没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
基于FPGA的乳腺X线照片CAD系统
© 2013由Elsevier B.V.发布。由美国应用科学研究所负责选择和/或同行评审可在www.sciencedirect.com在线获取ScienceDirectAASRI Procedia 4(2013)90 - 952013年AASRI智能系统与控制基于FPGA蒂亚戈Dócussea *,Alexandre C. R.达席尔瓦·阿列迪尔·S.佩雷拉b,诺里安·马兰盖洛ba圣保罗州立大学,Av. Brasil,56,Centro,Ilha Solteira/SP,15385-000,巴西b圣保罗州立大学,R。Cristóvão Colombo,2265,Jardim Nazareth,15054-000,Brazil摘要本文介绍了一种计算机辅助诊断(CAD)系统,该系统可以自动将数字乳腺X线照片上检测到的微钙化分类为Michèle Le Gal提出的五种类型之一,这是一种分类方案,允许放射科医生在不需要手术的情况下确定乳腺肿瘤是否为恶性。开发的系统使用小波和人工神经网络(ANN)的组合,并在Altera DE 2 -115开发套件上执行,该套件包含现场可编程门阵列(FPGA),使系统更小,更便宜,更节能。结果表明,该系统能够正确分类96.67%的测试样本,这可以作为第二意见,由放射科医生在乳腺癌的早期诊断。© 2013作者。由Elsevier B. V.在CC BY-NC-ND许可下开放获取。由美国应用科学研究所负责选择和/或同行评审关键词:图像分类;肿瘤检测;乳腺X线摄影;嵌入式软件;* 通讯作者。联系电话:+55-17-33210070。电子邮件地址:tiagodocusse@gmail.com。2212-6716 © 2013作者由Elsevier B. V.在CC BY-NC-ND许可下开放获取。美国应用科学研究所负责的选择和/或同行评审doi:10.1016/j.aasri.2013.10.015蒂亚戈Dócusse等人/ AASRI Procedia 4(2013)90911. 介绍计算机辅助诊断系统已经建立,以帮助医生诊断疾病,提高病人的生活质量。乳腺癌是一种疾病,是世界各地许多妇女的死因[1],CAD系统的开发可以帮助医生早期发现它,这是减少因这种疾病死亡的人数的最佳方法[2]。可以开发用于乳腺癌早期检测的CAD系统,以检测和分类微钙化,即可能存在于乳腺组织中的小钙积聚,并且是在可触及检查中不可感知的肿瘤的第一个迹象[3]。1.1. Le Gal分类方案为了帮助放射科医生判断肿瘤是否为恶性,Michèle Le Gal开发了一种在欧洲广泛使用的分类方案[4][5],将微钙化分为五种类型,根据这些元素的数量和类型,放射科医生可以在不需要手术的情况下判断肿瘤是否为恶性。避免其并发症并减少复发治疗的需要[2]。该分类方案基于微钙化的形态学,图1 [6]显示了五种类型中每种类型的微钙化样本。这些类型之间的主要区别是I型微钙化是圆形的,但其内部未填充; II型和IV型微钙化也是圆形的,但其内部填充,它们之间的区别是边界的光滑度(II型的边缘光滑,IV型的边缘粗糙); III型的微钙化非常小,V型的微钙化呈蠕虫状。表1显示了根据Le Gal [6]的分类,与每种类型相关的恶性肿瘤的百分比。(a)(b)(c)(d)(e)图1根据Le Gal分类方案的微钙化类型(a)I型;(b)II型;(c)III型;(d)IV型;(e)V型。表1。与每种类型微钙化相关的恶性肿瘤百分比。类型恶性肿瘤我0%的百分比II百分之二十二III百分之四十IV百分之六十六V百分百92蒂亚戈Dócusse等人/ AASRI Procedia 4(2013)90图二.设计的硬件组件。1.2. 相关工作在乳腺癌检测领域已经发表了几篇论文,并且已经使用了几种工具来为CAD系统提供一种帮助医生早期检测这种疾病的方法,如小波变换[7],ANN [8-9],金字塔可控变换[10]和支持向量机[11-13]。这些CAD系统的主要缺点是没有一个将微钙化分为Michèle Le Gal提出的五种类型。Pereira提出了一种方法[6],该方法使用Hough变换根据该分类方案对其进行分类,但其对II型和IV型微钙化的分类并不理想。2. 方法说明本文所开发的CAD系统是一个嵌入式系统,其软件采用C++编程语言开发,硬件采用Altera SOPCBuilder设计。硬件使用Altera Quartus 12.1软件进行编译,并使用Altera DE 2 -115开发板进行编程。图2显示了所设计硬件的组成部分。硬件的CPU组件是Altera Nios II软件处理器,它使用板上的SDRAM作为其复位向量和异常向量,包含128MB内存。有一个并行端口,用于与四个按钮进行用户交互。主板上还有一个安全磁盘(SD)读卡器和一个液晶显示器(LCD),用于向用户显示消息。为了使用该系统,用户将包含要在SD卡读卡器上处理的图像的SD卡插入,并使用板上的按钮选择他想要处理的图像。一旦用户选择了一个图像,它是由我们的CAD系统的软件部分,其图表显示在图3中进行处理。LCD显示处理进度,并在完成时警告用户。图三.软件逻辑模式。我们的CAD系统的软件部分由六个步骤组成,前三个步骤是对我们自己开发的先前系统的修改[14],但对用于检测输入图像上的微钙化的区域生长算法进行了调整,因此我们的算法不使用递归解决方案,而是控制自己的待分析像素堆栈此修改导致内存减少73%蒂亚戈Dócusse等人/ AASRI Procedia 4(2013)9093使用和减少40%的时间需要处理的图像相比,前一种算法,这是总是可取的,因为设备上的发展与更少的内存比普通计算机。在“特征提取”步骤中,系统从每个微钙化中提取四个特征,以便将微钙化与五种类型区分开来:区域(III型微钙化非常小),平均灰度值(I型微钙化的平均灰度值低于其他微钙化),根据[14]计算平滑指数(以区分微钙化与II型和IV型),以及微钙化的长度和宽度之间的比率(V型微钙化是唯一不具有圆形形状的微钙化)。为了计算微钙化的长度,我们创建了一个算法,该算法检测两个像素之间的最长欧几里得距离(长度),然后计算宽度作为两个像素之间在垂直于计算长度的方向上的最长距离。在“分类器”步骤中,系统使用上一步骤中提取的四个特征作为多层ANN的输入,该多层ANN在其输入层上具有四个神经元(每个特征一个),在隐藏层上具有十二个神经元,在输出层上具有五个神经元(每种类型的微钙化一个)。使用八十(80)个微钙化模拟样本作为学习集(每种类型十六个),使用反向传播学习算法对ANN进行训练。面积小于5的微钙化被认为是假阳性[15]。结果以可扩展标记语言(XML)文件的形式写入连接到板的SD卡的根上,该文件包含识别、提取特征值和每个微钙化的最终分类。带有自动标记的微钙化的图像也写在SD卡的根上,以便用户更容易识别XML文件中的每个微钙化。图4显示了自动标记微钙化的图像示例,图5显示了在AlteraDE 2 - 115板上运行的CAD系统。见图4。自动标记微钙化的输出图。图五. Altera DE 2 -115板,执行中的拟议系统。3. 结果我们使用来自个人数据库的14张图像来测试我们的系统,每张图像都包含基于真实图像的每种类型的微钙化的模拟样本,以及高频对象和血管的模拟,以分析误报的检测,从而产生70张微钙化图像,每张图像都与学习集上的图像不同此外,我们使用SciLab添加高斯94蒂亚戈Dócusse等人/ AASRI Procedia 4(2013)90噪声对这些图像,导致210图像来测试我们的系统。我们将所有测试图像保存在SD卡上,将其连接到板上,处理每张图像并收集数据。表2显示了成功和未成功分类为Le Gal分类方案五种类型之一的微钙化百分比。表2.成功和未成功分类类型成功分类分类不成功我百分百4.76%II85.71%0.00%III百分之九十七点六二2.38%IV百分百0.00%V百分百4.76%结果表明,该系统能够成功地从所有类型的微钙化分类。在我们的测试过程中,系统没有检测到假阳性。此外,在每个测试图像中,检测到所有微钙化,尽管在这些图像上添加了噪声。每个图像平均需要大约2.7秒来处理,并且在Altera DE 2 -115板上执行系统时没有发现任何缺点,因此提供了一种选择,可以创建比在常规计算机上执行更便宜,更小[16]和更节能的CAD系统[16-17]。4. 结论本文提出的系统能够成功地从Michèle Le Gal提出的五种类型中对微钙化进行分类,并且使用AlteraDE 2 -115和Altera Nios II处理器使得开发成为可能。我们现在正在尝试获取更多的乳房X光照片图像,以进一步分析我们的系统。确认这项工作是在CNPq(国家科学和技术发展委员会)N进程的财政支持下进行的。309023/2012-2。引用[1] 国际癌症研究机构,“Globocan 2008:国家快速统计”,2010年。[2] 世界卫生组织,2008年世界癌症报告,世界卫生组织,里昂,2008年。[3] C. S. Huang和C. Y.等,[4] M. LE GAL,D. PELLIER,和G. CHAVANNE,蒂亚戈Dócusse等人/ AASRI Procedia 4(2013)9095[5] F. ZANCA和D. P.等人Chakraborty,[6] A. S. PEREIRA,Processamento de imagens medicas utilizando transformada de Hough,Ph.D.圣保罗大学,1995年。[7] C. B. R FERREIRA和D. L.刘晓波,[8] A. P. DHAWAN和Y. S.等,[9] R. R. Hernández-CISNEROS和H. T. Terashima-MARKIN,“进化神经网络应用于数字乳腺X线照片中微钙化簇的分类”,IEEE进化计算大会,温哥华,2006年,第100页。2459-2466[10] A. B.胡丁湾W. H. NG和D. ABBOTT,“乳房X光检查中微钙化分类的多方向和多分辨率特征研究”,第七届智能传感器、传感器网络和信息处理国际会议,2011年,第100页。52比57[11] A. TIRTAJAYA和D. SANTIKA,[12] J.DHEEBA和T. SELVI,“使用svm分类器对恶性和良性微钙化进行分类”,电气和计算机技术新兴趋势国际会议,2011年,pp. 686-690.[13] S. LAHMIRI和M. BOUKADOUM,[14] T. A. DOWESSE和A. S.等人PEREIRA,[15] A. M. SCARANELO,[16] J. U. CHO和S. H.等人Jin,172比177[17] C. TTOFIS和T. THEOCHARIDES,703-708
下载后可阅读完整内容,剩余1页未读,立即下载
![rar](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083606.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://profile-avatar.csdnimg.cn/default.jpg!1)
cpongm
- 粉丝: 4
- 资源: 2万+
上传资源 快速赚钱
我的内容管理 收起
我的资源 快来上传第一个资源
我的收益
登录查看自己的收益我的积分 登录查看自己的积分
我的C币 登录后查看C币余额
我的收藏
我的下载
下载帮助
![](https://csdnimg.cn/release/wenkucmsfe/public/img/voice.245cc511.png)
会员权益专享
最新资源
- 京瓷TASKalfa系列维修手册:安全与操作指南
- 小波变换在视频压缩中的应用
- Microsoft OfficeXP详解:WordXP、ExcelXP和PowerPointXP
- 雀巢在线媒介投放策划:门户网站与广告效果分析
- 用友NC-V56供应链功能升级详解(84页)
- 计算机病毒与防御策略探索
- 企业网NAT技术实践:2022年部署互联网出口策略
- 软件测试面试必备:概念、原则与常见问题解析
- 2022年Windows IIS服务器内外网配置详解与Serv-U FTP服务器安装
- 中国联通:企业级ICT转型与创新实践
- C#图形图像编程深入解析:GDI+与多媒体应用
- Xilinx AXI Interconnect v2.1用户指南
- DIY编程电缆全攻略:接口类型与自制指南
- 电脑维护与硬盘数据恢复指南
- 计算机网络技术专业剖析:人才培养与改革
- 量化多因子指数增强策略:微观视角的实证分析
资源上传下载、课程学习等过程中有任何疑问或建议,欢迎提出宝贵意见哦~我们会及时处理!
点击此处反馈
![](https://img-home.csdnimg.cn/images/20220527035711.png)
![](https://img-home.csdnimg.cn/images/20220527035711.png)
![](https://img-home.csdnimg.cn/images/20220527035111.png)
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
![](https://csdnimg.cn/release/wenkucmsfe/public/img/green-success.6a4acb44.png)