一种基于目标检测的创面自动测量方法及系统

本发明涉及一种基于目标检测的创面自动测量方法及系统，属于图像处理。

背景技术：

1、烧伤是一种常见的外伤性疾病，通常由热、冷、电、化学物质或辐射引起的对皮肤或其他组织的损伤。小的烧伤只会影响到表皮或者黏膜，而大的烧伤则会波及到身体的各大系统，产生严重的生理反应和器官损伤，可能会导致休克、感染性炎症甚至多个器官功能衰竭等并发症，死亡风险较高。此外，烧伤的治疗和康复过程相当复杂且耗时。

2、烧伤创面区域诊断是烧伤伤情判断的重要环节，可靠有效的烧伤创面严重程度评估是临床决策的基础。对于需要立即进行切割和移植治疗的病患，评估烧伤区域的状况，可以决定医生如何进行接下来的手术，从而大大减少患者的医疗支出、住院时间以及心理压力。对于患者创面管理的精确测量和追踪显得尤为重要，这对于确保患者能接受适当的治疗和护理有着关键作用。但是，当前的创面测量方法仍存在诸多问题，这不仅影响了医疗工作的进行，也对患者的健康状况构成了威胁。

3、当前，创面测量的手段主要有两种，一是手动测量，这种方式操作复杂，时间长，很大程度上依赖了医生的技术水平和经验，但由于医生水平参差不齐，所以测量结果常常存在明显的误差，导致了对患者病情的误判。二是利用机器学习的三维建模技术，这种方法的精确度更高，但同样也有一定的缺陷，比如制作模型就需要消耗大量的时间，而且当需要测量的创口过多时，效率也会大打折扣。因此，我们急需一种既能保证高精度，又能实现快速测量的创面自动测量方法。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提出了一种基于目标检测的创面自动测量方法及系统，能够自动识别伤口区域、准确地提取创面特征，保证真实创面尺寸的计算精度。

2、本发明解决其技术问题采取的技术方案是：

3、第一方面，本发明实施例提供的一种基于目标检测的创面自动测量方法，包括如下步骤：

4、拍摄标尺图像并通过距离判断与目标检测技术固定标尺比例；

5、采集烧伤伤口的创面图像并对创面图像进行预处理；

6、采用基于候选框置信度逐步衰减的改进faster-rcnn算法，对处理后的创面图像进行特征提取和定位；

7、根据特征提取定位结果及标尺比例进行创面尺寸计算。

8、作为本实施例一种可能的实现方式，所述拍摄标尺图像并通过距离判断与目标检测技术固定标尺比例，包括：

9、使用拍摄设备拍摄标尺图像，通过距离判断技术判断拍摄设备与标尺之间的垂直距离是否满足设定距离，满足则对标尺图像进行目标检测，不满足则重新拍摄；

10、对标尺图像进行目标检测，返回标尺的四个坐标值，获取标尺区域的长、宽像素值；

11、根据标尺的实际长度、实际宽度、长度像素值和宽度像素值计算标尺比例。

12、作为本实施例一种可能的实现方式，所述对创面图像进行预处理，包括：

13、对创面图像进行颜色空间转换和滤波处理，去除创面图像的噪声；

14、对创面图像进行对比度增强、图像去雾和数据增强处理。

15、作为本实施例一种可能的实现方式，所述对创面图像进行数据增强处理，包括：

16、从采集的烧伤伤口的创面图像中筛选出清晰的创面图像；

17、将创面图像中无效的背景区域剪切去除，保留伤口创面区域；

18、标记伤口创面区域，生成和原始创面图像具有相同尺寸的掩模图像；

19、对创面图像进行归一化和标准化处理，得到标准化创面图像；

20、对创面图像和对应的掩模图像同时进行相同角度的旋转操作；

21、对创面图像和对应的掩模图像同时进行水平翻转或镜像翻转；

22、对创面图像和对应的掩模图像同时进行水平平移或垂直平移，平移范围在0%至10%的图像宽度和图像高度之间；

23、对创面图像和对应的掩模图像同时进行放大图像或缩小图像缩放处理，缩放比例范围在0％至10％之间。

24、作为本实施例一种可能的实现方式，所述采用基于候选框置信度逐步衰减的改进faster-rcnn算法，对处理后的创面图像进行特征提取和定位，包括：

25、使用resnet-50网络模型对输入的创面图像进行特征提取；

26、使用rpn网络在提取的每个特征图上生成一组候选区域并进行特征拼接；

27、将拼接后的特征图采用roi池化进行裁剪，输入全连接层进行边界框回归，对创面位置进行定位。

28、作为本实施例一种可能的实现方式，所述rpn网络采用3×3和1×1的两层卷积层替代原有的一层3×3的卷积层。

29、作为本实施例一种可能的实现方式，所述根据特征提取定位结果及标尺比例进行创面尺寸计算，包括：

30、根据创面图像定位结果获取创面区域的坐标值，计算创面对应的长、宽像素值；

31、对创面图像进行二值化处理，将创面图像分割为目标区域和背景区域；

32、设置自适应的边缘点阈值，过滤目标区域中的弱边缘像素点，对目标区域的像素点进行计数；

33、根据创面长、宽像素值、目标区域像素个数与固定比例尺，计算得出创面的真实尺寸。

34、作为本实施例一种可能的实现方式，所述根据创面长、宽像素值、目标区域像素个数与固定比例尺，计算得出创面的真实尺寸，包括：

35、将创面的长、宽像素值乘以比例尺比例得到创面的真实长度和真实宽度；

36、将目标区域的像素点数目乘以比例尺比例得到创面的真实面积。

37、作为本实施例一种可能的实现方式，采集烧伤伤口的创面图像时创面与图像拍摄设备之间的距离，和拍摄标尺图像时标尺与拍摄设备之间的垂直距离相同。

38、第二方面，本发明实施例提供的一种基于目标检测的创面自动测量系统，包括：

39、标尺固定模块，用于拍摄标尺图像并通过距离判断与目标检测技术固定标尺比例；

40、创面图像获取模块，用于采集烧伤伤口的创面图像并对创面图像进行预处理；

41、特征提取模块，用于采用基于候选框置信度逐步衰减的改进faster-rcnn算法，对处理后的创面图像进行特征提取和定位；

42、创面计算模块，用于根据特征提取定位结果及标尺比例进行创面尺寸计算。

43、本发明实施例的技术方案可以具有的有益效果如下：

44、本发明通过使用基于候选框置信度逐步衰减的改进faster-rcnn算法，所提出的创面自动测量方法能够准确的提取创面特征，从而能够更准确的评估创面的大小，以便提高诊疗的效率。

45、本发明通过使用基于距离判断与目标检测技术的标尺固定化算法，实现了标尺比例固定化的功能，通过像素计数法和边缘点过滤的技术方案，实现了真实创面尺寸的自动计算，可以提供创面的精确大小，有助于提高创面治疗的效率和效果。

46、使用本发明的创面自动测量方法，只需通过手机等手持拍摄设备对患者创面进行拍摄，无需任何其他操作，避免了手动测量的繁琐步骤，能够快速获取创面信息自动识别伤口创面区域、准确地提取创面特征，既能实现快速测量创面的目的，又能保证真实创面尺寸的计算精度，极大的提高了创面管理的效率，为提高诊疗效率提供了有力支撑。