基于COSFIRE滤波器的眼底微出血点检测

摘要

据估计，中国的10％的人口患有糖尿病，而且患者人数正在不断地增多。糖尿病性视网膜病变是糖尿病微血管病中突出的临床表现。而在糖尿病性视网膜病变中眼底微出血点又是出现最早的症状，它可以用检眼镜检测出来。所以我国需要建立一个大型的针对眼底疾病的筛查系统，尤其是眼底微出血点、青光眼、老年性黄斑变性的检测。由于眼底筛查具有成本低、非侵入式检测、快速等优点。因此，在早期进行眼底微出血点检测对于糖尿病性视网膜病变的诊断具有重大意义。 虽然已经提出了很多方法来自动检测眼底微出血点，但仍存在一些问题，如高误检率、高漏检率、运算复杂、光照不均、图像对比度低等问题。存在这些问题的主要原因是这些方法都是基于梯度信息的。本文选择使用COSFIRE滤波器(Combination Of Shifted Filter Response)进行眼底微出血点的自动检测，克服了以上缺点。该滤波器通过对手动选取的模板进行配置，然后便可以检测出和模板灰度结构相似正的特征点。COSFIRE滤波器设计并不复杂，包括选择性Gabor滤波器的应用、对Gabor滤波器响应的高斯模糊处理、移位处理，还有最后的加权平均计算，最后可以得出COSFIRE滤波器的响应。 本文选择眼底筛查作为糖尿病诊断依据是因为眼底检查要比CT、MRI、超声等设备更便宜，大多数人可以负担得起，因此适合大规模筛查。在本文中COSFIRE滤波器还结合了旋转不变性、尺度不变性、镜像不变性可以更有效率地检测出微出血点，降低漏检率。另外，眼底微出血点的形状各异，给研究带来难度，但COSFIRE滤波器可以根据任意形状的模板进行配置并检测出相似特征，完全克服了出血点形状各异的难点。COSFIRE滤波器可以高效率地检测出视网膜图像上的微出血点。

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摘要

Abstract

Table of Contents

Chapter 1 Introduction

1．1 The Research Background and Significance

1．1．1 The Background of Diabetes

1．1．2 Induction of Diabetic Retinopathy

1．1．3 Retinal Microbleed

1．1．4 EasyScan Scanning Laser Ophthalmoscope(SLO)

1．2 The Current Research in China and Overseas

1．3 The Research Content of the Paper

Chapter 2 Gabor Filter and COSFIRE Filter Configuration

2．1 Knowledge of Pattern Recognition

2．2 Basic Theory of Gabor Filter

2．2．1 Definition of Gabor Filter

2．2．2 Parameters Setting of Gabor Filter

2．3 The Automatic Configuration of COSFIRE Filter

2．3．1 The Introduction of COSFIRE Filter

2．3．2 The Process of COSFIRE Automatic Configuration

2．4 Blurring and Shifting

2．4．1 Gaussian Blurring Function

2．4．2 Blurring and Shifting Gabor Filter Responses

2．5 COSFIRE Filter Response

2．6 The Summary of this Chapter

Chapter 3 The Detection of Retinal Microbleeds

3．1 Microbleeds

3．1．1 The Feature of Retinal Microbleeds

3．1．2 Microbleeds Prototype Selecting

3．2 Retinal image preprocessing

3．3 The Application of Invariance

3．3．1 Rotation lnvariance

3．3．2 Scale Invariance

3．3．3 Reflection Invariance

3．4 The Application of COSFIRE Filter

3．4．1 A Structure of the Parameters Required by the COSFIRE Filter

3．4．2 COSFIRE Operator

3．5 The Summary of this Chapter

Ch apter 4 The Result Analysis and Comparison

4．1 Microbleeds Detection Result

4．2 The Summary of this Chapter

Chapter 5 Summary and Forecasting

5．1 Summary of Retinal Detection with COSFIRE Filter

5．2 The Prospect for the Future

References

Acknowledgements