[发明专利]一种基于神经网络的烧伤创面深度分类系统

说明书

本发明公开了一种基于神经网络的烧伤创面深度分类系统，包括依次连接的烧伤图像采集模块、图像预处理模块、图像数据增强模块、前端多模型特征提取模块和后端模型分类预测模块；烧伤图像采集模块，采集烧伤患者的创面图像；图像预处理模块，对创面图像预处理；图像数据增强模块，对创面图像进行数据增强，扩充创面图像数据集；前端多模型特征提取模块，对烧伤图像进行多模型的特征提取并堆叠前端多模型的输出特征矩阵；后端模型分类预测模块，进一步地提取前端多模型的输出特征，并进行烧伤深度的分类预测；本系统能够实现端到端的烧伤创面深度诊断，通过前后端不同的神经网络模型的配置，实现高准确率和高效率的烧伤深度诊断。

技术领域

本发明涉及烧伤医学图像处理领域，尤其是涉及一种基于神经网络的烧伤创面深度分类系统。

背景技术

烧伤通常由热、冷、电、化学物质或辐射(如晒伤)引起的对皮肤或其他组织的损伤。烧伤创面深度的诊断目前较普遍采用三度四分法，即根据烧伤的深度分为一度、二度烧、三度。其中二度烧伤根据伤及皮肤结构的深浅又分为两类：浅二度和深二度。一度烧伤的病变程度最轻，一般包括表皮角质层、透明层、颗粒层的损伤，在短期治疗内即可痊愈。浅二度烧伤包括整个表皮，直到生发层或真皮乳突层的损伤。患者一般经过一至二周后创面愈合。深二度烧伤包括乳头层以下的真皮损伤，但仍残留有部分真皮。如果没有发生感染，患者创面的愈合时间一般需要三至四周。如果发生感染，不仅愈合时间延长，严重时创面需要植皮才能愈合。三度烧伤是全层皮肤以下的损伤，除表皮、真皮被毁外，有时烧伤可深及皮下脂肪、肌肉甚至骨骼、内脏器官等。由于皮肤表层全部被毁，需要进行植皮才能愈合。

烧伤创面深度的有效诊断和评估对于患者创面的早期治疗和恢复痊愈有着至关重要的影响。准确的烧伤深度诊断对于患者是否需要手术植皮以及后续的临床治疗有重要的帮助，降低患者发生并发症的风险，同时缩短患者的住院时间，减少医疗费用的开支。通常医生通过临床评估诊断烧伤深度。临床上常用的方法是通过观察烧伤区域的形态和表皮的特征进行诊断，然而临床诊断的主观影响因素较多，不同医生的诊断可能结果不一。活组织检查技术通过提取烧伤创面样本进行烧伤深度的检查。激光多普勒成像技术也能用于无创性烧伤评估。但是这些方法检测设备复杂，费用较高，时效性不强。

发明内容

为解决现有技术的不足，实现减少诊断结果的主观因素和诊断时长的目的，本发明采用如下的技术方案：

一种基于神经网络的烧伤创面深度分类系统，包括依次连接的烧伤图像采集模块、图像预处理模块、图像数据增强模块、前端多模型特征提取模块和后端模型分类预测模块；

所述烧伤图像采集模块，采集烧伤患者的创面图像；

所述图像预处理模块，对创面图像预处理；

所述图像数据增强模块，对创面图像进行数据增强，扩充创面图像数据集；

所述前端多模型特征提取模块，对烧伤图像进行多模型的特征提取并堆叠前端多模型的输出特征矩阵；

所述后端模型分类预测模块，进一步地提取前端多模型的输出特征，并进行烧伤深度的分类预测。

进一步地，所述图像预处理模块包括剪切单元、标记单元、归一化单元和标准化单元；

所述剪切单元，剪切图像的有效区域，获得剪切后的图像；

所述标记单元，标记每张图像的烧伤深度，标记种类包括背景、正常皮肤表面、一度创面、浅二度创面、深二度创面和三度创面，每一类对应的标签值为0、1、2、3、4和5；

所述归一化单元和标准化单元，对创面图像进行归一化和标准化，创面图像由RGB三个通道组成，每个通道的数值是在[0,255]之间的整数，归一化单元将其映射为[0,1]之间的浮点数，归一化的公式为：