多光谱成像技术在烧伤创面图像分割中的应用
2025-02-13 10:40
No.1339546896179666944
技术概要
PDF全文
本技术介绍了一种基于多光谱成像技术的烧伤创面图像分割方法。该方法通过采集包含可见光、红外光和紫外光等不同光谱下的烧伤创面图像,针对每种光谱图像,运用生物组织光学特性进行图像处理和分析,实现对烧伤区域的精确分割。
背景技术
目前用于烧伤创面区域的图像分割方法,如中国发明专利2020116447542所述,尽管能够提供一定精度的像素级烧伤图像分割,然而在具体的应用中仍然存在一些技术障碍。该专利方法依赖神经网络对烧伤图像进行处理,并通过预处理和数据增强等步骤提升图像的质量,最后由编码器和解码器组成的模型进行分割处理。尽管这种方法在图像处理和深度学习方面取得了一定的效果,但在实际应用中还存在着以下几个关键问题。 首先,该方法在烧伤深度和组织层次的分割上存在不足。烧伤创面通常包括表皮、真皮和皮下组织等多层结构,损伤深度是评估和治疗烧伤的关键指标。然而,专利号2020116447542的分割方法仅依赖二维图像特征,并未充分考虑烧伤创面在纵向深度上的变化,这使得它对深层烧伤的识别能力有限。该方法缺少对三维深度数据的处理,无法准确分辨不同层次的烧伤程度,特别是在需要对真皮层或皮下层的损伤进行精准评估时,无法提供足够的信息支持。这对严重烧伤的诊断和治疗决策可能带来误导,影响最终的治疗效果。 其次,该方法在分割结果的边界处理上存在不一致性的问题。虽然编码器和解码器架构能够提取和处理图像特征,但在处理复杂的边界形状,特别是烧伤创面与健康皮肤的过渡区域时,分割结果常常表现出边界不平滑或者不连贯的情况。烧伤区域通常伴随着不规则的形态和模糊的边界,单纯依靠像素级的图像特征提取并不能完全准确地捕捉这些复杂边界。这种边界不一致性导致分割结果的精确度下降,可能会对临床治疗方案的设计带来偏差,特别是在需要精准操作时,边界的模糊会增加手术难度或延误康复过程。第三,现有的方法在烧伤分级方面缺乏智能化和自动化的能力。虽然神经网络模型能够对图像进行分割,但其主要关注的是烧伤区域的形态特征,而非深度特征。这种基于二维图像的分割难以有效区分烧伤的深度和层次,从而无法实现对烧伤的分级处理。烧伤分级对于制定治疗方案至关重要,表浅烧伤和深层烧伤的处理方式截然不同,而该专利的分割方法仅能识别出表面创面,并未考虑烧伤的深度扩展,缺乏对于不同烧伤级别的精确判断。这种局限性使得医生在制定治疗方案时,仍然需要依赖经验或者额外的检测手段来进行判断,增加了治疗的不确定性。 此外,该专利方法中的数据增强策略,虽然能够提升模型的鲁棒性,扩展了训练数据的多样性,但并未充分结合烧伤图像的实际特点。烧伤图像中,损伤区域的形态和边界变化并不是随机性的,而是受到生物组织和损伤程度的影响。简单的随机旋转、翻转、缩放等操作,虽然可以避免模型的过拟合,但这些操作可能导致模型无法有效捕捉到烧伤区域特有的特征,尤其在面临复杂的烧伤形态时,增强操作带来的数据可能与实际场景偏离,导致模型训练时识别困难。
实现思路
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该技术已申请专利,如用于商业用途,请联系技术所有人!
技术研发人员:
曹云  严雪芹  周芳芳
技术所属: 江苏大学附属医院
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