一种基于图像识别的烧伤检测方法、系统及存储介质与流程

1.本发明涉及医学图像处理技术领域，具体是涉及一种基于图像识别的烧伤检测方法、系统及存储介质。


背景技术：

2.皮肤烧伤后创面组织会出现凝固坏死、血管栓塞和炎性细胞浸润等病理表现。按照生理活性分类，创面表层由浅至深依次分为三个组织层次：坏死组织、间生态组织和活性组织。这3个层次随着时间进展是动态变化的：伤后早期，尤其是72h内，部分间生态组织由于缺血缺氧逐渐转变为坏死组织；伤后全程，尤其是3d-20d，表层坏死组织持续溶解脱落，新生肉芽组织向浅层构建。所以，在烧伤后各个时期，相对准确地评估和识别创面表面的组织活性对治疗和预后判断均有着重要意义。
3.通过血管内荧光药物注射后采集图像的方式，理论上可以判断目标区域内血流灌注的情况，从而判断局部组织的活性，是判断烧伤区域组织活性的重要手段，然而现有的荧光图像中的亮度明暗变化仅仅代表荧光强度，无法精确反馈烧伤区域的深浅变化，对于组织活性高深度较深的区域和组织活性低深度较浅的区域由于采集到的荧光强度相同，以及无法清晰地区分组织边缘，此时无法准确的进行判断坏死组织和活性组织。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，提供一种基于图像识别的烧伤检测方法、系统及存储介质，本技术方案解决了上述的现有的荧光图像中的亮度明暗变化仅仅代表荧光强度，无法精确反馈烧伤区域的深浅变化，对于组织活性高深度较深的区域和组织活性低深度较浅的区域由于采集到的荧光强度相同，以及无法清晰地区分组织边缘，此时无法准确的进行判断坏死组织和活性组织的问题。
5.为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种基于图像识别的烧伤检测方法，包括：获取烧伤区域的白光原始图像、荧光原始图像和深度图像；对白光原始图像和深度图像进行计算拟合，获取白光原始图像中每一个像素点的深度系数；对白光原始图像和荧光原始图像进行归一化计算处理，获得图像归一化处理数据；根据图像归一化处理数据和白光原始图像中每一个像素点的深度系数进行拟合计算，获得带有深度信息的融合图像。
6.优选的，所述对白光原始图像和深度图像进行计算拟合，获取白光原始图像中每一个像素点的深度系数包括如下步骤：对白光原始图像和深度图像调整匹配，使白光原始图像和深度图像具有相同视野和像素信息；
获得白光原始图像中每个像素点的深度值；对白光原始图像中每个像素点的深度值进行数值归一计算处理，获得白光原始图像中每个像素点的深度系数。
7.优选的，所述对白光原始图像和荧光原始图像进行归一化计算处理，获得图像归一化处理数据具体包括如下步骤：对白光原始图像和荧光原始图像进行位移量计算处理，获得白光原始图像和荧光原始图像之间烧伤区域的位移量；对荧光原始图像进行行处理，计算具有规定阈值以上的荧光强度的区域的大小，获得烧伤区域的尺寸；判断白光原始图像和荧光原始图像之间烧伤区域的位移量与烧伤区域的尺寸比例是否大于第一预设值；若白光原始图像和荧光原始图像之间烧伤区域的位移量与烧伤区域的尺寸比例大于第一预设值，则停止白光原始图像和荧光原始图像的归一化计算；若白光原始图像和荧光原始图像之间烧伤区域的位移量与烧伤区域的尺寸比例小于第一预设值，则进行白光原始图像和荧光原始图像的归一化计算。
8.优选的，所述归一化计算具体包括如下步骤：对白光原始图像和荧光原始图像调整匹配，使白光原始图像和荧光原始图像具有相同视野和像素信息；对荧光原始图像进行二值化处理，获得荧光灰度图像；对荧光灰度图像中灰度值大于第二预设值的区域进行提取，获得荧光区域灰度图；将荧光区域灰度图与白光原始图像进行叠加，获取归一化融合图像。
9.优选的，所述根据图像归一化处理数据和白光原始图像中每一个像素点的深度系数进行拟合计算，获得带有深度信息的融合图像，具体包括如下步骤：提取归一化融合图像中的荧光区域中每一个像素点的深度系数；根据荧光区域中每一个像素点的深度系数，按照灰度修正公式，对荧光区域灰度图的像素点进行灰度值修正，获得荧光区域修正灰度图；将荧光区域修正灰度图与白光原始图像进行叠加，带有深度信息的融合图像。
10.优选的，所述灰度修正公式为：；式中，为修正后的像素灰度值，为像素初始灰度值，d为深度系数，为修正系数。
11.优选的，所述修正系数的取值范围为：0.01＜δ≤0.05。
12.进一步的，提出一种基于图像识别的烧伤检测系统，用于实现如上述的烧伤检测方法，其特征在于，包括：图像获取模块，图像获取模块用于获取获取烧伤区域的白光原始图像、荧光原始图像和深度图像；处理模块，处理模块用于进行白光原始图像、荧光原始图像和深度图像进行图像
处理；叠加模块，叠加模块用于进行白光原始图像、荧光原始图像和深度图像的图像叠加；输出模块，输出模块用于输出带有深度信息的融合图像。
13.可选的，所述处理模块至少还包括：深度计算单元，深度计算模块用于计算深度系数；位移量计算单元，位移量计算模块用于进行获得白光原始图像和荧光原始图像之间烧伤区域的位移量；烧伤尺寸计算单元，烧伤尺寸计算单元用于烧伤区域的尺寸计算；第一判断单元，第一判断单元用于判断白光原始图像和荧光原始图像之间烧伤区域的位移量与烧伤区域的尺寸比例是否大于第一预设值；图像归一单元，图像归一单元进行白光原始图像和荧光原始图像的归一化计算；二值化处理单元，二值化处理单元用于进行图像二值化处理；灰度修正单元，灰度修正单元用于进行对荧光区域灰度图的像素点进行灰度值修正，获得荧光区域修正灰度图。
14.再进一步的，提出一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被调用运行时执行如上述的一种基于图像识别的烧伤检测方法。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提出的一种基于图像识别的烧伤检测方法、系统及存储介质利用烧伤区域的白光原始图像和深度图像进行计算出深度系数，并通过深度系数进行荧光区域灰度图的像素点进行灰度值修正，通过烧伤区域的深浅变化调整灰度值，使荧光区域灰度图中亮度明暗变化可以更加贴合烧伤区域的组织活性状态，为医疗工作人员提供更加清晰明确的图像参考资料，利于烧伤患者获得更高水平的救治，便于患者的康复。
附图说明
16.图1为本发明提出的检测方法中步骤s100-s400流程示意图；图2为本发明提出的检测方法中步骤s201-s203流程示意图；图3为本发明提出的检测方法中步骤s306-s309流程示意图；图4为本发明提出的检测方法中步骤s401-s403流程示意图。
具体实施方式
17.以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
18.请参阅图1所示，一种基于图像识别的烧伤检测方法，包括：s100、获取烧伤区域的白光原始图像、荧光原始图像和深度图像；s200、对白光原始图像和深度图像进行计算拟合，获取白光原始图像中每一个像素点的深度系数；s300、对白光原始图像和荧光原始图像进行归一化计算处理，获得图像归一化处理数据；
s400、根据图像归一化处理数据和白光原始图像中每一个像素点的深度系数进行拟合计算，获得带有深度信息的融合图像；利用烧伤区域的白光原始图像和深度图像进行计算出深度系数，并通过深度系数进行荧光区域灰度图的像素点进行灰度值修正，通过烧伤区域的深浅变化调整灰度值，使荧光区域灰度图中亮度明暗变化可以更加贴合烧伤区域的组织活性状态；其中，白光原始图像可以通过相机拍摄获得，荧光原始图像可以通过荧光相机拍摄获得，深度图像可以通过tof传感器获得，在进行白光原始图像、荧光原始图像和深度图像获取时，因尽量使其视场角和像元大小相一致。
19.如图2所示，对白光原始图像和深度图像进行计算拟合，获取白光原始图像中每一个像素点的深度系数包括如下步骤：s201、对白光原始图像和深度图像调整匹配，使白光原始图像和深度图像具有相同视野和像素信息；s202、获得白光原始图像中每个像素点的深度值；s203、对白光原始图像中每个像素点的深度值进行数值归一计算处理，获得白光原始图像中每个像素点的深度系数；具体的，在进行深度系数计算时，需要对使白光原始图像和深度图像具有相同的视野和像素信息，例如，当白光原始图像的分辨率为1920*1080，深度图像的分辨率为1280*720，则首先需要将白光原始图像和深度图像对齐，使1920*1080的白光原始图像中具有与1280*720的深度图像重叠的部分，且，重叠部分的大小通常也为1280*720，此时遍历重叠部分的所有像素点，获得每个像素点处的深度值d；然后根据像素点处的深度值d进行计算像素点处的深度系数d，深度系数d的计算公式为：公式1；式中，为坐标为（i，j）的像素点的深度系数，为坐标为（i，j）的像素点的深度值，为像素点的深度值中的最小值，为像素点的深度值中的最大值；通过对像素点处的深度值d进行计算获得像素点处的深度系数d，将烧伤区域的深度值映射到0～1范围之内。
20.对白光原始图像和荧光原始图像进行归一化计算处理，获得图像归一化处理数据具体包括如下步骤：s301、对白光原始图像和荧光原始图像进行位移量计算处理，获得白光原始图像和荧光原始图像之间烧伤区域的位移量；s302、对荧光原始图像进行行处理，计算具有规定阈值以上的荧光强度的区域的大小，获得烧伤区域的尺寸；s303、判断白光原始图像和荧光原始图像之间烧伤区域的位移量与烧伤区域的尺寸比例是否大于第一预设值；
s304、若白光原始图像和荧光原始图像之间烧伤区域的位移量与烧伤区域的尺寸比例大于第一预设值，则停止白光原始图像和荧光原始图像的归一化计算；s305、若白光原始图像和荧光原始图像之间烧伤区域的位移量与烧伤区域的尺寸比例小于第一预设值，则进行白光原始图像和荧光原始图像的归一化计算；可以理解的是，对于白光原始图像和荧光原始图像的拍摄位置存在着一定的位置偏差，此存在的位置偏差在进行图像采集时，会导致的荧光图像与反射光图像之间产生位移，在此情况下，若对白光原始图像和荧光原始图像进行白光原始图像和荧光原始图像进行归一化处理，则会导致烧伤区域中在不是组织活性高的位置显示得组织活性低，或组织活性低显示得组织活性高，会对医疗人员提供错误信息，为解决上述的问题，本方案在进行白光原始图像和荧光原始图像归一化处理之前首先进行图像位移值计算；具体的，在进行位移量计算处理时，首先提取白光原始图像中的像素中心点信息，之后提取荧光原始图像中的像素中心点信息，之后进行叠加白光原始图像和荧光原始图像，使白光原始图像和荧光原始图像中的烧伤区域进行重叠，计算此时白光原始图像中的像素中心点与荧光原始图像中的像素中心点之间的距离，既为图像位移值s；之后对荧光原始图像进行二值化处理，此时烧伤区域中的组织活性高的部位会处于高亮状态，高亮区域之间的区域即为烧伤区域，烧伤区域中间隔最大的两点之间的距离，即为烧伤区域的尺寸s；计算图像位移值s和烧伤区域的尺寸s之间的比值s/s，仅在s/s的值小于第一预设值的状态下进行白光原始图像和荧光原始图像的归一化计算；具体的，第一预设值代表的是归一化计算的精度，其值理论上因不超过1/2，本领域的技术人员可以理解的是，第一预设值越小代表归一化计算的精度越高，对于烧伤区域的拟合程度越高。
21.如图3所示，归一化计算具体包括如下步骤：s306、对白光原始图像和荧光原始图像调整匹配，使白光原始图像和荧光原始图像具有相同视野和像素信息；s307、对荧光原始图像进行二值化处理，获得荧光灰度图像；s308、对荧光灰度图像中灰度值大于第二预设值的区域进行提取，获得荧光区域灰度图；s309、将荧光区域灰度图与白光原始图像进行叠加，获取归一化融合图像；具体的，在进行归一化处理时，首先需要使白光原始图像和荧光原始图像具有相同视野和像素信息，且视野中需要完全包括烧伤区域，之后对荧光原始图像进行二值化处理，根据荧光强度，获得存在着亮度明暗变化的荧光灰度图像，此时对荧光灰度图像中灰度值大于第二预设值的区域进行提取，其中第二预设值极为组织活性分界点，灰度值低于第二预设值的区域即为无活性区域，可获得荧光区域灰度图，将荧光区域灰度图与白光原始图像进行叠加后，便可以通过亮度明暗变化直观的获得烧伤部位的组织活性情况；可以理解的是，由于烧伤部位存在着深度变化影响着荧光强度，因此第二预设值需设置的略低于理论值。
22.如图4所示，根据图像归一化处理数据和白光原始图像中每一个像素点的深度系数进行拟合计算，获得带有深度信息的融合图像，具体包括如下步骤：
s401、提取归一化融合图像中的荧光区域中每一个像素点的深度系数；s402、根据荧光区域中每一个像素点的深度系数，按照灰度修正公式，对荧光区域灰度图的像素点进行灰度值修正，获得荧光区域修正灰度图；s403、将荧光区域修正灰度图与白光原始图像进行叠加，带有深度信息的融合图像；基于深度系数进行荧光区域灰度图的灰度值修正，具体的，对于烧伤深度较深的区域，由于采集到的荧光强度低于实际值，需要对提高该区域的灰度值，以便于更加精准的获取该部位的组织活性状态；灰度修正公式具体为：；式中，为修正后的像素灰度值，为像素初始灰度值，d为深度系数，δ为修正系数；可以理解的是，荧光强度作为判断组织活性的主要依据，深度信息作为辅助，因此δ修正系数的取值范围为：0.01＜δ≤0.05，δ的具体取值根据具体烧伤深度确定，其中烧伤深度越深δ越大，烧伤深度越浅δ越小。
23.进一步的，本方案还提出一种基于图像识别的烧伤检测系统，用于实现上述的烧伤检测方法，其特征在于，包括：图像获取模块，图像获取模块用于获取获取烧伤区域的白光原始图像、荧光原始图像和深度图像；处理模块，处理模块用于进行白光原始图像、荧光原始图像和深度图像进行图像处理；叠加模块，叠加模块用于进行白光原始图像、荧光原始图像和深度图像的图像叠加；输出模块，输出模块用于输出带有深度信息的融合图像。
24.其中，处理模块至少还包括：深度计算单元，深度计算模块用于计算深度系数；位移量计算单元，位移量计算模块用于进行获得白光原始图像和荧光原始图像之间烧伤区域的位移量；烧伤尺寸计算单元，烧伤尺寸计算单元用于烧伤区域的尺寸计算；第一判断单元，第一判断单元用于判断白光原始图像和荧光原始图像之间烧伤区域的位移量与烧伤区域的尺寸比例是否大于第一预设值；图像归一单元，图像归一单元进行白光原始图像和荧光原始图像的归一化计算；二值化处理单元，二值化处理单元用于进行图像二值化处理；灰度修正单元，灰度修正单元用于进行对荧光区域灰度图的像素点进行灰度值修正，获得荧光区域修正灰度图。
25.图像获取模块可为相机、荧光相机和tof传感器，分别进行白光原始图像、荧光原始图像和深度图像的采集获取；处理模块和叠加模块相互耦合，实现对白光原始图像、荧光原始图像和深度图像进行图像处理后进行图像叠加的功能，具体的，可实现像素点的深度系数计算；进行白光原始图像和荧光原始图像的归一化计算获得归一化融合图像；进行像素点灰度值修正，获得
荧光区域修正灰度图；将荧光区域修正灰度图与白光原始图像进行叠加，带有深度信息的融合图像；输出模块用于输出展示带有深度信息的融合图像的显示设备，使医疗工作人员可以直接的观察到融合图像信息。
26.可以理解的是：处理模块和叠加模块可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过分析系统的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。
27.进一步的，提出一种存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被调用运行时执行如上述的一种基于图像识别的烧伤检测方法，其中，存储介质可以是磁性介质，例如，软盘、硬盘、磁带；光介质例如，dvd；或者半导体介质例如固态硬盘solidstatedisk，ssd等。
28.综上所述，本发明的优点在于：利用烧伤区域的深度信息进行烧伤荧光图像的灰度调整，使荧光区域灰度图中亮度明暗变化可以更加贴合烧伤区域的组织活性状态，利于烧伤患者获得更高水平的救治，便于患者的康复。
29.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。