基于膠囊內(nèi)窺鏡圖像的消化道鉤蟲(chóng)及常見(jiàn)內(nèi)容物計(jì)算機(jī)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、消化道疾病是人類(lèi)疾病中常見(jiàn)的一類(lèi)疾病，近年來(lái)，膠囊內(nèi)窺鏡作為一種新的檢測(cè)技術(shù)，由于其安全、方便、不需要鎮(zhèn)靜等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為主流消化道檢測(cè)手段。膠囊內(nèi)窺鏡通常在消化道內(nèi)拍攝5萬(wàn)張左右圖像，對(duì)于醫(yī)生而言，審閱全部圖片需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力。因此隨著膠囊內(nèi)窺鏡的廣泛應(yīng)用，基于膠囊內(nèi)窺鏡的計(jì)算機(jī)輔助診斷系統(tǒng)變得迫切且必要。
　　本文主要研究基于膠囊內(nèi)窺鏡圖像的消化道鉤蟲(chóng)檢測(cè)、消化道器官檢測(cè)、常見(jiàn)干擾內(nèi)容物檢測(cè)以及消化道蛔蟲(chóng)檢測(cè)問(wèn)題，具體

2、包括以下幾方面內(nèi)容:
　　1.鉤蟲(chóng)作為人類(lèi)消化道中一種常見(jiàn)的寄生蟲(chóng)，對(duì)我國(guó)居民健康影響較大，本文首次針對(duì)膠囊內(nèi)窺鏡圖像進(jìn)行鉤蟲(chóng)檢測(cè)，提出了基于混合顏色梯度圖和輪廓波變換鉤蟲(chóng)檢測(cè)方法。該方法將顏色通道定義為一組混合顏色模型，然后采用方向能量濾波器對(duì)混合顏色模型的每個(gè)通道提取鉤蟲(chóng)邊緣和紋理信息，同時(shí)抑制腸道粘膜紋理信息，從而得到混合顏色梯度圖。為了能夠分解和提取鉤蟲(chóng)邊緣紋理特征，對(duì)混合顏色梯度圖進(jìn)行輪廓波變換并將圖像分解得到不同的子帶

3、系數(shù)。最后采用一組統(tǒng)計(jì)量特征將子帶系數(shù)進(jìn)行壓縮并用支持向量機(jī)檢測(cè)鉤蟲(chóng)圖像。對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文提出的顏色模型和特征方法能夠有效提高鉤蟲(chóng)檢測(cè)效果。
　　2.本文提出一種基于蟲(chóng)體定位分割的鉤蟲(chóng)檢測(cè)方法。為了能夠定位出任意變化的鉤蟲(chóng)蟲(chóng)體，提出多尺度雙匹配濾波檢測(cè)定位疑似蟲(chóng)體區(qū)域，然后采用分段線性化平行曲線檢測(cè)方法來(lái)精確分割蟲(chóng)體區(qū)域。為區(qū)分氣泡和腸道褶皺，將這些不規(guī)則區(qū)域變換為規(guī)則的拉伸管狀區(qū)域，并提出平均亮度直方圖作為特征。由于鉤蟲(chóng)和

4、非鉤蟲(chóng)區(qū)域樣本數(shù)目存在較大的不平衡性，因此采用集成學(xué)習(xí)方法Rusboost來(lái)進(jìn)行鉤蟲(chóng)和非鉤蟲(chóng)特征分類(lèi)。本方法在44萬(wàn)張鉤蟲(chóng)圖像數(shù)據(jù)集上取得了較好的精度、靈敏度、特異性，同時(shí)本文的方法具有低漏檢率，具備臨床應(yīng)用的價(jià)值和潛力。
　　3.消化道器官和腸道常見(jiàn)干擾內(nèi)容物檢測(cè)是膠囊內(nèi)窺鏡圖像檢測(cè)中最基本的問(wèn)題。本文提出一種級(jí)聯(lián)空間-時(shí)間深度框架來(lái)檢測(cè)這些內(nèi)容。首先，將腸道常見(jiàn)干擾內(nèi)容（如:食物殘?jiān)?、膽汁、氣泡、電力耗盡圖像等）通過(guò)第一層深度

5、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類(lèi)檢測(cè)并保留干凈腸道圖像。干凈的圖像被第二層深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類(lèi)檢測(cè)出入口（口腔、食道）、胃、小腸、大腸四部分。最后通過(guò)全局時(shí)間編碼和隱馬爾科夫模型將消化道圖像精確分為不同的器官。相對(duì)現(xiàn)有方法，本文的方法更加通用，能同時(shí)檢測(cè)常見(jiàn)干擾物內(nèi)容和器官。通過(guò)63萬(wàn)張數(shù)據(jù)集的實(shí)驗(yàn)表明，本文的方法具有優(yōu)異的性能和較高的效率，基本達(dá)到了臨床應(yīng)用的要求。
　　4.本文首次提出膠囊內(nèi)窺鏡蛔蟲(chóng)檢測(cè)，提出了基于反射光和方向梯度直方圖蛔蟲(chóng)檢