膝關(guān)節(jié)炎癥病發(fā)時(shí)會(huì)引起膝關(guān)節(jié)表面溫度場(chǎng)的變化,并呈現(xiàn)一定的規(guī)律,研究膝關(guān)節(jié)炎患者膝蓋溫度分布情況,有助于患者膝關(guān)節(jié)炎癥的判斷。本文利用紅外熱像技術(shù)獲取膝關(guān)節(jié)紅外熱圖,經(jīng)圖像增強(qiáng)、特征提取等預(yù)處理方法后采用計(jì)算機(jī)圖像分類算法實(shí)現(xiàn)膝關(guān)節(jié)患炎癥與否的初步診斷,為臨床分析提供幫助。其主要工作及研究?jī)?nèi)容如下:（1）設(shè)計(jì)膝關(guān)節(jié)紅外熱圖采集裝置,調(diào)節(jié)紅外熱像儀的參數(shù),設(shè)置實(shí)驗(yàn)光源,記錄實(shí)驗(yàn)環(huán)境參數(shù),對(duì)膝關(guān)節(jié)健康者及炎癥患者進(jìn)行膝關(guān)節(jié)圖像采集。對(duì)采集所得的圖像進(jìn)行初步分類,得到數(shù)據(jù)集,并將其分為訓(xùn)練集和測(cè)試集。（2）根據(jù)膝關(guān)節(jié)紅外熱圖的特征分布,使用圖像特征提取算法得到患者紅外熱圖的方向梯度直方圖,利用支持向量機(jī)對(duì)訓(xùn)練集中圖像的方向梯度特征進(jìn)行訓(xùn)練,實(shí)現(xiàn)了基于支持向量機(jī)的圖像分類功能。（3）設(shè)計(jì)了基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的膝關(guān)節(jié)紅外熱圖分類算法,將訓(xùn)練集輸入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練,然后對(duì)測(cè)試集的紅外熱圖進(jìn)行診斷并得出診斷準(zhǔn)確率,該方法的準(zhǔn)確率高于支持向量機(jī)。（4）設(shè)計(jì)膝關(guān)節(jié)炎癥診斷與信息管理系統(tǒng),通過(guò)SQLite的數(shù)據(jù)庫(kù)管理,獲取患者基本信息,調(diào)用基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的膝關(guān)節(jié)圖像分類模型,設(shè)計(jì)用戶界面,實(shí)現(xiàn)了多功能的膝關(guān)節(jié)... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)計(jì)量大學(xué)浙江省

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

膝關(guān)節(jié)

中國(guó)計(jì)量大學(xué)碩士學(xué)位論文7（1）紅外熱像診斷所展示的是人體機(jī)體功能的圖像。像X光、CT、關(guān)節(jié)鏡等結(jié)構(gòu)影像技術(shù)，它們所表示的是人體內(nèi)部某個(gè)器官或組織的構(gòu)造，醫(yī)生只能根據(jù)機(jī)體組織的形態(tài)結(jié)構(gòu)變化判斷機(jī)體是否產(chǎn)生病變。而紅外熱像診斷有別于結(jié)構(gòu)影像，紅外熱像可以展示人體體表溫度分布圖像，當(dāng)人體某器官或組織開(kāi)始病變，機(jī)體的某些功能也會(huì)隨之發(fā)生變化，如血液循環(huán)、新陳代謝開(kāi)始異常。這時(shí)紅外熱像就可以檢測(cè)到機(jī)體組織微小的溫度變化，判斷機(jī)體功能已經(jīng)出現(xiàn)變化。簡(jiǎn)言之，紅外熱像可稱為人體的功能影像，展示人體體表的溫度分布情況，并在一定程度上反應(yīng)內(nèi)部物理機(jī)能的性態(tài)[29]。（2）紅外熱像診斷是一種非接觸式的檢測(cè)方法，檢查方便迅速，重復(fù)性較強(qiáng)，可同時(shí)檢測(cè)多個(gè)人體器官。同時(shí)，紅外熱像診斷中所拍攝的紅外熱圖是熱像儀通過(guò)接收人體的輻射能而形成的，不像X射線、CT等具有有害輻射，會(huì)對(duì)人造成影響，它在拍攝時(shí)對(duì)人體沒(méi)有任何影響和傷害，是現(xiàn)階段達(dá)到實(shí)用化程度的唯一的無(wú)損檢測(cè)設(shè)備。（3）測(cè)量精度高，能夠直觀得反應(yīng)出人體異常區(qū)域的情況。很多疾病的產(chǎn)生都是一個(gè)量變到質(zhì)變的過(guò)程，使用紅外熱像儀能很好的檢測(cè)到人體患病初期體溫的微妙的變化，為疾病的早期發(fā)現(xiàn)提供了有效的科學(xué)依據(jù)。為患者贏得寶貴的治療時(shí)間。2.2膝關(guān)節(jié)炎癥病理分析膝關(guān)節(jié)主要由股骨下端、脛骨上端、髕骨以及在股骨和脛骨之間的兩大纖維軟骨組織構(gòu)成，承受著人體大部分的重量，是人體中最大最為復(fù)雜的關(guān)節(jié)[32]。圖2.1膝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖

中國(guó)計(jì)量大學(xué)碩士學(xué)位論文9斷結(jié)果也會(huì)有所不同。所以，我們需要尋找合適的計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，搭建一套膝關(guān)節(jié)炎診斷系統(tǒng)，對(duì)拍攝到的膝關(guān)節(jié)炎患者的膝關(guān)節(jié)紅外熱圖進(jìn)行后續(xù)的處理，提取出膝關(guān)節(jié)紅外熱圖中的特征值，或者通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)等其它方法，使其能給出更加直觀、具體的診斷結(jié)果。2.3.1圖像預(yù)處理在紅外成像過(guò)程中，由于外界因素干擾會(huì)導(dǎo)致紅外熱圖的溫度不均勻、噪聲多等問(wèn)題。所以得到膝關(guān)節(jié)紅外熱圖后，首先需要做圖像去噪處理。對(duì)圖像去噪通常使用濾波算法，常用的圖像濾波算法有中值濾波、高斯濾波和均值濾波。中值濾波器是一種最為基本的非線性平滑濾波器，它將圖像中每一像素點(diǎn)鄰域中各像素點(diǎn)的中值作為該點(diǎn)濾波后的像素值。在紅外成像過(guò)程中，由偶然地外界因素對(duì)紅外熱圖像素值造成的波動(dòng)，中值濾波能很好地對(duì)之進(jìn)行處理[34]。如圖2.3所示，為膝關(guān)節(jié)紅外熱圖經(jīng)中值濾波后所得的圖像。高斯濾波器是一種針對(duì)高斯噪聲的線性平滑濾波器，其基本過(guò)程是，將圖像中每一像素點(diǎn)和其鄰域中各像素點(diǎn)的值進(jìn)行加權(quán)平均處理，得到的值作為該點(diǎn)輸出圖像中的像素值。高斯噪聲是概率密度函數(shù)服從正態(tài)分布的噪聲。高斯濾波器可有效地抑制這一類噪聲[35]。均值濾波也屬于線性濾波，基本思想是將目標(biāo)像素的值用該點(diǎn)周圍8個(gè)像素的平均值代換。均值濾波能夠較好的處理隨機(jī)出現(xiàn)的干擾信號(hào)。（a）原圖（b）中值濾波處理圖2.3圖像濾波示意圖在圖像濾波之后，一般會(huì)進(jìn)行圖像增強(qiáng)處理。圖像增強(qiáng)可以有目的性地強(qiáng)調(diào)圖像中的感興趣區(qū)域，抑制不感興趣區(qū)域，以加強(qiáng)圖像的可識(shí)別性。圖像增強(qiáng)的一般實(shí)現(xiàn)方法有圖像灰度線性變換、直方圖均衡化、同態(tài)濾波等。本文中炎癥患者的膝關(guān)節(jié)會(huì)有局部高溫或低溫現(xiàn)象，在紅外熱圖中表現(xiàn)為局部灰度值

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的宮頸癌細(xì)胞圖像識(shí)別的改進(jìn)算法[J]. 夏為為,夏哲雷.  中國(guó)計(jì)量大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(04)
[2]應(yīng)用一種機(jī)器學(xué)習(xí)方法對(duì)新型劇場(chǎng)建筑進(jìn)行視覺(jué)效果評(píng)價(jià)的實(shí)驗(yàn)[J]. 楊颋,沈康,周佛靈.  華中建筑. 2018(12)
[3]在線式接觸網(wǎng)紅外測(cè)溫裝置測(cè)溫誤差分析[J]. 周吉.  電氣化鐵道. 2018(05)
[4]基于灰度分析的路面裂縫圖像分類算法研究[J]. 馬曉麗,陸鍵.  武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版). 2018(05)
[5]基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的皮膚癌良惡性預(yù)測(cè)[J]. 董青青,銀溫社,易三莉.  通信技術(shù). 2018(09)
[6]基于熱紅外成像技術(shù)比較傳統(tǒng)推拿與經(jīng)筋推拿療法對(duì)膝骨性關(guān)節(jié)炎患者的療效[J]. 麥珂,董寶強(qiáng),蔣嘉興,林星星.  長(zhǎng)春中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(04)
[7]C型臂X光機(jī)在骨科手術(shù)中的應(yīng)用分析[J]. 姚銳.  影像研究與醫(yī)學(xué)應(yīng)用. 2018(16)
[8]基于GMM的人體運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的追蹤與識(shí)別[J]. 魏燕欣,范秀娟.  北京服裝學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2018(02)
[9]基于ISM和信息熵的鐵路隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)分析[J]. 孟超,李曉萌,孫玉嶺,王景春,劉向東.  中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào). 2018(S1)
[10]移動(dòng)焊接機(jī)器人控制性能評(píng)價(jià)方法研究[J]. 李新宇,呂學(xué)勤,欽超,苗興.  機(jī)械制造文摘(焊接分冊(cè)). 2018(01)

博士論文
[1]CT圖像甲狀腺結(jié)節(jié)識(shí)別技術(shù)研究[D]. 彭文獻(xiàn).浙江大學(xué) 2017

碩士論文
[1]淮安市醫(yī)用CT的輻射防護(hù)現(xiàn)況研究[D]. 朱波.蘇州大學(xué) 2017
[2]紅外熱像圖觀察骨內(nèi)高壓癥的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 陳永法.福建醫(yī)科大學(xué) 2015
[3]液相流體紅外測(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[D]. 萇浩.天津理工大學(xué) 2013
[4]基于熵算法的膝關(guān)節(jié)紅外圖像特征提取研究[D]. 喬世權(quán).河北科技大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3590402