 분할하고, 전처리한 소장 영상 데이터를 사전 학습한 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 소장 병변을 판독함으로써, 최소 시간으로 소장 병변 판독에 대한 정확도를 높일 수 있다.As described above, according to the present invention, the small intestine image data is segmented by identifying the first transitional part of the stomach and small intestine and the second transitional part of the small intestine and the large intestine from the capsule endoscopy image data, and the preprocessed small intestine image data is applied to a neural network model that has been pre-learned. By reading the small intestine lesion by input, it is possible to increase the accuracy of the small intestine lesion reading in a minimum time.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 소장 병변 판독 방법을 제공하기 위한 동작을 수행하는 컴퓨팅 장치의 블록 구성도를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a block diagram of a computing device that performs an operation for providing a method for reading a small intestine lesion, according to an embodiment of the present invention.
도 2 및 도 3은, 캡슐 내시경 영상 데이터로부터 위와 소장의 이행부를 식별하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.2 and 3 are diagrams for explaining a process of identifying the transitional portion of the stomach and small intestine from the capsule endoscopy image data.
도 4는, 캡슐 내시경 전체 영상 내에서 위장과 소장의 경계영역, 소장과 대장의 경계영역을 각각 예시한 도면이다.4 is a diagram illustrating a boundary region between the stomach and small intestine and a boundary region between the small intestine and the large intestine in the entire capsule endoscopy image, respectively.
도 5 및 도 6은, 부유물 및 거품을 갖는 소장 영상의 점막 영역을 통해 소장 병변을 판독하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.5 and 6 are diagrams for explaining a process of reading a small intestine lesion through a mucosal region of a small intestine image having floating matter and bubbles.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 소장 병변 판독을 시각화한 결과 정보를 보여주는 도면이다.7 is a diagram showing result information of visualizing a small intestine lesion reading, according to an embodiment of the present invention.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 소장 병변 판독 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating a method for reading a small intestine lesion, according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only the present embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully understand the scope of the present invention to those skilled in the art, and the present invention is only defined by the scope of the claims.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, “comprises” and/or “comprising” does not exclude the presence or addition of one or more other components in addition to the stated components. Like reference numerals refer to like elements throughout, and "and/or" includes each and every combination of one or more of the recited elements. Although "first", "second", etc. are used to describe various elements, these elements are not limited by these terms, of course. These terms are only used to distinguish one component from another. Accordingly, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the spirit of the present invention.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein will have the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless specifically defined explicitly.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
설명에 앞서 본 명세서에서 사용하는 용어의 의미를 간략히 설명한다. 그렇지만 용어의 설명은 본 명세서의 이해를 돕기 위한 것이므로, 명시적으로 본 발명을 한정하는 사항으로 기재하지 않은 경우에 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 의미로 사용하는 것이 아님을 주의해야 한다.Before the description, the meaning of the terms used in this specification will be briefly described. However, it should be noted that, since the description of the term is for the purpose of helping the understanding of the present specification, it is not used in the meaning of limiting the technical idea of the present invention unless explicitly described as limiting the present invention.
본 명세서에서 신경망, 인공 신경망, 네트워크 함수는 종종 상호 교환 가능하게 사용될 수 있다.In this specification, neural network, artificial neural network, and network function may often be used interchangeably.
본 발명의 상세한 설명 및 청구항들에 걸쳐 이용된 "영상" 또는 "영상 데이터"라는 용어는 이산적 영상 요소들(예컨대, 2차원 영상에 있어서는 픽셀)로 구성된 다차원 데이터를 지칭하며, 달리 말하자면, (예컨대, 비디오 화면에 표시된) 눈으로 볼 수 있는 대상 또는 (예컨대, CT, MRI 검출기 등의 픽셀 출력에 대응되는 파일과 같은) 그 대상의 디지털 표현물을 지칭하는 용어이다.The term "image" or "image data" as used throughout the present description and claims refers to multidimensional data composed of discrete image elements (eg, pixels in a two-dimensional image), in other words, ( For example, a term that refers to a visible object (eg, displayed on a video screen) or a digital representation of the object (eg, a file corresponding to a pixel output of a CT, MRI detector, etc.).
예를 들어 "이미지" 또는 "영상"은 전산화 단층 촬영(CT; computed tomography), 자기 공명 영상(MRI; magnetic resonance imaging), 캡슐 내시경 영상, 초음파 또는 본 발명의 기술분야에서 공지된 임의의 다른 의료 영상 시스템의 의하여 수집된 피검체(subject)의 의료 영상일 수 있다. 영상이 반드시 의료적 맥락에서 제공되어야 하는 것은 아니고 비의료적 맥락에서 제공될 수도 있는 바, 예를 들어 보안 검색용 X선 촬영 등이 있을 수 있다.For example, “image” or “imaging” can be defined as computed tomography (CT), magnetic resonance imaging (MRI), capsule endoscopic imaging, ultrasound or any other medical treatment known in the art. It may be a medical image of the subject collected by the imaging system. The image does not necessarily have to be provided in a medical context, but may be provided in a non-medical context, for example, there may be X-ray imaging for security screening.
본 발명의 상세한 설명 및 청구항들에 걸쳐 'DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine; 의료용 디지털 영상 및 통신)' 표준은 의료용 기기에서 디지털 영상 표현과 통신에 이용되는 여러 가지 표준을 총칭하는 용어인 바, DICOM 표준은 미국 방사선 의학회(ACR)와 미국 전기 공업회(NEMA)에서 구성한 연합 위원회에서 발표한다.Throughout the detailed description and claims of the present invention, the 'DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine)' standard is a generic term for various standards used for digital image expression and communication in medical devices. The DICOM standard is published by a joint committee formed by the American Society of Radiological Medicine (ACR) and the National Electrical Engineers Association (NEMA).
또한, 본 발명의 상세한 설명 및 청구항들에 걸쳐 '의료영상 저장 전송 시스템(PACS; Picture Archiving and Communication System)'은 DICOM 표준에 맞게 저장, 가공, 전송하는 시스템을 지칭하는 용어이며, 캡슐 내시경, X선, CT, MRI와 같은 디지털 의료영상 장비를 이용하여 획득된 의료영상 이미지는 DICOM 형식으로 저장되고 네트워크를 통하여 병원 내외의 단말로 전송이 가능하며, 이에는 판독 결과 및 진료 기록이 추가될 수 있다.In addition, throughout the detailed description and claims of the present invention, 'Picture Archiving and Communication System (PACS)' is a term that refers to a system that stores, processes, and transmits in accordance with the DICOM standard, capsule endoscope, X Medical imaging images acquired using digital medical imaging equipment such as line, CT, and MRI are stored in DICOM format and can be transmitted to terminals inside and outside the hospital through a network, to which reading results and medical records can be added. .
또한, 본 명세서에 걸쳐, 뉴럴 네트워크(neural network), 신경망 네트워크, 네트워크 함수는, 동일한 의미로 사용될 수 있다. 뉴럴 네트워크는, 일반적으로 “노드”라 지칭될 수 있는 상호 연결된 계산 단위들의 집합으로 구성될 수 있다. 이러한 “노드”들은, “뉴런(neuron)”들로 지칭될 수도 있다. 뉴럴 네트워크는, 적어도 둘 이상의 노드들을 포함하여 구성된다. 뉴럴 네트워크들을 구성하는 노드(또는 뉴런)들은 하나 이상의 “링크”에 의해 상호 연결될 수 있다.Also, throughout this specification, a neural network, a neural network network, and a network function may be used interchangeably. A neural network may be composed of a set of interconnected computational units, which may be generally referred to as “nodes”. These “nodes” may also be referred to as “neurons”. A neural network is configured to include at least two or more nodes. Nodes (or neurons) constituting the neural networks may be interconnected by one or more “links”.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 소장 병변 판독 방법을 제공하기 위한 동작을 수행하는 컴퓨팅 장치의 블록 구성도를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a block diagram of a computing device that performs an operation for providing a method for reading a small intestine lesion, according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 컴퓨팅 장치(100)의 구성은 간략화하여 나타낸 예시일 뿐이다. 본 발명의 일 실시예에서 컴퓨팅 장치(100)는 컴퓨팅 장치(100)의 컴퓨팅 환경을 수행하기 위한 다른 구성들이 포함될 수 있고, 개시된 구성들 중 일부만이 컴퓨팅 장치(100)를 구성할 수도 있다.The configuration of the computing device 100 shown in FIG. 1 is only a simplified example. In an embodiment of the present invention, the computing device 100 may include other components for performing the computing environment of the computing device 100 , and only some of the disclosed components may configure the computing device 100 .
컴퓨팅 장치(100)는, 프로세서(110), 메모리(130), 네트워크부(150)를 포함할 수 있다.The computing device 100 may include a processor 110 , a memory 130 , and a network unit 150 .
본 발명에서, 프로세서(110)는, 캡슐 내시경 영상 데이터를 획득하고, 캡슐 내시경 영상 데이터를 사전 학습한 제1 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 위와 소장의 제1 이행부와 소장과 대장의 제2 이행부를 식별하며, 캡슐 내시경 영상 데이터로부터 식별한 제1 이행부와 제2 이행부 사이의 소장 영상 데이터를 분할하여 전처리하고, 전처리한 소장 영상 데이터를 사전 학습한 제2 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 소장 병변을 판독하며, 그리고 판독한 소장 병변 상태에 기반하여 소장 영상 데이터에 대한 결과 정보를 생성할 수 있다.In the present invention, the processor 110 obtains capsule endoscopy image data, inputs the capsule endoscopy image data to a pre-trained first neural network model, and identifies the first transitional portion of the stomach and small intestine and the second transitional portion of the small intestine and large intestine The small intestine image data is divided and pre-processed between the first transitional part and the second transitional part identified from the capsule endoscopy image data, and the small intestine lesion is read by inputting the preprocessed small intestine image data into the pre-trained second neural network model, In addition, result information on the small intestine image data may be generated based on the read small intestine lesion state.
여기서, 캡슐 내시경 영상 데이터는, 인체 내부의 구강, 식도, 위, 소장 및 대장 영상 데이터를 포함할 수 있다.Here, the capsule endoscopy image data may include image data of the oral cavity, esophagus, stomach, small intestine, and large intestine inside the human body.
이어, 프로세서(110)는, 캡슐 내시경 영상 데이터의 첫 번째 프레임에서 후방 프레임 방향 순서로 판독하여 위와 소장의 제1 이행부를 식별하고, 캡슐 내시경 영상 데이터의 마지막 프레임에서 전방 프레임 방향으로 판독하여 소장과 대장의 제2 이행부를 식별할 수 있다.Next, the processor 110 reads from the first frame of the capsule endoscope image data in the posterior frame direction to identify the first transition portion of the stomach and small intestine, and reads from the last frame of the capsule endoscopy image data in the anterior frame direction to the small intestine and the small intestine. A second transitional part of the large intestine can be identified.
일 예로, 프로세서(110)는, 위와 소장의 제1 이행부를 식별할 때, 점막 표면 모양 변화를 기반으로 위와 소장의 제1 이행부를 식별할 수 있다.For example, when identifying the first transitional portion of the stomach and small intestine, the processor 110 may identify the first transitional portion of the stomach and small intestine based on a change in the shape of the mucosal surface.
여기서, 프로세서(110)는, 위와 소장의 제1 이행부를 식별할 때, 현재 판독 데이터의 점막 표면 모양의 거칠기가 높아지면 위와 소장의 제1 이행부로 인지할 수 있다.Here, when the processor 110 identifies the first transition portion of the stomach and small intestine, if the roughness of the shape of the mucosal surface of the current read data increases, it may be recognized as the first transition portion of the stomach and small intestine.
즉, 프로세서(110)는, 위와 소장의 제1 이행부를 식별할 때, 현재 판독 데이터의 점막 표면 모양이 매끄러운 모양이면 위 영역으로 인지하고, 현재 판독 데이터의 점막 표면 모양이 융단 모양이면 소장 영역으로 인지할 수 있다.That is, when the processor 110 identifies the first transition part of the stomach and small intestine, if the shape of the mucosal surface of the current read data is a smooth shape, it is recognized as the stomach area, and if the shape of the mucosal surface of the current read data is a carpet shape, it is recognized as the small intestine area. can recognize
다른 일 예로, 프로세서(110)는, 위와 소장의 제1 이행부를 식별할 때, 제1 이행부의 구조적 특징을 기반으로 위와 소장의 제1 이행부를 식별할 수도 있다.As another example, when identifying the first transitional portion of the stomach and small intestine, the processor 110 may identify the first transitional portion of the stomach and small intestine based on structural characteristics of the first transitional portion.
여기서, 프로세서(110)는, 위와 소장의 제1 이행부를 식별할 때, 현재 판독 데이터가 유문 형상의 특징적 구조를 가지면 위와 소장의 제1 이행부로 인지할 수 있다.Here, when the processor 110 identifies the first transitional portion of the stomach and small intestine, if the current read data has a characteristic structure of a pyloric shape, it may be recognized as the first transitional portion of the stomach and small intestine.
또 다른 일 예로, 프로세서(110)는, 위와 소장의 제1 이행부를 식별할 때, 점막의 색상 변화를 기반으로 위와 소장의 제1 이행부를 식별할 수도 있다.As another example, when identifying the first transitional portion of the stomach and small intestine, the processor 110 may identify the first transitional portion of the stomach and small intestine based on a color change of the mucous membrane.
여기서, 프로세서(110)는, 위와 소장의 제1 이행부를 식별할 때, 현재 판독 데이터의 점막 색상이 특정 컬러로 변화되면 위와 소장의 제1 이행부를 식별할 수 있다.Here, when the processor 110 identifies the first transitional portion of the stomach and small intestine, if the mucous membrane color of the current read data changes to a specific color, the processor 110 may identify the first transitional portion of the stomach and small intestine.
즉, 프로세서(110)는, 위와 소장의 제1 이행부를 식별할 때, 현재 판독 데이터의 점막 색상이 황색으로 변화되면 위와 소장의 제1 이행부를 식별할 수 있다.That is, when identifying the first transition portion of the stomach and small intestine, the processor 110 may identify the first transition portion of the stomach and small intestine if the color of the mucous membrane of the current read data changes to yellow.
또한, 프로세서(110)는, 위와 소장의 제1 이행부를 식별할 때, 점막 표면 모양 변화에 상응하는 제1 조건, 제1 이행부의 구조적 특징에 상응하는 제2 조건, 점막의 색상 변화에 상응하는 제3 조건 중 적어도 2개 이상의 조합 조건에 만족하면 위와 소장의 제1 이행부로 인지할 수도 있다.In addition, when the processor 110 identifies the first transition portion of the stomach and small intestine, a first condition corresponding to a change in the shape of the mucosal surface, a second condition corresponding to a structural characteristic of the first transition portion, and a color change of the mucosa When the combination condition of at least two or more of the third conditions is satisfied, it may be recognized as the first transitional part of the stomach and small intestine.
또한, 프로세서(110)는, 소장과 대장의 제2 이행부를 식별할 때, 직경 크기 변화를 기반으로 소장과 대장의 제2 이행부를 식별할 수도 있다.Also, when the processor 110 identifies the second transition between the small and large intestines, the processor 110 may also identify the second transition between the small and large intestines based on a change in diameter.
여기서, 프로세서(110)는, 소장과 대장의 제2 이행부를 식별할 때, 현재 판독 데이터의 직경 크기가 감소하는 변화가 나타나면 소장과 대장의 제2 이행부로 인지할 수 있다.Here, when the processor 110 identifies the second transition portion between the small intestine and the large intestine, if a change in the size of the diameter of the current read data appears, it may be recognized as the second transition portion between the small intestine and the large intestine.
다음, 프로세서(110)는, 캡슐 내시경 영상 데이터로부터 식별한 제1 이행부와 제2 이행부를 기반으로 소장 영상 데이터를 분할하고, 소장 영상 데이터의 점막 영역 비율을 정량화할 수 있다.Next, the processor 110 may segment the small intestine image data based on the first transitional portion and the second transitional portion identified from the capsule endoscopy image data, and quantify the ratio of the mucosal region of the small intestine image data.
여기서, 프로세서(110)는, 영상 비율을 정량화할 때, 캡슐 내시경의 촬영 조건을 기반으로 소장 영상 데이터의 프레임 단위에서 보이는 점막 영역 비율과 동영상에서 보이는 점막 영역 비율에 가중치를 적용하여 정량화할 수 있다.Here, when quantifying the image ratio, the processor 110 may quantify by applying a weight to the ratio of the mucosal region seen in a frame unit of the small intestine image data and the ratio of the mucosal region seen in the video based on the imaging conditions of the capsule endoscope. .
일 예로, 캡슐 내시경의 촬영 조건은, 캡슐 내시경의 진행 속도와 캡슐 내시경의 촬영 속도 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있는데, 이는 일 실시예일 뿐, 이에 한정되지 않는다.As an example, the imaging condition of the capsule endoscope may include at least one of the progress speed of the capsule endoscope and the imaging speed of the capsule endoscope, which is only an example and is not limited thereto.
즉, 프로세서(110)는, 캡슐 내시경의 진행 속도가 느리게 이동하여 촬영된 여러 장의 영상 프레임들에 낮은 가중치를 부여하고, 캡슐 내시경의 진행 속도가 빠르게 이동하여 촬영된 영상 프레임들에 높은 가중치를 부여하여 실제 동일한 속도로 이동하여 촬영된 영상과 유사하게 보정할 수 있다.That is, the processor 110 gives a low weight to several image frames photographed because the progress speed of the capsule endoscope moves slowly, and gives a high weight to the image frames photographed because the progress speed of the capsule endoscope moves quickly In this way, it can be corrected similarly to the captured image by moving at the same speed.
또한, 프로세서(110)는, 영상 비율을 정량화할 때, 소장 영상 데이터와 캡슐 내시경의 영상 촬영 정보를 사전 학습한 제3 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 소장 영상 데이터의 점막 영역 비율을 정량화할 수 있다.Also, when quantifying the image ratio, the processor 110 may quantify the ratio of the mucosal region of the small intestine image data by inputting the small intestine image data and the imaging information of the capsule endoscope into the third neural network model learned in advance.
이어, 프로세서(110)는, 소장 병변을 판독할 때, 소장 영상 데이터 중 소장 병변이 나타나는 영역이면 영상 재생 속도를 기준 속도로 재생하여 소장 병변을 판독하고, 소장 병변이 나타나지 않는 영역이면 영상 재생 속도를 기준 속도보다 더 빠르게 재생하여 소장 병변을 판독할 수 있다.Then, when reading the small intestine lesion, the processor 110 reads the small intestine lesion by reproducing the image reproduction speed as a reference speed if the small intestine lesion is an area in the small intestine image data, and if the small intestine lesion does not appear, the image reproduction speed The small intestine lesion can be read by regenerating faster than the reference rate.
여기서, 프로세서(110)는, 소장 병변을 판독할 때, 소장 영상 데이터 중 소장 병변이 나타날 확률이 높은 영역이면 영상 재생 속도를 기준 속도로 재생하여 소장 병변을 판독하고, 소장 병변이 나타나지 않을 확률이 높은 영역이면 영상 재생 속도를 기준 속도보다 더 빠르게 재생하여 소장 병변을 판독할 수 있다.Here, when reading the small intestine lesion, the processor 110 reads the small intestine lesion by reproducing the image reproduction speed as the reference speed if the small intestine lesion is a region with a high probability of appearing in the small intestine image data, and the probability that the small intestine lesion does not appear is increased. In a high area, the small intestine lesion can be read by reproducing the image faster than the reference speed.
그리고, 프로세서(110)는, 판독한 소장 병변 상태에 기반하여 소장 병변 판독 결과를 시각화하는 결과 정보를 생성할 수 있다.In addition, the processor 110 may generate result information for visualizing the small intestine lesion reading result based on the read small intestine lesion state.
여기서, 프로세서(110)는, 소장 병변 판독 결과를 시각화하는 결과 정보를 생성할 때,
Figure PCTKR2021018171-appb-img-000002
(여기서, VS는 시각화 스케일, M은 캡슐 내시경 영상 데이터의 전체 프레임 수, size(이미지)는 이미지의 픽셀 크기, Ci는 클린 영역 픽셀 세트, Di는 다크 영역 픽셀 세트, Fi는 부유물/거품 영역 픽셀 세트임)으로 이루어지는 수식에 의해 상기 소장 병변 판독 결과를 시각화하는 결과 정보를 생성할 수 있다.
Here, the processor 110, when generating the result information to visualize the small intestine lesion reading result,
Figure PCTKR2021018171-appb-img-000002
(where VS is the visualization scale, M is the total number of frames of capsule endoscopy image data, size (image) is the pixel size of the image, Ci is the set of clean area pixels, Di is the set of dark area pixels, Fi is the float/bubble area pixels set), it is possible to generate result information for visualizing the result of reading the small intestine lesion.
또한, 프로세서(110)는, 판독한 소장 병변 상태에 기반하여 소장 병변에 대한 클래스를 분류하고, 분류한 클래스에 상응하여 소장 병변 판독 결과를 시각화하는 결과 정보를 생성할 수 잇다.Also, the processor 110 may classify a class for the small intestine lesion based on the read small intestine lesion state, and generate result information for visualizing the small intestine lesion reading result corresponding to the classified class.
또한, 전술한 뉴럴 네트워크 모델은, 딥 뉴럴 네트워크일 수 있다. 본 명세서에 걸쳐, 신경망, 네트워크 함수, 뉴럴 네트워크(neural network)는 동일한 의미로 사용될 수 있다. 딥 뉴럴 네트워크(DNN: deep neural network, 심층신경망)는, 입력 레이어와 출력 레이어 외에 복수의 히든 레이어를 포함하는 신경망을 의미할 수 있다. 딥 뉴럴 네트워크를 이용하면 데이터의 잠재적인 구조(latent structures)를 파악할 수 있다. 즉, 사진, 글, 비디오, 음성, 음악의 잠재적인 구조(예를 들어, 어떤 물체가 사진에 있는지, 글의 내용과 감정이 무엇인지, 음성의 내용과 감정이 무엇인지 등)를 파악할 수 있다. 딥 뉴럴 네트워크는 컨벌루셔널 뉴럴 네트워크 (CNN: convolutional neural network), 리커런트 뉴럴 네트워크(RNN: recurrent neural network), 제한 볼츠만 머신(RBM: restricted boltzmann machine), 심층 신뢰 네트워크(DBN: deep belief network), Q 네트워크, U 네트워크, 샴 네트워크 등을 포함할 수 있다.Also, the above-described neural network model may be a deep neural network. Throughout this specification, the terms neural network, network function, and neural network may be used interchangeably. A deep neural network (DNN) may refer to a neural network including a plurality of hidden layers in addition to an input layer and an output layer. Deep neural networks can be used to identify the latent structures of data. In other words, it can identify the potential structure of photos, texts, videos, voices, and music (e.g., what objects are in the photos, what the text and emotions are, what the texts and emotions are, etc.) . Deep neural networks include a convolutional neural network (CNN), a recurrent neural network (RNN), a restricted boltzmann machine (RBM), and a deep belief network (DBN). , Q network, U network, Siamese network, and the like.
컨벌루셔널 뉴럴 네트워크는, 딥 뉴럴 네트워크의 일종으로서, 컨벌루셔널 레이어를 포함하는 신경망을 포함한다. 컨벌루셔널 뉴럴 네트워크는, 최소한의 전처리(preprocess)를 사용하도록 설계된 다계층 퍼셉트론(multilayer perceptrons)의 한 종류이다. CNN은, 하나 또는 여러 개의 컨벌루셔널 레이어와 이와 결합된 인공 신경망 계층들로 구성될 수 있다. CNN은, 가중치와 풀링 레이어(pooling layer)들을 추가로 활용할 수 있다. 이러한 구조 덕분에 CNN은, 2차원 구조의 입력 데이터를 충분히 활용할 수 있다. 컨벌루셔널 뉴럴 네트워크는, 이미지에서 오브젝트를 인식하기 위하여 사용될 수 있다. 컨벌루셔널 뉴럴 네트워크는, 이미지 데이터를 차원을 가진 행렬로 나타내어 처리할 수 있다. 예를 들어 RGB(red-green-blue)로 인코딩 된 이미지 데이터의 경우, R, G, B 색상별로 각각 2차원(예를 들어, 2 차원 이미지 인 경우) 행렬로 나타내 질 수 있다. 즉, 이미지 데이터의 각 픽셀의 색상 값이 행렬의 성분이 될 수 있으며 행렬의 크기는 이미지의 크기와 같을 수 있다. 따라서, 이미지 데이터는, 3개의 2차원 행렬로(3차원의 데이터 어레이)로 나타내질 수 있다.A convolutional neural network is a kind of deep neural network, and includes a neural network including a convolutional layer. Convolutional neural networks are a type of multilayer perceptrons designed to use minimal preprocessing. A CNN may be composed of one or several convolutional layers and artificial neural network layers combined therewith. CNN may additionally utilize weights and pooling layers. Thanks to this structure, CNN can fully utilize the input data of the two-dimensional structure. A convolutional neural network may be used to recognize an object in an image. A convolutional neural network may process image data by representing it as a matrix having a dimension. For example, in the case of RGB (red-green-blue) encoded image data, each R, G, and B color may be represented as a two-dimensional (eg, two-dimensional image) matrix. That is, the color value of each pixel of the image data may be a component of the matrix, and the size of the matrix may be the same as the size of the image. Accordingly, the image data can be represented by three two-dimensional matrices (three-dimensional data array).
컨벌루셔널 뉴럴 네트워크에서, 컨벌루셔널 필터를 이동해가며 컨벌루셔널 필터와 이미지의 각 위치에서의 행렬 성분끼리 곱하는 것으로 컨벌루셔널 과정(컨벌루셔널 레이어의 입출력)을 수행할 수 있다. 컨벌루셔널 필터는, n*n 형태의 행렬로 구성될 수 있다. 컨벌루셔널 필터는, 일반적으로 이미지의 전체 픽셀의 수보다 작은 고정된 형태의 필터로 구성될 수 있다. 즉, m*m 이미지를 컨벌루셔널 레이어(예를 들어, 컨벌루셔널 필터의 사이즈가 n*n인 컨벌루셔널 레이어)입력시키는 경우, 이미지의 각 픽셀을 포함하는 n*n 픽셀을 나타내는 행렬이 컨벌루셔널 필터와 성분 곱 (즉, 행렬의 각 성분끼리의 곱) 될 수 있다. 컨벌루셔널 필터와의 곱에 의하여 이 미지에서 컨벌루셔널 필터와 매칭되는 성분이 추출될 수 있다. 예를 들어, 이미지에서 상하 직선 성분을 추출하기 위한 3*3 컨벌루셔널 필터는 [[0,1,0], [0,1,0], [0,1,0]] 와 같이 구성될 수 있다. 이미지에서 상하 직선 성분을 추출하기 위한 3*3 컨벌루셔널 필터가 입력 이미지에 적용되면 이미지에서 컨벌루셔널 필터와 매칭되는 상하 직선 성분이 추출되어 출력될 수 있다. 컨벌루셔널 레이어는 이미지를 나타낸 각각의 채널에 대한 각각의 행렬(즉, R, G, B 코딩 이미지의 경우, R, G, B 색상)에 컨벌루셔널 필터를 적용할 수 있다. 컨벌루셔널 레이어는 입력 이미지에 컨벌루셔널 필터를 적용하여 입력 이미지에서 컨벌루셔널 필터와 매칭되는 피쳐를 추출할 수 있다. 컨벌루셔널 필터의 필터 값(즉, 행렬의 각 성분의 값)은 컨벌루셔널 뉴럴 네트워크의 학습 과정에서 역전파에 의하여 업데이트 될 수 있다.In a convolutional neural network, a convolutional process (input/output of a convolutional layer) can be performed by moving the convolutional filter and multiplying the convolutional filter and matrix components at each position of the image. The convolutional filter may be composed of an n*n matrix. A convolutional filter may be composed of a fixed type filter that is generally smaller than the total number of pixels in an image. That is, when an m*m image is input as a convolutional layer (eg, a convolutional layer having a size of n*n convolutional filters), a matrix representing n*n pixels including each pixel of the image This convolutional filter can be multiplied with a component (ie, a product of each component of a matrix). A component matching the convolutional filter may be extracted from the image by multiplication with the convolutional filter. For example, a 3*3 convolutional filter for extracting upper and lower linear components from an image can be configured as [[0,1,0], [0,1,0], [0,1,0]] can When the 3*3 convolutional filter for extracting the upper and lower linear components from the image is applied to the input image, the upper and lower linear components matching the convolutional filter may be extracted and output from the image. The convolutional layer may apply a convolutional filter to each matrix (ie, R, G, B colors in the case of R, G, and B coded images) for each channel representing the image. The convolutional layer may extract a feature matching the convolutional filter from the input image by applying the convolutional filter to the input image. The filter value of the convolutional filter (ie, the value of each component of the matrix) may be updated by backpropagation in the learning process of the convolutional neural network.
컨벌루셔널 레이어의 출력에는, 서브샘플링 레이어가 연결되어 컨벌루셔널 레이어의 출력을 단순화하여 메모리 사용량과 연산량을 줄일 수 있다. 예를 들어, 2*2 맥스 풀링 필터를 가지는 풀링 레이어에 컨벌루셔널 레이어의 출력을 입력시키는 경우, 이미지의 각 픽셀에서 2*2 패치마다 각 패치에 포함되는 최대값을 출력하여 이미지를 압축할 수 있다. 전술한 풀링은 패치에서 최소값을 출력하거나, 패치의 평균값을 출력하는 방식일 수도 있으며 임의의 풀링 방식이 본 발명에 포함될 수 있다.A subsampling layer may be connected to the output of the convolutional layer to simplify the output of the convolutional layer, thereby reducing memory usage and computation amount. For example, if you input the output of the convolutional layer to a pooling layer with a 2*2 max pooling filter, you can compress the image by outputting the maximum value included in each patch for every 2*2 patch in each pixel of the image. can The above-described pooling may be a method of outputting a minimum value from a patch or an average value of a patch, and any pooling method may be included in the present invention.
컨벌루셔널 뉴럴 네트워크는, 하나 이상의 컨벌루셔널 레이어, 서브 샘플링 레이어를 포함할 수 있다. 컨벌루셔널 뉴럴 네트워크는 컨벌루셔널 과정과 서브샘플링 과정(예를 들어, 전술한 맥스 풀링 등)을 반복적으로 수행하여 이미지에서 피쳐를 추출할 수 있다. 반복적인 컨벌루션널 과정과 서브샘플링 과정을 통해 뉴럴 네트워크는 이미지의 글로벌 피쳐를 추출할 수 있다.A convolutional neural network may include one or more convolutional layers and subsampling layers. The convolutional neural network may extract features from an image by repeatedly performing a convolutional process and a subsampling process (eg, the aforementioned max pooling, etc.). Through iterative convolutional and subsampling processes, neural networks can extract global features from images.
컨벌루셔널 레이어 또는 서브샘플링 레이어의 출력은 풀 커넥티드 레이어(fully connected layer)에 입력될 수 있다. 풀 커넥티드 레이어는 하나의 레이어에 있는 모든 뉴런과 이웃한 레이어에 있는 모든 뉴런이 연결되는 레이어이다. 풀 커넥티드 레이어는 뉴럴 네트워크에서 각 레이어의 모든 노드가 다른 레이어의 모든 노드에 연결된 구조를 의미할 수 있다.An output of the convolutional layer or the subsampling layer may be input to a fully connected layer. A fully connected layer is a layer in which all neurons in one layer and all neurons in neighboring layers are connected. The fully connected layer may refer to a structure in which all nodes of each layer are connected to all nodes of other layers in a neural network.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 프로세서(110)는, 하나 이상의 코어로 구성될 수 있으며, 컴퓨팅 장치의 중앙 처리 장치(CPU: central processing unit), 범용 그래픽 처리 장치 (GPGPU: general purpose graphics processing unit), 텐서 처리 장치(TPU: tensor processing unit) 등의 데이터 분석, 딥러닝을 위한 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서(110)는, 메모리(130)에 저장된 컴퓨터 프로그램을 판독하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기계 학습을 위한 데이터 처리를 수행할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따라 프로세서(110)는, 신경망의 학습을 위한 연산을 수행할 수 있다. 프로세서(110)는, 딥러닝(DL: deep learning)에서 학습을 위한 입력 데이터의 처리, 입력 데이터에서의 피처 추출, 오차 계산, 역전파(backpropagation)를 이용한 신경망의 가중치 업데이트 등의 신경망의 학습을 위한 계산을 수행할 수 있다. 프로세서(110)의 CPU, GPGPU, 및 TPU 중 적어도 하나가 네트워크 함수의 학습을 처리할 수 있다. 예를 들어, CPU 와 GPGPU가 함께 네트워크 함수의 학습, 네트워크 함수를 이용한 데이터 분류를 처리할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에서 복수의 컴퓨팅 장치의 프로세서를 함께 사용하여 네트워크 함수의 학습, 네트워크 함수를 이용한 데이터 분류를 처리할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치에서 수행되는 컴퓨터 프로그램은, CPU, GPGPU 또는 TPU 실행가능 프로그램일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the processor 110 may be composed of one or more cores, and a central processing unit (CPU) of a computing device, a general purpose graphics processing unit (GPGPU) ), data analysis such as a tensor processing unit (TPU), and a processor for deep learning. The processor 110 may read a computer program stored in the memory 130 to perform data processing for machine learning according to an embodiment of the present invention. According to an embodiment of the present invention, the processor 110 may perform an operation for learning the neural network. The processor 110 performs learning of the neural network such as processing of input data for learning in deep learning (DL), extraction of features from input data, calculation of errors, and weight update of the neural network using backpropagation. calculations can be performed for At least one of a CPU, a GPGPU, and a TPU of the processor 110 may process learning of a network function. For example, the CPU and the GPGPU can process learning of a network function and data classification using the network function. Also, in an embodiment of the present invention, learning of a network function and data classification using the network function may be processed by using the processors of a plurality of computing devices together. In addition, the computer program executed in the computing device according to an embodiment of the present invention may be a CPU, GPGPU or TPU executable program.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 메모리(130)는, 소장 병변 판독 수행 및 소장 병변 판독 결과를 제공하기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장할 수 있으며, 저장된 컴퓨터 프로그램은 프로세서(120)에 의하여 판독되어 구동될 수 있다. 메모리(130)는, 프로세서(110)가 생성하거나 결정한 임의의 형태의 정보 및 네트워크부(150)가 수신한 임의의 형태의 정보를 저장할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the memory 130 may store a computer program for performing small intestine lesion reading and providing a small intestine lesion reading result, and the stored computer program may be read and driven by the processor 120 . have. The memory 130 may store any type of information generated or determined by the processor 110 and any type of information received by the network unit 150 .
본 발명의 일 실시예에 따르면, 메모리(130)는, 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 인터넷(internet) 상에서 상기 메모리(130)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작할 수도 있다. 전술한 메모리에 대한 기재는 예시일 뿐, 이에 제한되지 않는다.According to an embodiment of the present invention, the memory 130 includes a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, and a card type memory (eg, a memory card type). SD or XD memory, etc.), Random Access Memory (RAM), Static Random Access Memory (SRAM), Read-Only Memory (ROM), Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory (EEPROM), Programmable Memory (PROM) read-only memory), a magnetic memory, a magnetic disk, and an optical disk may include at least one type of storage medium. The computing device 100 may operate in relation to a web storage that performs a storage function of the memory 130 on the Internet. The description of the above-described memory is only an example, and is not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크부(150)는, 소장 병변 판독 결과 정보 등을 다른 컴퓨팅 장치, 서버 등과 송수신할 수 있다. 또한, 네트워크부(150)는, 복수의 컴퓨팅 장치 사이의 통신을 가능하게 하여 복수의 컴퓨팅 장치 각각에서 페렴 판독 또는 모델의 학습을 위한 동작들이 분산 수행되도록 할 수 있다. 네트워크부(150)는, 복수의 컴퓨팅 장치 사이의 통신을 가능하게 하여 소장 병변 판독 또는 네트워크 함수를 사용한 모델 학습을 위한 연산을 분산 처리하도록 할 수 있다.The network unit 150 according to an embodiment of the present invention may transmit and receive information on a result of reading a small intestine lesion, etc. with another computing device, a server, and the like. In addition, the network unit 150 may enable communication between a plurality of computing devices so that operations for reading a pneumonia or learning a model are performed distributedly in each of the plurality of computing devices. The network unit 150 may enable communication between a plurality of computing devices to perform distributed processing of operations for reading small intestine lesions or learning a model using a network function.
본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크부(150)는, 근거리(단거리), 원거리, 유선 및 무선 등과 같은 현재 사용 및 구현되는 임의의 형태의 유무선 통신 기술에 기반하여 동작할 수 있으며, 다른 네트워크들에서도 사용될 수 있다.The network unit 150 according to an embodiment of the present invention may operate based on any type of wired/wireless communication technology currently used and implemented, such as short-distance (short-range), long-distance, wired and wireless, and other networks. can also be used in
본 발명의 컴퓨팅 장치(100)는, 출력부 및 입력부를 더 포함할 수도 있다.The computing device 100 of the present invention may further include an output unit and an input unit.
본 발명의 일 실시예에 따른 출력부는, 소장 병변 판독 결과를 제공하기 위한 사용자 인터페이스(UI, user interface)를 표시할 수 있다. 출력부는, 프로세서(110)가 생성하거나 결정한 임의의 형태의 정보 및 네트워크부(150)가 수신한 임의의 형태의 정보를 출력할 수 있다.The output unit according to an embodiment of the present invention may display a user interface (UI) for providing a result of reading a small intestine lesion. The output unit may output any type of information generated or determined by the processor 110 and any type of information received by the network unit 150 .
본 발명의 일 실시예에서, 출력부는, 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이들 중 일부 디스플레이 모듈은, 그를 통해 외부를 볼 수 있도록 투명형 또는 광 투과형으로 구성될 수 있다. 이는 투명 디스플레이 모듈이라 지칭될 수 있는데, 상기 투명 디스플레이 모듈의 대표적인 예로는 TOLED(Transparent OLED) 등이 있다.In an embodiment of the present invention, the output unit is a liquid crystal display (LCD), a thin film transistor-liquid crystal display (TFT LCD), an organic light-emitting diode (OLED) , it may include at least one of a flexible display (flexible display), a three-dimensional display (3D display). Some of these display modules may be configured as a transparent type or a light transmission type so that the outside can be seen through them. This may be referred to as a transparent display module, and a representative example of the transparent display module is a transparent OLED (TOLED).
본 발명의 일 실시예에 따른 입력부는, 사용자 입력을 수신할 수 있다. 입력부는, 사용자 입력을 수신받기 위한 사용자 인터페이스 상의 키 및/또는 버튼들, 또는 물리적인 키 및/또는 버튼들을 구비할 수 있다. 입력부를 통한 사용자 입력에 따라 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이를 제어하기 위한 컴퓨터 프로그램이 실행될 수 있다.The input unit according to an embodiment of the present invention may receive a user input. The input unit may include a key and/or buttons on a user interface for receiving a user input, or a physical key and/or buttons. A computer program for controlling the display according to embodiments of the present invention may be executed according to a user input through the input unit.
본 발명의 실시예들에 따른 입력부는, 사용자의 버튼 조작 또는 터치 입력을 감지하여 신호를 수신하거나, 카메라 또는 마이크로폰을 통하여 사용자 등의 음성 또는 동작을 수신하여 이를 입력 신호로 변환할 수도 있다. 이를 위해 음성 인식(Speech Recognition) 기술 또는 동작 인식(Motion Recognition) 기술들이 사용될 수 있다.The input unit according to embodiments of the present invention may receive a signal by sensing a user's button manipulation or touch input, or may receive a user's voice or motion through a camera or a microphone and convert it into an input signal. For this, speech recognition technology or motion recognition technology may be used.
본 발명의 실시예들에 따른 입력부는, 컴퓨팅 장치(100)와 연결된 외부 입력 장비로서 구현될 수도 있다. 예를 들어, 입력 장비는 사용자 입력을 수신하기 위한 터치 패드, 터치 펜, 키보드 또는 마우스 중 적어도 하나일 수 있으나, 이는 예시일 뿐이며 이에 제한되는 것은 아니다.The input unit according to embodiments of the present invention may be implemented as an external input device connected to the computing device 100 . For example, the input device may be at least one of a touch pad, a touch pen, a keyboard, and a mouse for receiving a user input, but this is only an example and is not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에 따른 입력부는, 사용자 터치 입력을 인식할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 입력부는, 출력부와 동일한 구성일 수도 있다. 입력부는, 사용자의 선택 입력을 수신하도록 구현되는 터치 스크린으로 구성될 수 있다. 터치 스크린은, 접촉식 정전용량 방식, 적외선 광 감지 방식, 표면 초음파(SAW) 방식, 압전 방식, 저항막 방식 중 어느 하나의 방식이 사용될 수 있다. 전술한 터치 스크린에 대한 자세한 기재는, 본 발명의 일 실시예에 따른 예시일 뿐이며, 다양한 터치 스크린 패널이 컴퓨팅 장치(100)에 채용될 수 있다. 터치 스크린으로 구성된 입력부는, 터치 센서를 포함할 수 있다. 터치 센서는, 입력부의 특정 부위에 가해진 압력 또는 입력부의 특정 부위에 발생하는 정전 용량 등의 변화를 전기적인 입력신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 터치 센서는, 터치 되는 위치 및 면적뿐만 아니라, 터치 시의 압력까지도 검출할 수 있도록 구성될 수 있다. 터치 센서에 대한 터치입력이 있는 경우, 그에 대응하는 신호(들)는 터치 제어기로 보내진다. 터치 제어기는, 그 신호(들)를 처리한 다음 대응하는 데이터를 프로세서(110)로 전송할 수 있다. 이로써, 프로세서(110)는 입력부의 어느 영역이 터치 되었는지 여부 등을 인식할 수 있게 된다.The input unit according to an embodiment of the present invention may recognize a user touch input. The input unit according to an embodiment of the present invention may have the same configuration as the output unit. The input unit may be configured as a touch screen configured to receive a user's selection input. For the touch screen, any one of a contact capacitive method, an infrared light sensing method, a surface ultrasonic wave (SAW) method, a piezoelectric method, and a resistive film method may be used. The detailed description of the touch screen described above is only an example according to an embodiment of the present invention, and various touch screen panels may be employed in the computing device 100 . The input unit configured as a touch screen may include a touch sensor. The touch sensor may be configured to convert a change in pressure applied to a specific portion of the input unit or capacitance generated at a specific portion of the input unit into an electrical input signal. The touch sensor may be configured to detect not only the touched position and area, but also the pressure at the time of the touch. When there is a touch input to the touch sensor, a signal(s) corresponding thereto is sent to the touch controller. The touch controller may process the signal(s) and then send the corresponding data to the processor 110 . Accordingly, the processor 110 can recognize which area of the input unit has been touched, and the like.
본 발명의 일 실시예에서, 서버는, 서버의 서버 환경을 수행하기 위한 다른 구성들이 포함될 수도 있다. 서버는 임의의 형태의 장치는 모두 포함할 수 있다. 서버는, 디지털 기기로서, 랩탑 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 웹 패드, 이동 전화기와 같이 프로세서를 탑재하고 메모리를 구비한 연산 능력을 갖춘 디지털 기기일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the server may include other components for performing a server environment of the server. The server may include any type of device. The server is a digital device, and may be a digital device equipped with a processor and having a computing capability, such as a laptop computer, a notebook computer, a desktop computer, a web pad, and a mobile phone.
본 발명의 일 실시예에 따른 폐렴 판독 결과를 표시하는 사용자 인터페이스를 사용자 단말로 제공하기 위한 동작을 수행하는 서버(미도시)는, 네트워크부, 프로세서 및 메모리를 포함할 수 있다.A server (not shown) that performs an operation for providing a user interface displaying a pneumonia reading result according to an embodiment of the present invention to a user terminal may include a network unit, a processor, and a memory.
서버는, 본 발명의 실시예들에 따른 사용자 인터페이스를 생성할 수 있다. 서버는, 클라이언트(예를 들어, 사용자 단말)에게 네트워크를 통해 정보를 제공하는 컴퓨팅 시스템일 수 있다. 서버는, 생성한 사용자 인터페이스를 사용자 단말로 전송할 수 있다. 이러한 경우, 사용자 단말은, 서버에 액세스할 수 있는 임의의 형태의 컴퓨팅 장치(100)일 수 있다. 서버의 프로세서는, 네트워크부를 통해 사용자 단말로 사용자 인터페이스를 전송할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 서버는 예를 들어, 클라우드 서버일 수 있다. 서버는 서비스를 처리하는 웹 서버일 수 있다. 전술한 서버의 종류는 예시일 뿐이며 이에 제한되지 않는다.The server may generate a user interface according to embodiments of the present invention. The server may be a computing system that provides information to a client (eg, a user terminal) through a network. The server may transmit the generated user interface to the user terminal. In this case, the user terminal may be any type of computing device 100 that can access the server. The processor of the server may transmit the user interface to the user terminal through the network unit. The server according to embodiments of the present invention may be, for example, a cloud server. The server may be a web server that processes a service. The above-described types of servers are merely examples and are not limited thereto.
이와 같이, 본 발명은, 캡슐 내시경 영상 데이터으로부터 위와 소장의 제1 이행부와 소장과 대장의 제2 이행부를 식별하여 소장 영상 데이터를 분할하고, 전처리한 소장 영상 데이터를 사전 학습한 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 소장 병변을 판독함으로써, 최소 시간으로 소장 병변 판독에 대한 정확도를 높일 수 있다.As described above, in the present invention, the small intestine image data is segmented by identifying the first transition portion of the stomach and small intestine and the second transition portion of the small intestine and the large intestine from the capsule endoscopy image data, and the pre-processed small intestine image data is input to the pre-trained neural network model. Thus, by reading the small intestine lesion, it is possible to increase the accuracy of the small intestine lesion reading in a minimum time.
도 2 및 도 3은, 캡슐 내시경 영상 데이터로부터 위와 소장의 이행부를 식별하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.2 and 3 are diagrams for explaining a process of identifying the transitional portion of the stomach and small intestine from the capsule endoscopy image data.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 캡슐 내시경 영상 데이터를 사전 학습한 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 위와 소장의 제1 이행부와 소장과 대장의 제2 이행부를 식별할 수 있다.As shown in FIGS. 2 and 3 , in the present invention, by inputting capsule endoscopy image data into a pre-trained neural network model, it is possible to identify the first junction of the stomach and small intestine and the second junction of the small intestine and the large intestine.
도 2와 같이, 본 발명은, 위와 소장의 제1 이행부를 식별할 때, 점막 표면 모양 변화를 기반으로 위와 소장의 제1 이행부를 식별할 수 있다.As shown in FIG. 2 , in the present invention, when identifying the first transitional portion of the stomach and small intestine, it is possible to identify the first transitional portion of the stomach and small intestine based on a change in the shape of the mucosal surface.
여기서, 본 발명은, 위와 소장의 제1 이행부를 식별할 때, 현재 판독 데이터의 점막 표면 모양의 거칠기가 높아지면 위와 소장의 제1 이행부로 인지할 수 있다.Here, in the present invention, when the first transition of the stomach and small intestine is identified, if the roughness of the shape of the mucosal surface of the current read data increases, it can be recognized as the first transition of the stomach and small intestine.
즉, 본 발명은, 위와 소장의 제1 이행부를 식별할 때, 현재 판독 데이터의 점막 표면 모양(좌측)이 매끄러운 모양이면 위 영역으로 인지하고, 현재 판독 데이터의 점막 표면 모양(우측)이 융단 모양이면 소장 영역으로 인지할 수 있다.That is, according to the present invention, when the first transition part of the stomach and small intestine is identified, if the shape of the mucosal surface of the current read data (left) is smooth, it is recognized as the stomach region, and the shape of the mucosal surface (right) of the current read data is the carpet shape. This can be recognized as the small intestine area.
즉, 소장 영역은, 섬모(villi)로 인하여 점막 표면이 융단같은 모양을 가질 수 있다.That is, in the small intestine region, the mucosal surface may have a carpet-like shape due to villi.
또한, 도 3과 같이, 본 발명은, 위와 소장의 제1 이행부를 식별할 때, 제1 이행부의 구조적 특징을 기반으로 위와 소장의 제1 이행부를 식별할 수도 있다.Also, as shown in FIG. 3 , when the present invention identifies the first transitional portion of the stomach and small intestine, the first transitional portion of the stomach and small intestine may be identified based on the structural characteristics of the first transitional portion.
여기서, 본 발명은, 위와 소장의 제1 이행부를 식별할 때, 현재 판독 데이터가 유문(pylorus) 형상의 특징적 구조를 가지면 위와 소장의 제1 이행부로 인지할 수 있다.Here, in the present invention, when the first transitional portion of the stomach and small intestine is identified, if the current read data has a characteristic structure of a pylorus shape, it can be recognized as the first transitional portion of the stomach and small intestine.
또한, 본 발명은, 위와 소장의 제1 이행부를 식별할 때, 점막의 색상 변화를 기반으로 위와 소장의 제1 이행부를 식별할 수도 있다.Also, in the present invention, when identifying the first transitional portion of the stomach and small intestine, the first transitional portion of the stomach and small intestine may be identified based on the color change of the mucous membrane.
여기서, 본 발명은, 위와 소장의 제1 이행부를 식별할 때, 현재 판독 데이터의 점막 색상이 특정 컬러로 변화되면 위와 소장의 제1 이행부를 식별할 수 있다.Here, in the present invention, when the first transitional portion of the stomach and small intestine is identified, if the color of the mucous membrane of the current read data is changed to a specific color, the first transitional portion of the stomach and small intestine can be identified.
즉, 본 발명은, 위와 소장의 제1 이행부를 식별할 때, 현재 판독 데이터의 점막 색상이 황색으로 변화되면 위와 소장의 제1 이행부를 식별할 수 있다.That is, according to the present invention, when the first transitional portion of the stomach and small intestine is identified, if the color of the mucous membrane of the current read data changes to yellow, the first transitional portion of the stomach and small intestine can be identified.
또한, 본 발명은, 위와 소장의 제1 이행부를 식별할 때, 점막 표면 모양 변화에 상응하는 제1 조건, 제1 이행부의 구조적 특징에 상응하는 제2 조건, 점막의 색상 변화에 상응하는 제3 조건 중 적어도 2개 이상의 조합 조건에 만족하면 위와 소장의 제1 이행부로 인지할 수도 있다.In addition, the present invention provides a first condition corresponding to a change in the shape of a mucosal surface, a second condition corresponding to a structural characteristic of the first transition, and a third condition corresponding to a color change of the mucosa, when identifying the first transitional region of the stomach and small intestine When a combination condition of at least two or more of the conditions is satisfied, it may be recognized as the first transitional part of the stomach and small intestine.
도 4는, 캡슐 내시경 전체 영상 내에서 위장과 소장의 경계영역, 소장과 대장의 경계영역을 각각 예시한 도면이다.4 is a diagram illustrating a boundary region between the stomach and small intestine and a boundary region between the small intestine and the large intestine in the entire capsule endoscopy image, respectively.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 캡슐 내시경 전체 영상 데이터를 사전 학습한 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 위와 소장의 경계영역과, 소장과 대장의 경계영역을 식별할 수 있다.As shown in FIG. 4 , in the present invention, the boundary region between the stomach and small intestine and the boundary region between the small intestine and the large intestine can be identified by inputting the entire image data of the capsule endoscope into a pre-trained neural network model.
본 발명은, 점막 표면 모양 변화에 상응하는 제1 조건, 구조적 특징에 상응하는 제2 조건, 점막의 색상 변화에 상응하는 제3 조건을 기반으로 위와 소장의 경계영역을 식별하고, 직경 크기 변화를 기반으로 소장과 대장의 경계영역을 식별할 수 있다.The present invention identifies the boundary region of the stomach and small intestine based on a first condition corresponding to a change in the shape of the mucosal surface, a second condition corresponding to a structural feature, and a third condition corresponding to a color change of the mucosa, and changes in diameter and size Based on this, the boundary region between the small and large intestine can be identified.
그리고, 본 발명은, 캡슐 내시경 전체 영상로부터 위와 소장의 경계영역과, 소장과 대장의 경계영역을 식별하면, 위와 소장의 경계영역 및 소장과 대장의 경계영역 사이의 소장 영상을 분할하여 전처리할 수 있다.And, in the present invention, if the boundary region of the stomach and small intestine and the boundary region of the small intestine and the large intestine are identified from the entire capsule endoscopy image, the small intestine image between the boundary region of the stomach and small intestine and the boundary region of the small and large intestine can be divided and pre-processed. have.
따라서, 본 발명은, 소장 병변을 판독할 때, 불필요한 영역의 영상을 제거하고, 소장 병변 판독에 필요한 소장 영역의 영상만을 분할하므로, 소장 병변을 판독하는 시간을 최소화하여 정확하고 빠른 판독 결과 정보를 생성할 수 있다.Therefore, in the present invention, when reading a small intestine lesion, an image of an unnecessary area is removed and only an image of a small intestine area necessary for reading a small intestine lesion is divided, thereby minimizing the time to read a small intestine lesion and providing accurate and fast reading result information. can create
도 5 및 도 6은, 부유물 및 거품을 갖는 소장 영상의 점막 영역을 통해 소장 병변을 판독하는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 소장 병변 판독을 시각화한 결과 정보를 보여주는 도면이다.5 and 6 are diagrams for explaining a process of reading a small intestine lesion through a mucosal region of a small intestine image with floats and bubbles, and FIG. 7 is a visualization of the small intestine lesion reading according to an embodiment of the present invention. It is a drawing showing the result information.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 전처리한 소장 영상 데이터를 사전 학습한 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 소장 병변을 판독할 수 있다.5 and 6 , according to the present invention, the small intestine lesion can be read by inputting the preprocessed small intestine image data into the pre-trained neural network model.
여기서, 소장 영상에는, 병변이 거품 및 부유물에 혼합되어 존재할 수도 있고, 개별적으로 존재할 수도 있다.Here, in the small intestine image, the lesions may exist in a mixture of bubbles and floaters, or they may exist individually.
본 발명은, 소장 병변 판독 시에, 정상, 판독 불가 및 병변으로 클래스를 분류하고, 거품 및 부유물을 정상 범주에 포함시켜 병변을 판독하며, 거품 및 부유물 영역을 판독 불가 영역으로 정량화하여 결과 정보를 제공할 수도 있다.In the present invention, when reading small intestine lesions, classifying the classes into normal, unreadable and lesions, reading the lesions by including bubbles and floats in the normal category, quantifying the foam and floating regions as unreadable regions, results in information may provide.
또한, 본 발명은, 소장 병변 판독 시에, 입력 영상을 블랙 컬러의 클린 영역, 그린 컬러의 다크 영역, 블루 컬러의 부유물/거품 영역으로 나누어질 경우, 블루 컬러의 부유물/거품 영역과 그린 컬러의 다크 영역을 합한 영역을 배제한 상태에서 블랙 컬러의 클린 영역을 통해 소장 병변을 판독할 수 있다.In addition, in the present invention, when the small intestine lesion is read, when the input image is divided into a black color clean area, green color dark area, and blue color float/bubble area, a blue color float/bubble area and a green color area The small intestine lesion can be read through the black-colored clean area while excluding the area including the dark area.
또한, 본 발명은, 소장 영상 중 소장 병변이 나타나는 영역이면 영상 재생 속도를 기준 속도로 재생하여 소장 병변을 판독하고, 소장 병변이 나타나지 않는 영역이면 영상 재생 속도를 기준 속도보다 더 빠르게 재생하여 소장 병변을 최소 시간으로 빠르고 정확하게 판독할 수 있다.In addition, in the present invention, if the small intestine lesion appears in the small intestine image, the image reproduction speed is reproduced at the reference speed to read the small intestine lesion, and if the small intestine lesion does not appear, the image reproduction speed is reproduced faster than the reference speed to reproduce the small intestine lesion. can be read quickly and accurately in the minimum time.
여기서, 본 발명은, 소장 영상 중 소장 병변이 나타날 확률이 높은 영역이면 영상 재생 속도를 기준 속도로 재생하여 소장 병변을 판독하고, 소장 병변이 나타나지 않을 확률이 높은 영역이면 영상 재생 속도를 기준 속도보다 더 빠르게 재생하여 소장 병변을 판독할 수도 있다.Here, the present invention reads the small intestine lesion by reproducing the image reproduction speed as the reference speed when there is a high probability that small intestine lesions appear in the area of the small intestine image. It can also regenerate faster to read small bowel lesions.
그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 판독한 소장 병변 상태에 기반하여 소장 병변 판독 결과를 시각화하는 결과 정보를 생성할 수 있다.And, as shown in FIG. 7 , the present invention may generate result information for visualizing the small intestine lesion reading result based on the read small intestine lesion state.
본 발명은, 입력 영상을 블랙 컬러의 클린 영역, 그린 컬러의 다크 영역, 블루 컬러의 부유물/거품 영역을 포함하는 GT(Ground Truth) 영상과 예측 영상으로 결과 정보를 시각화하여 생성할 수 있다.According to the present invention, the input image may be generated by visualizing result information into a GT (Ground Truth) image including a black color clean area, a green color dark area, and a blue color float/bubble area and a prediction image.
여기서, 본 발명은, 소장 병변 판독 결과를 시각화하는 결과 정보를 생성할 때,
Figure PCTKR2021018171-appb-img-000003
(여기서, VS는 시각화 스케일, M은 캡슐 내시경 영상 데이터의 전체 프레임 수, size(이미지)는 이미지의 픽셀 크기, Ci는 클린 영역 픽셀 세트, Di는 다크 영역 픽셀 세트, Fi는 부유물/거품 영역 픽셀 세트임)으로 이루어지는 수식에 의해 상기 소장 병변 판독 결과를 시각화하는 결과 정보를 생성할 수 있다.
Here, the present invention, when generating the result information to visualize the small intestine lesion reading result,
Figure PCTKR2021018171-appb-img-000003
(where VS is the visualization scale, M is the total number of frames of capsule endoscopy image data, size (image) is the pixel size of the image, Ci is the set of clean area pixels, Di is the set of dark area pixels, Fi is the float/bubble area pixels set), it is possible to generate result information for visualizing the result of reading the small intestine lesion.
또한, 본 발명은, 판독한 소장 병변 상태에 기반하여 소장 병변에 대한 클래스(정상, 판독 불가, 병변)를 분류하고, 분류한 클래스에 상응하여 소장 병변 판독 결과를 시각화하는 결과 정보를 생성할 수 잇다.In addition, the present invention classifies a class (normal, unreadable, lesion) for a small intestine lesion based on the read small intestine lesion state, and generates result information for visualizing the small intestine lesion reading result corresponding to the classified class. connect.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 소장 병변 판독 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating a method for reading a small intestine lesion, according to an embodiment of the present invention.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 캡슐 내시경 영상 데이터를 획득할 수 있다(S10).As shown in FIG. 8 , in the present invention, capsule endoscopy image data may be acquired ( S10 ).
여기서, 캡슐 내시경 영상 데이터는, 인체 내부의 구강, 식도, 위, 소장 및 대장 영상 데이터를 포함할 수 있다.Here, the capsule endoscopy image data may include image data of the oral cavity, esophagus, stomach, small intestine, and large intestine inside the human body.
그리고, 본 발명은, 캡슐 내시경 영상 데이터를 사전 학습한 제1 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 위와 소장의 제1 이행부와 소장과 대장의 제2 이행부를 식별할 수 있다(S20).And, according to the present invention, by inputting the capsule endoscopy image data into the pre-trained first neural network model, the first transition of the stomach and small intestine and the second transition of the small intestine and the large intestine can be identified (S20).
여기서, 본 발명은, 캡슐 내시경 영상 데이터의 첫 번째 프레임에서 후방 프레임 방향 순서로 판독하여 위와 소장의 제1 이행부를 식별하고, 캡슐 내시경 영상 데이터의 마지막 프레임에서 전방 프레임 방향으로 판독하여 소장과 대장의 제2 이행부를 식별할 수 있다.Here, the present invention identifies the first transitional portion of the stomach and small intestine by reading from the first frame of the capsule endoscopy image data in the posterior frame direction, and reading from the last frame of the capsule endoscopy image data in the anterior frame direction. A second transition may be identified.
또한, 본 발명은, 점막 표면 모양 변화를 기반으로 위와 소장의 제1 이행부를 식별할 수 있다.In addition, the present invention can identify the first junction of the stomach and small intestine based on the change in the shape of the mucosal surface.
경우에 따라, 본 발명은, 제1 이행부의 구조적 특징을 기반으로 위와 소장의 제1 이행부를 식별할 수도 있다.Optionally, the present invention may identify the first transitional portion of the stomach and small intestine based on structural features of the first transitional portion.
다른 경우로서, 본 발명은, 점막의 색상 변화를 기반으로 위와 소장의 제1 이행부를 식별할 수도 있다.Alternatively, the present invention may identify the first transitional portion of the stomach and small intestine based on the color change of the mucosa.
또한, 본 발명은, 점막 표면 모양 변화에 상응하는 제1 조건, 제1 이행부의 구조적 특징에 상응하는 제2 조건, 점막의 색상 변화에 상응하는 제3 조건 중 적어도 2개 이상의 조합 조건에 만족하면 위와 소장의 제1 이행부로 인지할 수도 있다.In addition, the present invention provides a combination of at least two or more of a first condition corresponding to a change in the shape of the mucosal surface, a second condition corresponding to the structural characteristics of the first transition part, and a third condition corresponding to a color change of the mucosa. It can also be recognized as the first transitional part of the stomach and small intestine.
또한, 본 발명은, 직경 크기 변화를 기반으로 소장과 대장의 제2 이행부를 식별할 수도 있다.In addition, the present invention may identify the second transition between the small and large intestines based on the change in diameter and size.
이어, 본 발명은, 캡슐 내시경 영상 데이터로부터 식별한 제1 이행부와 제2 이행부 사이의 소장 영상 데이터를 분할하여 전처리할 수 있다(S30).Next, according to the present invention, the small intestine image data between the first and second transition parts identified from the capsule endoscopy image data may be divided and pre-processed (S30).
여기서, 본 발명은, 캡슐 내시경 영상 데이터로부터 식별한 제1 이행부와 제2 이행부를 기반으로 소장 영상 데이터를 분할하고, 소장 영상 데이터의 점막 영역 비율을 정량화할 수 있다.Here, according to the present invention, small intestine image data may be segmented based on the first transitional portion and the second transitional portion identified from the capsule endoscopy image data, and the ratio of the mucosal region of the small intestine image data may be quantified.
즉, 본 발명은, 캡슐 내시경의 촬영 조건을 기반으로 소장 영상 데이터의 프레임 단위에서 보이는 점막 영역 비율과 동영상에서 보이는 점막 영역 비율에 가중치를 적용하여 정량화할 수 있다.That is, the present invention can be quantified by applying a weight to the ratio of the mucosal region seen in each frame of the small intestine image data and the ratio of the mucosal region seen in the video based on the imaging conditions of the capsule endoscope.
일 예로, 캡슐 내시경의 촬영 조건은, 캡슐 내시경의 진행 속도와 캡슐 내시경의 촬영 속도 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있는데, 이는 일 실시예일 뿐, 이에 한정되지 않는다.As an example, the imaging condition of the capsule endoscope may include at least one of a progress speed of the capsule endoscope and a imaging speed of the capsule endoscope, which is only an example, and is not limited thereto.
또한, 본 발명은, 영상 비율을 정량화할 때, 소장 영상 데이터와 캡슐 내시경의 영상 촬영 정보를 사전 학습한 제3 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 소장 영상 데이터의 점막 영역 비율을 정량화할 수 있다.Also, according to the present invention, when quantifying the image ratio, it is possible to quantify the ratio of the mucosal region of the small intestine image data by inputting the image data of the small intestine and the imaging information of the capsule endoscope into the third neural network model that has been learned in advance.
다음, 본 발명은, 전처리한 소장 영상 데이터를 사전 학습한 제2 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 소장 병변을 판독할 수 있다(S40).Next, according to the present invention, the small intestine lesion can be read by inputting the pre-processed small intestine image data to the pre-trained second neural network model (S40).
여기서, 본 발명은, 소장 영상 데이터 중 소장 병변이 나타나는 영역이면 영상 재생 속도를 기준 속도로 재생하여 소장 병변을 판독하고, 소장 병변이 나타나지 않는 영역이면 영상 재생 속도를 기준 속도보다 더 빠르게 재생하여 소장 병변을 판독할 수 있다.Here, in the present invention, if the small intestine lesion appears in the small intestine image data, the image reproduction speed is reproduced at the reference speed to read the small intestine lesion, and if the small intestine lesion does not appear, the image reproduction speed is reproduced faster than the reference speed. The lesion can be read.
또한, 본 발명은, 소장 영상 데이터 중 소장 병변이 나타날 확률이 높은 영역이면 영상 재생 속도를 기준 속도로 재생하여 소장 병변을 판독하고, 소장 병변이 나타나지 않을 확률이 높은 영역이면 영상 재생 속도를 기준 속도보다 더 빠르게 재생하여 소장 병변을 판독할 수 있다.In addition, in the present invention, if the small intestine lesion is a region with a high probability of appearing in the small intestine image data, the image reproduction speed is reproduced as the reference speed to read the small intestine lesion. It regenerates faster and can read small bowel lesions.
그리고, 본 발명은, 판독한 소장 병변 상태에 기반하여 소장 영상 데이터에 대한 결과 정보를 생성할 수 있다(S50).And, according to the present invention, result information on the small intestine image data may be generated based on the read small intestine lesion state (S50).
여기서, 본 발명은, 판독한 소장 병변 상태에 기반하여 소장 병변 판독 결과를 시각화하는 결과 정보를 생성할 수 있다.Here, according to the present invention, it is possible to generate result information for visualizing the small intestine lesion reading result based on the read small intestine lesion state.
또한, 본 발명은, 판독한 소장 병변 상태에 기반하여 소장 병변에 대한 클래스를 분류하고, 분류한 클래스에 상응하여 소장 병변 판독 결과를 시각화하는 결과 정보를 생성할 수도 있다.In addition, the present invention may classify a class for a small intestine lesion based on the read small intestine lesion state, and generate result information for visualizing the small intestine lesion reading result according to the classified class.
이와 같이, 본 발명은, 캡슐 내시경 영상 데이터으로부터 위와 소장의 제1 이행부와 소장과 대장의 제2 이행부를 식별하여 소장 영상 데이터를 분할하고, 전처리한 소장 영상 데이터를 사전 학습한 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 소장 병변을 판독함으로써, 최소 시간으로 소장 병변 판독에 대한 정확도를 높일 수 있다.As described above, in the present invention, the small intestine image data is segmented by identifying the first transition portion of the stomach and small intestine and the second transition portion of the small intestine and the large intestine from the capsule endoscopy image data, and the pre-processed small intestine image data is input to the pre-trained neural network model. Thus, by reading the small intestine lesion, it is possible to increase the accuracy of the small intestine lesion reading in a minimum time.
이상에서 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 방법은, 하드웨어인 서버와 결합되어 실행되기 위해 프로그램(또는 어플리케이션)으로 구현되어 매체에 저장될 수 있다.The method according to an embodiment of the present invention described above may be implemented as a program (or application) to be executed in combination with a server, which is hardware, and stored in a medium.
상기 전술한 프로그램은, 상기 컴퓨터가 프로그램을 읽어 들여 프로그램으로 구현된 상기 방법들을 실행시키기 위하여, 상기 컴퓨터의 프로세서(CPU)가 상기 컴퓨터의 장치 인터페이스를 통해 읽힐 수 있는 C, C++, JAVA, 기계어 등의 컴퓨터 언어로 코드화된 코드(Code)를 포함할 수 있다. 이러한 코드는 상기 방법들을 실행하는 필요한 기능들을 정의한 함수 등과 관련된 기능적인 코드(Functional Code)를 포함할 수 있고, 상기 기능들을 상기 컴퓨터의 프로세서가 소정의 절차대로 실행시키는데 필요한 실행 절차 관련 제어 코드를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 코드는 상기 기능들을 상기 컴퓨터의 프로세서가 실행시키는데 필요한 추가 정보나 미디어가 상기 컴퓨터의 내부 또는 외부 메모리의 어느 위치(주소 번지)에서 참조되어야 하는지에 대한 메모리 참조관련 코드를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 컴퓨터의 프로세서가 상기 기능들을 실행시키기 위하여 원격(Remote)에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 통신이 필요한 경우, 코드는 상기 컴퓨터의 통신 모듈을 이용하여 원격에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 어떻게 통신해야 하는지, 통신 시 어떠한 정보나 미디어를 송수신해야 하는지 등에 대한 통신 관련 코드를 더 포함할 수 있다.The above-described program is C, C++, JAVA, machine language, etc. that a processor (CPU) of the computer can read through a device interface of the computer in order for the computer to read the program and execute the methods implemented as a program It may include code (Code) coded in the computer language of Such code may include functional code related to a function defining functions necessary for executing the methods, etc., and includes an execution procedure related control code necessary for the processor of the computer to execute the functions according to a predetermined procedure. can do. In addition, the code may further include additional information necessary for the processor of the computer to execute the functions or code related to memory reference for which location (address address) in the internal or external memory of the computer to be referenced. have. In addition, when the processor of the computer needs to communicate with any other computer or server located remotely in order to execute the functions, the code uses the communication module of the computer to determine how to communicate with any other computer or server remotely. It may further include a communication-related code for whether to communicate and what information or media to transmit and receive during communication.
상기 저장되는 매체는, 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상기 저장되는 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있지만, 이에 제한되지 않는다. 즉, 상기 프로그램은 상기 컴퓨터가 접속할 수 있는 다양한 서버 상의 다양한 기록매체 또는 사용자의 상기 컴퓨터상의 다양한 기록매체에 저장될 수 있다. 또한, 상기 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장될 수 있다.The storage medium is not a medium that stores data for a short moment, such as a register, a cache, a memory, etc., but a medium that stores data semi-permanently and can be read by a device. Specifically, examples of the storage medium include, but are not limited to, ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, and optical data storage device. That is, the program may be stored in various recording media on various servers accessible by the computer or in various recording media on the computer of the user. In addition, the medium may be distributed in a computer system connected to a network, and a computer-readable code may be stored in a distributed manner.
본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.The steps of a method or algorithm described in relation to an embodiment of the present invention may be implemented directly in hardware, as a software module executed by hardware, or by a combination thereof. A software module may contain random access memory (RAM), read only memory (ROM), erasable programmable ROM (EPROM), electrically erasable programmable ROM (EEPROM), flash memory, hard disk, removable disk, CD-ROM, or It may reside in any type of computer-readable recording medium well known in the art to which the present invention pertains.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.As mentioned above, although embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains know that the present invention may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. you will be able to understand Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

Claims (17)

  1. 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 방법에 있어서,A method performed by a computing device, comprising:
    캡슐 내시경 영상 데이터를 획득하는 단계;acquiring capsule endoscopy image data;
    상기 캡슐 내시경 영상 데이터를 사전 학습한 제1 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 위와 소장의 제1 이행부와 소장과 대장의 제2 이행부를 식별하는 단계;inputting the capsule endoscopy image data into a pre-trained first neural network model to identify a first transitional portion of the stomach and small intestine and a second transitional portion of the small and large intestine;
    상기 캡슐 내시경 영상 데이터로부터 상기 식별한 제1 이행부와 제2 이행부 사이의 소장 영상 데이터를 분할하여 전처리하는 단계;dividing and pre-processing small intestine image data between the identified first and second transitional portions from the capsule endoscopy image data;
    상기 전처리한 소장 영상 데이터를 사전 학습한 제2 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 소장 병변을 판독하는 단계; 및reading the small intestine lesion by inputting the pre-processed small intestine image data into a pre-trained second neural network model; and
    상기 판독한 소장 병변 상태에 기반하여 상기 소장 영상 데이터에 대한 결과 정보를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 소장 병변 판독 방법.and generating result information on the small intestine image data based on the read small intestine lesion state.
  2. 제1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 식별 단계는,The identification step is
    상기 위와 소장의 제1 이행부를 식별할 때, 점막 표면 모양 변화에 상응하는 제1 조건, 상기 제1 이행부의 구조적 특징에 상응하는 제2 조건, 점막의 색상 변화에 상응하는 제3 조건 중 적어도 2개 이상의 조합 조건에 만족하면 상기 위와 소장의 제1 이행부로 인지하는 것을 특징으로 하는 소장 병변 판독 방법.at least two of a first condition corresponding to a change in the shape of the mucosal surface, a second condition corresponding to a structural characteristic of the first transition, and a third condition corresponding to a color change of the mucosa, when identifying the first transition portion of the stomach and small intestine A method for reading a small intestine lesion, characterized in that when the combination condition is satisfied, it is recognized as the first transition part of the stomach and small intestine.
  3. 제1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 전처리 단계는,The pre-processing step is
    상기 캡슐 내시경 영상 데이터로부터 상기 식별한 제1 이행부와 제2 이행부를 기반으로 소장 영상 데이터를 분할하고, 상기 소장 영상 데이터의 점막 영역 비율을 정량화하는 것을 특징으로 하는 소장 병변 판독 방법.Small intestine lesion reading method, characterized in that the small intestine image data is segmented based on the identified first transitional portion and second transitional portion from the capsule endoscopy image data, and the ratio of the mucosal region of the small intestine image data is quantified.
  4. 제3 항에 있어서,4. The method of claim 3,
    상기 전처리 단계는,The pre-processing step is
    상기 영상 비율을 정량화할 때, 캡슐 내시경의 촬영 조건을 기반으로 상기 소장 영상 데이터의 프레임 단위에서 보이는 점막 영역 비율과 동영상에서 보이는 점막 영역 비율에 가중치를 적용하여 정량화하는 것을 특징으로 하는 소장 병변 판독 방법.When quantifying the image ratio, the small intestine lesion reading method, characterized in that the quantification is performed by applying a weight to the ratio of the mucosal area seen in the frame unit of the small intestine image data and the ratio of the mucosal area seen in the video based on the imaging conditions of the capsule endoscope. .
  5. 제4 항에 있어서,5. The method of claim 4,
    상기 캡슐 내시경의 촬영 조건은,The photographing conditions of the capsule endoscope are,
    상기 캡슐 내시경의 진행 속도와 상기 캡슐 내시경의 촬영 속도 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 소장 병변 판독 방법.The small intestine lesion reading method, characterized in that it includes at least one of the progress speed of the capsule endoscope and the imaging speed of the capsule endoscope.
  6. 제1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 판독 단계는,The reading step is
    상기 소장 병변을 판독할 때, 상기 소장 영상 데이터 중 상기 소장 병변이 나타나는 영역이면 영상 재생 속도를 기준 속도로 재생하여 소장 병변을 판독하고, 상기 소장 병변이 나타나지 않는 영역이면 상기 영상 재생 속도를 상기 기준 속도보다 더 빠르게 재생하여 소장 병변을 판독하는 것을 특징으로 하는 소장 병변 판독 방법.When reading the small intestine lesion, if the small intestine lesion is an area in the small intestine image data, the image reproduction speed is reproduced as the reference speed to read the small intestine lesion, and if the small intestine lesion does not appear, the image reproduction speed is used as the reference A method for reading a small intestine lesion, characterized in that the small intestine lesion is read by regenerating faster than the speed.
  7. 제1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 생성 단계는,The generating step is
    상기 판독한 소장 병변 상태에 기반하여 소장 병변 판독 결과를 시각화하는 결과 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 소장 병변 판독 방법.Small intestine lesion reading method, characterized in that based on the read small intestine lesion state, the result information for visualizing the small intestine lesion reading result is generated.
  8. 제7 항에 있어서,8. The method of claim 7,
    상기 소장 병변 판독 결과를 시각화하는 결과 정보를 생성할 때, When generating result information to visualize the small intestine lesion reading result,
    Figure PCTKR2021018171-appb-img-000004
    Figure PCTKR2021018171-appb-img-000004
    (여기서, VS는 시각화 스케일, M은 캡슐 내시경 영상 데이터의 전체 프레임 수, size(이미지)는 이미지의 픽셀 크기, Ci는 클린 영역 픽셀 세트, Di는 다크 영역 픽셀 세트, Fi는 부유물/거품 영역 픽셀 세트임)으로 이루어지는 수식에 의해 상기 소장 병변 판독 결과를 시각화하는 결과 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 소장 병변 판독 방법.(where VS is the visualization scale, M is the total number of frames of the capsule endoscopy image data, size (image) is the pixel size of the image, Ci is the set of clean area pixels, Di is the set of dark area pixels, Fi is the float/bubble area pixels A method for reading a small intestine lesion, characterized in that the result information for visualizing the small intestine lesion reading result is generated by a formula consisting of a set.
  9. 컴퓨터 판독가능 저장 매체 저장된 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램은 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 경우, 소장 병변 판독을 위한 이하의 동작들을 수행하도록 하며, 상기 동작들은:A computer program stored in a computer readable storage medium, wherein the computer program, when executed on one or more processors, performs the following operations for reading a small intestine lesion, the operations comprising:
    캡슐 내시경 영상 데이터를 획득하는 동작;acquiring capsule endoscopy image data;
    상기 캡슐 내시경 영상 데이터를 사전 학습한 제1 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 위와 소장의 제1 이행부와 소장과 대장의 제2 이행부를 식별하는 동작;inputting the capsule endoscopy image data into a pre-trained first neural network model to identify a first transitional portion of the stomach and small intestine and a second transitional portion of the small intestine and large intestine;
    상기 캡슐 내시경 영상 데이터로부터 상기 식별한 제1 이행부와 제2 이행부 사이의 소장 영상 데이터를 분할하여 전처리하는 동작;dividing and pre-processing small intestine image data between the identified first and second transition units from the capsule endoscopy image data;
    상기 전처리한 소장 영상 데이터를 사전 학습한 제2 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 소장 병변을 판독하는 동작; 및reading the small intestine lesion by inputting the pre-processed small intestine image data into a pre-trained second neural network model; and
    상기 판독한 소장 병변 상태에 기반하여 상기 소장 영상 데이터에 대한 결과 정보를 생성하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독가능 저장매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.and generating result information on the small intestine image data based on the read state of the small intestine lesion.
  10. 하나 이상의 코어를 포함하는 프로세서; 및a processor including one or more cores; and
    메모리;Memory;
    를 포함하고,including,
    상기 프로세서는,The processor is
    캡슐 내시경 영상 데이터를 획득하고,Acquire capsule endoscopy image data,
    상기 캡슐 내시경 영상 데이터를 사전 학습한 제1 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 위와 소장의 제1 이행부와 소장과 대장의 제2 이행부를 식별하며,By inputting the capsule endoscopy image data into a pre-trained first neural network model, a first transitional portion of the stomach and small intestine and a second transitional portion of the small and large intestine are identified,
    상기 캡슐 내시경 영상 데이터로부터 상기 식별한 제1 이행부와 제2 이행부 사이의 소장 영상 데이터를 분할하여 전처리하고,Pre-processing by dividing the small intestine image data between the identified first and second transitions from the capsule endoscopy image data,
    상기 전처리한 소장 영상 데이터를 사전 학습한 제2 뉴럴 네트워크 모델에 입력하여 소장 병변을 판독하며, 그리고Reading the small intestine lesion by inputting the pre-processed small intestine image data into the pre-trained second neural network model, and
    상기 판독한 소장 병변 상태에 기반하여 상기 소장 영상 데이터에 대한 결과 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 컴퓨팅 장치.Computing device, characterized in that generating result information on the small intestine image data based on the read small intestine lesion state.
  11. 제10 항에 있어서,11. The method of claim 10,
    상기 프로세서는,The processor is
    상기 위와 소장의 제1 이행부를 식별할 때, 점막 표면 모양 변화에 상응하는 제1 조건, 상기 제1 이행부의 구조적 특징에 상응하는 제2 조건, 점막의 색상 변화에 상응하는 제3 조건 중 적어도 2개 이상의 조합 조건에 만족하면 상기 위와 소장의 제1 이행부로 인지하는 것을 특징으로 하는 컴퓨팅 장치.at least two of a first condition corresponding to a change in the shape of the mucosal surface, a second condition corresponding to a structural characteristic of the first transition, and a third condition corresponding to a color change of the mucosa, when identifying the first transition portion of the stomach and small intestine Computing device, characterized in that when the combination of more than one condition is satisfied, it is recognized as the first transition part of the stomach and small intestine.
  12. 제10 항에 있어서,11. The method of claim 10,
    상기 프로세서는, The processor is
    상기 캡슐 내시경 영상 데이터로부터 상기 식별한 제1 이행부와 제2 이행부를 기반으로 소장 영상 데이터를 분할하고, 상기 소장 영상 데이터의 점막 영역 비율을 정량화하는 것을 특징으로 하는 컴퓨팅 장치.The computing device according to claim 1, wherein the small intestine image data is segmented based on the identified first transitional portion and the second transitional portion from the capsule endoscopy image data, and a ratio of a mucosal region of the small intestine image data is quantified.
  13. 제12 항에 있어서,13. The method of claim 12,
    상기 프로세서는, The processor is
    상기 영상 비율을 정량화할 때, 캡슐 내시경의 촬영 조건을 기반으로 상기 소장 영상 데이터의 프레임 단위에서 보이는 점막 영역 비율과 동영상에서 보이는 점막 영역 비율에 가중치를 적용하여 정량화하는 것을 특징으로 하는 컴퓨팅 장치.Computing device, characterized in that when quantifying the image ratio, quantification is performed by applying a weight to the ratio of the mucosal region seen in a frame unit of the small intestine image data and the ratio of the mucosal region seen in the video based on the imaging conditions of the capsule endoscope.
  14. 제13 항에 있어서,14. The method of claim 13,
    상기 캡슐 내시경의 촬영 조건은,The photographing conditions of the capsule endoscope are,
    상기 캡슐 내시경의 진행 속도와 상기 캡슐 내시경의 촬영 속도 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨팅 장치.Computing device comprising at least one of a moving speed of the capsule endoscope and a photographing speed of the capsule endoscope.
  15. 제10 항에 있어서,11. The method of claim 10,
    상기 프로세서는, The processor is
    상기 소장 병변을 판독할 때, 상기 소장 영상 데이터 중 상기 소장 병변이 나타나는 영역이면 영상 재생 속도를 기준 속도로 재생하여 소장 병변을 판독하고, 상기 소장 병변이 나타나지 않는 영역이면 상기 영상 재생 속도를 상기 기준 속도보다 더 빠르게 재생하여 소장 병변을 판독하는 것을 특징으로 하는 컴퓨팅 장치.When reading the small intestine lesion, if the small intestine lesion is an area in the small intestine image data, the image reproduction speed is reproduced as the reference speed to read the small intestine lesion, and if the small intestine lesion does not appear, the image reproduction speed is used as the reference A computing device characterized in that it reads the small intestine lesion by regenerating faster than the speed.
  16. 제10 항에 있어서,11. The method of claim 10,
    상기 프로세서는,The processor is
    상기 판독한 소장 병변 상태에 기반하여 소장 병변 판독 결과를 시각화하는 결과 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 컴퓨팅 장치.Based on the read small intestine lesion state, the computing device, characterized in that generating result information for visualizing the small intestine lesion reading result.
  17. 제16 항에 있어서,17. The method of claim 16,
    상기 프로세서는,The processor is
    상기 소장 병변 판독 결과를 시각화하는 결과 정보를 생성할 때, When generating result information to visualize the small intestine lesion reading result,
    Figure PCTKR2021018171-appb-img-000005
    Figure PCTKR2021018171-appb-img-000005
    (여기서, VS는 시각화 스케일, M은 캡슐 내시경 영상 데이터의 전체 프레임 수, size(이미지)는 이미지의 픽셀 크기, Ci는 클린 영역 픽셀 세트, Di는 다크 영역 픽셀 세트, Fi는 부유물/거품 영역 픽셀 세트임)으로 이루어지는 수식에 의해 상기 소장 병변 판독 결과를 시각화하는 결과 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 컴퓨팅 장치.(where VS is the visualization scale, M is the total number of frames of the capsule endoscopy image data, size (image) is the pixel size of the image, Ci is the set of clean area pixels, Di is the set of dark area pixels, Fi is the float/bubble area pixels A computing device, characterized in that for generating result information for visualizing the result of reading the small intestine lesion by a formula consisting of
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