动态肠镜息肉图像实时定位算法研究与实现

发布时间：2022-02-17 16:37

　　结直肠癌作为我国高发的癌症之一,其发生与结直肠息肉密切相关。结直肠息肉是一种常见的肠道疾病,结肠镜检查是目前最有效、最安全的检查方法。但由于其工作强度大,医师肉眼观察探测结果非常依赖于自身经验,而且息肉的检出率也受医师疲劳度等因素的影响,故存在一定程度的息肉漏检情况。针对结肠镜人工检查的不足,特别是随着深度学习算法的出现,结肠镜检查的计算机辅助诊断正在成为现实。该方法可以实时检测并提示医师注意可能被忽略的息肉,从而提高检出率。因此,本课题以肠镜息肉为研究对象,旨在开发出一套基于深度学习的便携式肠镜息肉实时定位系统。本文的主要工作如下:（1）研究了目前常用的三种基于卷积神经网络的目标检测算法Faster RCNN、SSD和YOLOv3在肠镜息肉图像上的性能表现,并通过实验对准确率、特异性和敏感性等多个指标进行了评估,分析了三个网络在肠镜息肉图像检测上的性能差异。实验结果表明,SSD的检测速度最快,但是在小目标检测性能上较差。（2）采用了SSD多尺度预测的思想,设计了一种高精度的I＿SSD检测算法。一方面使用多种inception模块代替SSD基础特征提取网络结构中的传统卷积层,从而增强网... 

【文章来源】：郑州大学河南省211工程院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 选题背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 数字图像处理技术在电子内窥镜图像处理领域的研究现状
        1.2.2 数字图像处理技术在肠镜息肉实时定位方面的研究现状
    1.3 本文主要研究内容及章节安排
2 动态肠镜息肉图像定位系统总体设计
    2.1 动态肠镜息肉图像定位系统需求分析
        2.1.1 系统总体需求分析
        2.1.2 问题与挑战分析
    2.2 动态肠镜息肉图像定位系统总体架构设计
        2.2.1 系统硬件架构设计
        2.2.2 系统软件架构设计
    2.3 本章小结
3 基于卷积神经网络的肠镜息肉图像定位算法研究
    3.1 卷积神经网络理论基础
        3.1.1 卷积神经网络结构
        3.1.2 梯度下降算法
        3.1.3 反向传播算法
        3.1.4 肠镜息肉图像定位与实时定位的关系
    3.2 Faster RCNN图像定位算法研究
        3.2.1 Faster RCNN目标检测框架研究
        3.2.2 锚点框生成机制
    3.3 SSD图像定位算法研究
        3.3.1 SSD目标检测框架研究
        3.3.2 多尺度特征映射及锚点框生成
    3.4 YOLOv3图像定位算法研究
        3.4.1 YOLOv3目标检测架构研究
        3.4.2 k-means聚类算法生成预选框
    3.5 实验结果与分析
        3.5.1 实验环境配置
        3.5.2 实验数据获取与处理
        3.5.3 评估指标
        3.5.4 结果对比与分析
    3.6 本章小结
4 基于I_SSD网络的肠镜息肉图像定位算法设计
    4.1 I_SSD网络设计与实现
        4.1.1 inception模块引入
        4.1.2 调整锚点框尺度和数量
        4.1.3 I_SSD网络结构
    4.2 I_SSD网络优化
        4.2.1 代价函数
        4.2.2 优化算法研究
    4.3 模型训练
    4.4 实验结果与分析
        4.4.1 I_SSD模型实验结果
        4.4.2 统计结果对比与分析
    4.5 本章小结
5 动态肠镜息肉图像实时定位系统设计与实现
    5.1 系统组成与设计流程
    5.2 系统硬件设计与实现
        5.2.1 系统硬件实现平台部署
        5.2.2 Jetson TX2 开发环境搭建
        5.2.3 深度学习环境搭建
        5.2.4 设备配置与调试
    5.3 系统软件设计与实现
        5.3.1 内窥镜信号采集模块设计
        5.3.2 图像预处理模块设计
        5.3.3 目标检测模块设计
        5.3.4 结果展示模块
    5.4 系统测试与结果分析
        5.4.1 系统测试环境搭建
        5.4.2 系统正确率测试
        5.4.3 系统延迟测试
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 论文工作总结
    6.2 研究工作展望
参考文献
个人简历、在校期间发表的学术论文与科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]计算机辅助诊断在结肠镜检查中的应用[J]. 甘建琛,张明庆,秦海,张锡朋.  天津医药. 2019(06)
[2]中国结直肠肿瘤早诊筛查策略专家共识[J]. 郑树,张苏展,蔡三军,顾晋,王锡山,黄彦钦.  中华胃肠外科杂志. 2018 (10)
[3]人工智能在医疗领域应用现状、问题及建议[J]. 王海星,田雪晴,游茂,陆雪秋,顾泽龙,程龙.  卫生软科学. 2018(05)
[4]深度学习技术在医学影像领域的应用[J]. 夏黎明,沈坚,张荣国,王少康,陈宽.  协和医学杂志. 2018(01)
[5]中国结直肠癌1988-2009年发病率和死亡率趋势分析[J]. 郭天安,谢丽,赵江,宋望,戴卫星,刘方奇,郑莹,徐烨.  中华胃肠外科杂志. 2018 (01)
[6]传统结肠镜检查法的应用现状[J]. 李姗姗,张慧超,徐丹,张广鑫,杨幼林.  现代生物医学进展. 2017(06)
[7]2942例大肠息肉的临床特点及结肠癌检出率分析[J]. 王晶,殷云勤,文静.  中国现代医生. 2016(01)
[8]结肠镜下结直肠息肉漏诊危险因素分析[J]. 刘揆亮,林香春,吴静,魏南,王沧海,刘红.  中国内镜杂志. 2013(09)
[9]大肠息肉电子结肠镜检查漏诊率及相关因素分析[J]. 吴进峰,刘锦涛,余细球,范东俊,杨建荣,黄威,赵娅敏,李鑫.  吉林医学. 2013(15)
[10]无线胶囊内镜在消化道疾病诊断中的应用分析[J]. 王晓艳,王芬,肖定华,唐五良,沈守荣.  中国内镜杂志. 2004(12)

博士论文
[1]人工智能辅助结肠镜下息肉检测系统的构建及有效性验证[D]. 贺新珏.浙江大学 2019

硕士论文
[1]基于语义分割的食管早癌计算机辅助诊断关键技术研究[D]. 杜笑笑.郑州大学 2019
[2]基于FPGA的期货行情数据处理系统设计[D]. 张凤麒.郑州大学 2019
[3]基于多层卷积神经网络的研究与应用[D]. 孙新胜.杭州电子科技大学 2018
[4]结肠息肉临床病理特征和癌变相关危险因素研究[D]. 罗来盛.浙江大学 2016



本文编号：3629749