OCTA图像中视网膜血管及特征点智能检测系统的设计与实现

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视网膜是眼睛内部的重要组成结构,视网膜血管的异常变化与眼部疾病和部分全身性疾病息息相关。分析视网膜血管系统的特征不仅有利于疾病的诊断和治疗,而且对维护人体眼部健康和提高患者生活质量具有重要价值与意义。光学相干断层扫描血管造影(Optical Coherence Tomography Angiography,OCTA)是一种新型的、非侵入性的成像技术,在无需造影剂的情况下即可生成各个视网膜层和脉络膜层的数据。对OCTA图像中的视网膜血管进行检测和分析有利于眼部疾病的诊断和评估。视网膜血管图像中的特征点(分叉点和交叉点)是血管网络的特殊标志,可应用于疾病预测、图像配准、图像拼接等方面。然而,与OCTA图像中视网膜血管及其特征点检测相关的研究还较少。为充分利用OCTA图像中的血管特征信息,本文对以下内容展开了研究:(1)提出了一种基于ResNeSt和通道-空间注意力的OCTA图像视网膜血管分割模型ResNeSt-CSAM。该模型以ResNeSt模块为基础组件构造了一个编码-解码网络,并将通道-空间注意力模块CSAM连接在编码器之后。考虑到分割数据集中不同标注水平的数据标签,ResNeSt-CSAM模型设有多个输出,并根据分割任务的需求为各个输出赋予不同的损失权重。在实验部分,将ResNeSt-CSAM与多种优秀的分割模型进行对比,实验结果表明ResNeSt-CSAM具有最优的分割性能。(2)构建了一个专用的OCTA数据集,该数据集中的每张图像均手工标注了血管分叉点和交叉点。然后,提出了一种基于Center Net的方法来对视网膜血管特征点同时进行检测与分类。该方法将注意力模块Attention Gate引入堆叠沙漏网络中以提高检测性能。为评估血管特征点坐标的准确性,提出了新的评价指标,用血管特征点之间的欧氏距离替换了常规目标检测评价指标中两个边界框的交并比。(3)基于OCTA图像视网膜血管分割模型和血管特征点检测模型,设计并实现了一个用户界面友好且操作方便的智能检测系统。该系统能为医生提供可视化的血管分割和血管特征点检测结果,有利于诊断效率的提高。
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