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肌骨超声图像特征检测及拼接算法研究

肌骨超声图像特征检测及拼接算法研究

作者：颜焕欢南方医科大学

学位级别：硕士

肌肉骨骼系统疾病的发病率正随着社会老龄化的加剧逐年上升,其发病机理复杂、疾病种类繁多,严重影响着中老年人的身心健康及日常生活。肌骨超声（musculoskeletal ultrasound,MSKUS）是目前辅助诊断肌肉骨骼系统疾病的重要手段,肌骨超... 详细信息

肌肉骨骼系统疾病的发病率正随着社会老龄化的加剧逐年上升,其发病机理复杂、疾病种类繁多,严重影响着中老年人的身心健康及日常生活。肌骨超声（musculoskeletal ultrasound,MSKUS）是目前辅助诊断肌肉骨骼系统疾病的重要手段,肌骨超声全景图像可弥补传统超声图像视野狭小的缺点,全面清晰地显示肌肉、关节等部位的体层解剖图像,有助于疾病的诊断和治疗。然而,超声图像存在散斑噪声、对比度低、伪影多等固有缺陷,以致超声图像特征难以提取。而特征检测正是肌骨超声图像拼接的关键,故如何提高肌骨超声图像特征检测的有效性及重复性具有较大的研究价值。因此,本文分别研究了基于FAST和SIFT结合的特征检测算法以及基于改进的MagicPoint和CycleGAN结合的特征检测算法。基于FAST和SIFT结合的特征检测算法（FAST-SIFT）用FAST算法检测特征点,确定特征点的坐标位置,用SIFT描述子对检测出的特征点进行描述,得到特征点及其对应的特征点描述子。然后利用最近邻与次近邻距离比值法、随机抽样一致性算法完成特征匹配,求解图像间的形变矩阵。进而根据这一几何变换关系将多幅图像映射于同一坐标系下,运用基于最大流最小割的接缝查找法、多频段融合方法实现图像拼接,得到较宽视野的肌骨超声全景图像。实验结果表明,与SIFT、SURF、ORB算法相比,FAST-SIFT算法所提取的特征点分布均匀,可检测到大部分肌纤维的端点,且匹配正确率最高。其互信息和归一化互相关系数均值均高于其他三种特征检测算法,表明其图像配准精度更高。且FAST-SIFT算法的图像拼接效果更好,没有明显的解剖结构错位、断裂、拼接不连贯等现象,过渡自然平滑,视觉误差小。基于改进的MagicPoint和CycleGAN结合的特征检测算法首先利用CycleGAN网络进行风格迁移,将合成数据集中的线形合成图像从虚拟图像域转换到肌骨超声图像域,赋予合成图像一定的超声图像特征。然后增加MagicPoint网络前端编码器的卷积层数,对MagicPoint的网络结构进行改进,使用微调后的合成数据集训练改进的网络模型,促使模型能更好的应用于肌骨超声图像的特征检测中,提取出重复率高、有效性好的特征点。实验结果表明,在所有改进的网络模型中,具有9个卷积层并运用CycleGAN进行数据增强的MagicPoint网络模型所取得的特征检测性能更好,能检测到更多肌纤维的端点,分布范围更广,且优于传统的ORB算法。但与FAST、SIFT算法相比,该模型的特征点重复率仍较低,其虽未有显著的优势,但也存在一定的竞争力,在网络架构方面还有很大的改进空间。

关键词：肌骨超声图像特征检测 FAST-SIFT 图像拼接卷积神经网络

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肌骨超声图像特征检测及拼接

中国图象图形学报 2020年第5期25卷 1032-1042页

作者：颜焕欢张培镇王伊侬李璇阳维王青南方医科大学生物医学工程学院广州510515 广东省医学图像处理重点实验室南方医科大学广州510515 南方医科大学南方医院广州510515

目的肌骨超声宽景图像易出现解剖结构错位、断裂等现象,其成像算法中的特征检测影响宽景图像的质量,也是超声图像配准、分析等算法的关键步骤,但目前仍未有相关研究明确指出适合提取肌骨超声图像特征点的算法.本文利用结合SIFT(scale i... 详细信息

目的肌骨超声宽景图像易出现解剖结构错位、断裂等现象,其成像算法中的特征检测影响宽景图像的质量,也是超声图像配准、分析等算法的关键步骤,但目前仍未有相关研究明确指出适合提取肌骨超声图像特征点的算法.本文利用结合SIFT(scale invariant feature transform)描述子的FAST(features from accelerated segment test)算法以及SIFT、SURF(speeded-up robust features)、ORB (oriented FAST and rotated binary robust independent elementaryfeatures (BRIEF))算法对肌骨超声图像序列进行图像拼接,并对各算法的性能进行比较评估,为肌骨超声图像配准、宽景成像提供可参考的特征检测解决方案.方法采集5组正常股四头肌的超声图像序列,每组再采样10幅图像.利用经典的图像拼接算法进行肌骨图像的特征检测以及图像拼接.分别利用上述4种算法提取肌骨超声图像的特征点;对特征点进行特征匹配,估算出图像间的形变矩阵;对所有待拼接的图像进行坐标变换以及融合处理,得到拼接全景图,并在特征检测性能、特征匹配性能、图像配准性能以及拼接效果等方面对4种算法进行评估比较.结果实验结果表明,与SIFT、SURF、ORB算法相比,FAST-SIFT算法所提取的特征点分布更均匀,可以检测到大部分肌纤维的端点,且特征点检测时间最短,约4 ms,其平均匹配对数最多,是其他特征检测算法的2~5倍,其互信息和归一化互相关系数均值分别为1.016和0.748,均高于其他3种特征检测算法,表明其图像配准精度更高.且FAST-SIFT算法的图像拼接效果更好,没有明显的解剖结构错位、断裂、拼接不连贯等现象.结论与SIFT、SURF、ORB算法相比,FAST-SIFT算法是更适合提取肌骨超声图像特征点的特征检测算法,在图像配准精度等方面都具有一定的优势.

关键词：肌骨超声图像特征检测特征匹配图像配准图像拼接

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脑电控制智能小车创新实训系统的设计

实验室研究与探索 2016年第9期35卷 231-234页

作者：陈妮何华光颜焕欢广西医科大学基础医学院广西南宁530021 广西大学计算机与电子信息学院广西南宁530004

基于项目教学法的理念,设计了一款单通道脑电控制智能小车的实训系统,包括:脑电信号采集单元、智能小车单元、信号预处理单元及PC机端的信号显示单元。脑电信号采集由TGAM1-R2.4A模块和无线蓝牙模块组成;智能小车由STC12C5A60S2微处理... 详细信息

基于项目教学法的理念,设计了一款单通道脑电控制智能小车的实训系统,包括:脑电信号采集单元、智能小车单元、信号预处理单元及PC机端的信号显示单元。脑电信号采集由TGAM1-R2.4A模块和无线蓝牙模块组成;智能小车由STC12C5A60S2微处理器、电机驱动模块以及无线蓝牙模块组成;信号预处理由STM32F103ZE微处理器来实现;在PC机上采用LabVIEW软件完成脑电信号的存储、显示,对脑电信号做进一步的处理并转换为智能小车的控制信号,实现对小车速度及方向的控制。该系统可用于生物医学工程专业创新实践训练课程。

关键词：脑电智能小车 LabVIEW 无线传输

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医疗器械不良事件监测及分析

中国设备工程 2022年第24期 158-160页

作者：颜焕欢甘辛黄湘岳曹尉锦广西医科大学第一附属医院广西南宁530021

目的:分析医院医疗器械不良事件发生的概况及原因,提高医疗器械不良事件监测水平,保障民众用械安全。方法:采用回顾性研究方法,对医院上报至国家医疗器械不良事件监测信息系统的63例审核通过的医疗器械不良事件进行统计描述和原因分析... 详细信息

目的:分析医院医疗器械不良事件发生的概况及原因,提高医疗器械不良事件监测水平,保障民众用械安全。方法:采用回顾性研究方法,对医院上报至国家医疗器械不良事件监测信息系统的63例审核通过的医疗器械不良事件进行统计描述和原因分析。结果:63例报告中,严重伤害事件为5例(7.94%),护理人员上报比例占60.32%,三类医疗器械有43例(68.25%),一次性使用输液器带针为8例(12.70%),占比最高。结论:医院应不断完善医疗器械不良事件监测体系,提升医生、技师、工程师的上报意识,提高有源器械不良事件上报数量。

关键词：医疗器械不良事件监测回顾性研究质量控制

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便携式无线光电容积脉搏波采集系统设计

电子测量技术 2017年第1期40卷 101-104页

作者：陈妮张国栋颜焕欢广西医科大学基础医学院南宁530021

光电容积脉搏波(PPG)可用于心血管健康状态的分析。以STM8L051F3低功耗单片机为核心,设计了一款便携式无线光电容积脉搏波采集系统。系统的信号调理电路采用轨对轨高精度低噪声运放,信号经单片机采集后通过无线蓝牙通信模块传输至PC。... 详细信息

光电容积脉搏波(PPG)可用于心血管健康状态的分析。以STM8L051F3低功耗单片机为核心,设计了一款便携式无线光电容积脉搏波采集系统。系统的信号调理电路采用轨对轨高精度低噪声运放,信号经单片机采集后通过无线蓝牙通信模块传输至PC。在PC端利用加窗快速傅里叶变换(FFT)及Rife插值算法进行脉率计算。对5名受试者的脉率进行5min的连续监测,将测试结果与美国BIOPAC公司生产的多导生理记录仪的测试结果进行比对,结果表明,脉率测量的算术平均绝对误差约为0.4BPM。该系统可进一步应用于便携式心血管健康监护仪等仪器设备中。

关键词：光电容积脉搏波 STM8L051F3 无线蓝牙 LabVIEW

普惠保险能助推乡村文化振兴吗——基于农民增收的中介效应

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贵州财经大学学报 2024年第1期 89-99页

作者：郑军易焕欢安徽财经大学金融学院安徽蚌埠233030

学界当前对乡村文化振兴的探讨多聚焦理论分析,较少从实证层面对乡村文化振兴的驱动因素和传导机制进行研究。本文构建同时包含普惠保险、农民增收和乡村文化振兴的函数模型和理论框架,推导普惠保险通过农民增收影响乡村文化振兴的路径... 详细信息

学界当前对乡村文化振兴的探讨多聚焦理论分析,较少从实证层面对乡村文化振兴的驱动因素和传导机制进行研究。本文构建同时包含普惠保险、农民增收和乡村文化振兴的函数模型和理论框架,推导普惠保险通过农民增收影响乡村文化振兴的路径。选取2013~2020年31个省份数据,构建指标体系测算乡村文化振兴指数,采用中介效应模型实证检验普惠保险对乡村文化振兴的影响效果和作用机制。研究发现:普惠保险能显著助推乡村文化振兴,农民增收在普惠保险助推乡村文化振兴中发挥中介效应,农业劳动效率提升是普惠保险促进农民增收的重要机制;普惠保险在西部地区助推乡村文化振兴的效果优于东、中部地区;普惠保险助推乡村文化振兴存在“马太效应”,乡村文化振兴程度越高,普惠保险助推乡村文化振兴的效果越好。本文结论为统筹普惠保险发展,促进农民增收,并助推乡村文化振兴提供政策启示。

关键词：普惠保险农民增收乡村文化振兴中介效应

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一种具备强度可变床尾护板的护理病床设计

中国设备工程 2023年第7期 103-105页

作者：黄湘岳卢岳锋颜焕欢陆立程甘辛广西医科大学第一附属医院广西南宁530021

近年来,康复医学在我国医院得到了广泛应用,康复医学强调患者的主动训练,以实现患者由被动型治疗到主动性康复的跨越。面对实际的康复锻炼中,患者受限于医院康复器械场地和数量的现状,为满足长期卧床患者的康复需求,本设计对普通护理病... 详细信息

近年来,康复医学在我国医院得到了广泛应用,康复医学强调患者的主动训练,以实现患者由被动型治疗到主动性康复的跨越。面对实际的康复锻炼中,患者受限于医院康复器械场地和数量的现状,为满足长期卧床患者的康复需求,本设计对普通护理病床的床尾护板进行改造,通过增设通过孔、锻炼板、弹性带的方式提供强度可变的抗阻运动,使患者可以在卧床状态下根据需要按时按量对腿部进行不同强度的康复锻炼,以促进腿部血液循环,恢复和保持腿部关节和肌肉的活力,提高患者康复锻炼的有效性和积极性,减少静脉血栓、肌肉萎缩等并发症的发生。本设计结构简单、使用方便,可以有效提升患者的医疗质量和医院的康复服务质量,并具备一定的经济效益。

关键词：护理病床床尾护板锻炼强度康复

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“三个坚持”构建党建课题研究新格局

党课 2024年第15期 57-59页

作者：蒋焕欢华北油田公司党建研究中心

近年来,华北油田公司党委(以下简称“公司党委”)坚持以党建课题为突破,以案例研究和培训实践为依托,将党建课题研究工作作为创新基层党建工作方式方法、解决基层党建理论研究和实践重点难点问题的有力抓手,将调查研究、学习培训、实践... 详细信息

近年来,华北油田公司党委(以下简称“公司党委”)坚持以党建课题为突破,以案例研究和培训实践为依托,将党建课题研究工作作为创新基层党建工作方式方法、解决基层党建理论研究和实践重点难点问题的有力抓手,将调查研究、学习培训、实践答题、成果转化等贯通起来、一体推进.

关键词：成果转化课题研究工作培训实践新格局学习培训重点难点问题党建基层党建工作

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周期驱动拉曼晶格系统中的动力学拓扑现象

物理学报 2024年第14期73卷 24-33页

作者：蔡德欢屈苏平合肥国家实验室合肥230088 中国科学院量子信息与量子科技创新研究院合肥230026 蚌埠学院蚌埠233030

基于目前超冷原子系统中模拟能带拓扑和动力学量子相变的有关实验进展,设计出一个时间周期驱动的一维拉曼晶格系统来模拟动力学拓扑现象.利用振幅周期调制的拉曼光束耦合类碱土^(171)Yb原子的{^(1)S_(0),^(3)P_(1)}能级可以实现所需要... 详细信息

基于目前超冷原子系统中模拟能带拓扑和动力学量子相变的有关实验进展,设计出一个时间周期驱动的一维拉曼晶格系统来模拟动力学拓扑现象.利用振幅周期调制的拉曼光束耦合类碱土^(171)Yb原子的{^(1)S_(0),^(3)P_(1)}能级可以实现所需要的周期驱动拉曼晶格系统.时间周期系统的单带紧束缚近似哈密顿量通过特定变换可以解析求得有效Floquet哈密顿量和微动算符(micromotion operator),从而可以在一维晶格系统中研究任意驱动频率下Floquet动力学量子相变和动力学斯格明子结构出现的条件.结果表明,拓扑非平庸的有效Floquet哈密顿量是系统出现Floquet动力学量子相变的充分不必要条件,并且可以保护Floquet微动过程中的动力学斯格明子结构.

关键词：拓扑相动力学量子相变超冷原子拉曼晶格

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