一种嵌入式眼底病变自动识别系统技术方案

本发明专利技术公开了一种嵌入式眼底病变自动识别系统，一种嵌入式眼底病变自动识别系统，包括嵌入式眼底相机和互联网服务器，该嵌入式眼底相机包括光路、电荷耦合器件图像传感器、存储器、显示设备、控制机构、CPU和嵌入式GPU图形处理器；光路用于对患者眼底进行扫描，并进行拍照捕捉，获取患者眼底图像，通过电荷耦合器件图像传感器传入CPU进行处理；其特征在于：CPU用于对收到的患者眼底图像信号进行预处理和图像参数向量的提取；CPU将提取的患者眼底图像参数向量与设置的标准图像参数向量进行比较，以判断患者眼底图像是否满足规定的要求，如果比较结果不满足设定值时，则输出控制信号到控制机构；本发明专利技术可广泛应用在家庭、医院、养老院等场合。

【技术实现步骤摘要】
一种嵌入式眼底病变自动识别系统
本专利技术涉及眼底相机，具体涉及一种嵌入式眼底病变自动识别系统。
技术介绍
眼底相机适用于眼科中眼底大范围的视网膜放大成像以及视网膜荧光素血管照相。传统的眼底相机体积较大，成本较高，需要固定在设定的位置上才可以使用，并且多数眼底相机基于离轴光路设计，视场角小，导致操作复杂，所以只能是专业人员给患者进行拍照检查，专业人员需要通过长期的培训，培训的费用很高，还要结合丰富的临床经验，才能给患者做出准确和详细的诊断结构。并且，传统的诊疗过程中，都必须病人到医院进行检查，然而很多眼病患者，由于身体的原因或地处偏僻的原因不能到医院就诊，这就影响了很多患者的诊断和治疗。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供基于嵌入式开发和图像识别技术的一种嵌入式眼底病变自动识别系统。为了解决上述技术问题，根据本专利技术的技术方案，一种嵌入式眼底病变自动识别系统，包括嵌入式眼底相机和互联网服务器，该嵌入式眼底相机包括光路、电荷耦合器件图像传感器、存储器、显示设备、控制机构、CPU和嵌入式GPU图形处理器；光路用于对患者眼底进行扫描，并进行拍照捕捉，获取患者眼底图像，输出到电荷耦合器件图像传感器；电荷耦合器件图像传感器用于将患者眼底图像转化为数字信号，并传入CPU进行处理；存储器用于数据存储；显示设备4用于对数据进行显示；其特征在于：CPU用于对收到的患者眼底图像信号进行预处理和图像参数向量的提取，并将提取图像参数向量与设置在存储器中的标准图像参数向量进行比较，以判断患者眼底图像的采集效果是否满足规定的要求，如果比较结果不满足设定值时，则输出控制信号到控制机构；如果比较结果满足设定值时，则保存患者眼底图像，并将患者眼底图像输出到嵌入式GPU图形处理器中；控制机构根据收到的控制信号，调整光路的拍摄参数；嵌入式GPU图形处理器根据收到的患者眼底图像进行患者眼底图像特征向量的提取，并将患者眼底图像特征向量分别与存储器中存储的正常眼底图像特征向量和病变眼底图像特征向量进行比较分析，判断该患者眼底是否有病变以及眼底病变类型。根据本专利技术所述的嵌入式眼底病变自动识别系统的优选方案，所述光路中设置有物镜、LEDs灯环、可变光阑和聚焦透镜；物镜对患者眼底进行扫描，并进行拍照捕捉，获取患者眼底图像，通过聚焦透镜传输到电荷耦合器件图像传感器；可变光阑用于对光束进行调节；LEDs灯环用于提供光源。根据本专利技术所述的嵌入式眼底病变自动识别系统的优选方案，嵌入式GPU图形处理器内部署有卷积神经网络模型，并实现卷积神经网络模型的识别功能，该卷积神经网络模型包括输入层、隐藏层、全连接层和输出层；输入层用于读出图像信号，并输出到第一隐藏层；第一隐藏层进行卷积运算，并将卷积运算结果输出到第二隐藏层；第一隐藏层由若干个特征映射组成，每个特征映射由若干个神经元组成，每个神经元指定一个接受域；第二隐藏层实现子抽样和局部平均计算，并将结果输出到第三隐藏层；第二隐藏层由若干个特征映射组成，每个特征映射由若干个神经元组成；第三隐藏层用于进行第二次卷积运算，并将结果输出到第四隐藏层；第三隐藏层由若干个特征映射组成，每个特征映射由若干个神经元组成；第四隐藏层用于进行第二次子抽样和局部平均计算，并将结果输出到第五隐藏层；第四隐藏层由若干个特征映射组成，每个特征映射由若干个神经元组成；第五隐藏层用于进行第三次卷积运算，并将结果输出到全连接层；第五隐藏层由若干个神经元组成，每个神经元指定一个接受域；最后是全连接层和输出层，并输出特征向量。本专利技术所述的一种嵌入式眼底病变自动识别系统的显著优点是：本专利技术能够实现患者自己给自己眼底拍照片，能够自动判断所拍照片是否满足规定的要求，从而拍出合格的照片，并可对眼底病变自动识别，解决了患者必须到医院才能检查的不便，可广泛应用在家庭、医院、学校、养老院等场合。附图说明图1是本专利技术所述的一种嵌入式眼底病变自动识别系统的结构示意图。图2是本专利技术所述的卷积神经网络模型的结构示意图。具体实施方式参见图1和图2，一种嵌入式眼底病变自动识别系统，包括嵌入式眼底相机和互联网服务器7，该嵌入式眼底相机包括光路1、电荷耦合器件图像传感器8、存储器5、显示设备4、控制机构2、CPU3和嵌入式GPU图形处理器6；光路1用于对患者眼底进行扫描，并进行拍照捕捉，获取患者眼底图像，输出到电荷耦合器件图像传感器8；电荷耦合器件图像传感器8用于将患者眼底图像转化为数字信号，并传入CPU3进行处理；存储器5用于数据存储；显示设备4用于对数据进行显示；光路用于对患者眼底进行扫描，并进行拍照捕捉，获取患者眼底图像，输出到电荷耦合器件图像传感器8。所述光路1中设置有物镜11、表面安装型LEDs灯环12、可变光阑13和聚焦透镜14；物镜11对患者眼底进行扫描，并进行拍照捕捉，获取患者眼底图像，通过聚焦透镜14传输到电荷耦合器件图像传感器8；可变光阑13用于对光束进行调节；LEDs灯环12用于提供光源。电荷耦合器件图像传感器用于将患者眼底图像转化为数字信号，并传入CPU3进行处理；CPU3对收到的患者眼底图像信号进行预处理，并提取图像参数向量，比如亮度、对比对、清晰度、是否有杂光、被测目标是否在图像中心等；CPU3将提取的图像参数向量与设置在存储器5的标准图像参数向量进行比较，以判断患者眼底图像的采集效果是否满足规定的要求，如果比较结果不满足设定值时，则输出控制信号到控制机构2；控制信号包括光路位置控制信号、红外线光源控制信号、光阑控制信号以及变焦控制信号等。如果比较结果满足设定值时，则将患者眼底图像输出至嵌入式GPU图形处理器6；并保存患者眼底图像到存储器5和通过网络连接将患者眼底图像上传到互联网服务器7，以实现远程诊断；控制机构根据收到的控制信号，调整光路拍摄参数，包括光路位置、焦距、光圈、红外线光源强度、快门速度等。嵌入式GPU图形处理6根据收到的患者眼底图像进行患者眼底图像特征向量的提取，并将患者眼底图像特征向量分别与存储的正常眼底图像特征向量和病变眼底图像特征向量进行比较分析，判断该患者眼底是否有病变以及眼底病变类型。其中，嵌入式GPU图形处理器内部署并计算卷积神经网络模型，该卷积神经网络模型包括输入层、隐藏层、全连接层和输出层；隐藏层包括第一隐藏层至第五隐藏层。输入层用于读出图像信号，并输出到第一隐藏层；第一隐藏层进行卷积运算，并将卷积运算结果输出到第二隐藏层；第一隐藏层由若干个比如8至20个特征映射组成，每个特征映射由若干个神经元组成，比如28×28个神经元组成，每个神经元指定一个5×5的接受域。第二隐藏层实现子抽样和局部平均计算，并将结果输出到第三隐藏层；第二隐藏层由若干个比如8至20个特征映射组成，每个特征映射由若干个比如14×14个神经元组成；每个神经元具有一个2×2的接受域，一个可训练偏置和simoid激活函数；可训练系数和偏置控制神经元的操作点。第三隐藏层用于进行第二次卷积运算，并将结果输出到第四隐藏层；第三隐藏层由若干个比如20至30个特征映射组成，每个特征映射由若干个比如10×10个神经元组成；该隐藏层中的每个神经元可能具有和下一个隐藏层几个特征映射相连的突触连接。第四隐藏层用于进行第二次子抽样和局部平均计算，并将结果输出到第五隐藏层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种嵌入式眼底病变自动识别系统，包括嵌入式眼底相机和互联网服务器，该嵌入式眼底相机包括光路(1)、电荷耦合器件图像传感器(8)、存储器(5)、显示设备(4)、控制机构(2)、CPU(3)和嵌入式GPU图形处理器(6)；光路(1)用于对患者眼底进行扫描，并进行拍照捕捉，获取患者眼底图像，输出到电荷耦合器件图像传感器(8)；电荷耦合器件图像传感器(8)用于将患者眼底图像转化为数字信号，并传入CPU(3)进行处理；存储器(5)用于数据存储；显示设备4用于对数据进行显示；其特征在于：CPU(3)用于对收到的患者眼底图像信号进行预处理和图像参数向量的提取；CPU(3)将提取的患者眼底图像参数向量与设置的标准图像参数向量进行比较，以判断患者眼底图像是否满足规定的要求，如果比较结果不满足设定值时，则输出控制信号到控制机构(2)；如果比较结果满足设定值时，则保存患者眼底图像，并将患者眼底图像输出到嵌入式GPU图形处理器(6)；控制机构根据收到的控制信号，调整光路拍摄参数；嵌入式GPU图形处理器(6)根据收到的患者眼底图像进行患者眼底图像特征向量的提取，并将患者眼底图像特征向量分别与存储器中存储的正常眼底图像特征向量和病变眼底图像特征向量进行比较分析，判断该患者眼底是否有病变以及眼底病变类型。...

【技术特征摘要】
1.一种嵌入式眼底病变自动识别系统，包括嵌入式眼底相机和互联网服务器，该嵌入式眼底相机包括光路(1)、电荷耦合器件图像传感器(8)、存储器(5)、显示设备(4)、控制机构(2)、CPU(3)和嵌入式GPU图形处理器(6)；光路(1)用于对患者眼底进行扫描，并进行拍照捕捉，获取患者眼底图像，输出到电荷耦合器件图像传感器(8)；电荷耦合器件图像传感器(8)用于将患者眼底图像转化为数字信号，并传入CPU(3)进行处理；存储器(5)用于数据存储；显示设备4用于对数据进行显示；其特征在于：CPU(3)用于对收到的患者眼底图像信号进行预处理和图像参数向量的提取；CPU(3)将提取的患者眼底图像参数向量与设置的标准图像参数向量进行比较，以判断患者眼底图像是否满足规定的要求，如果比较结果不满足设定值时，则输出控制信号到控制机构(2)；如果比较结果满足设定值时，则保存患者眼底图像，并将患者眼底图像输出到嵌入式GPU图形处理器(6)；控制机构根据收到的控制信号，调整光路拍摄参数；嵌入式GPU图形处理器(6)根据收到的患者眼底图像进行患者眼底图像特征向量的提取，并将患者眼底图像特征向量分别与存储器中存储的正常眼底图像特征向量和病变眼底图像特征向量进行比较分析，判断该患者眼底是否有病变以及眼底病变类型。2.根据权利要求1所述的一种嵌入式眼底相机，其特征在于：所述光路(1)中设置有物镜(11...

【专利技术属性】
技术研发人员：冉恒，宋鹏云，刘阳辉，隗征，周航，张寅睿，杨鹏飞，虎帅柯，郭子铭，韩柯，
申请(专利权)人：西南民族大学，
类型：发明
国别省市：四川,51