[发明专利]基于异常检测和半监督的超声关键帧自主识别方法

说明书

本发明提供了一种基于异常检测和半监督的超声关键帧自主识别方法，用于识别医学超声扫查视频帧中的标准切面关键帧。首先，构建常见超声扫查部位的超声视频帧数据集；然后，采用变分自编码器对超声视频帧进行满足正态分布的编码向量提取；接着，通过无监督离群点检测方式进行超声关键帧预筛选；最后，通过标注约束相似图半监督学习方法进行视频帧低秩分解和视频帧编码向量低秩伪逆的关键帧自主识别。本发明能够解决现有关键帧识别方法对医学超声有标注数据依赖过大的问题，实现仅需少量标注视频帧的超声关键帧自主识别。

技术领域

本发明属计算机辅助诊断技术领域，具体涉及一种基于异常检测和半监督的超声关键帧自主识别方法，用于识别医学超声扫查视频帧中的标准切面关键帧。

背景技术

医疗超声是四大医学影像模态之一，鉴于医学超声的实时性、无创伤、无辐射、成本低等优势，目前已用于患者的大规模筛查。在扫查中，超声探头所获得的影像会被逐帧记录，以供医生选取符合扫查部位标准切面的关键帧，从而为患者的后续诊断提供参考。然而，现有诊查中，对含病灶的超声关键帧主要采用人工判别，但在对于庞大规模的患者诊查中，由于有经验医生人数有限，因而多数患者的超声关键帧需耗费大量时间，严重限制了诊断的时效性。为提升大规模超声筛查的时效性，现阶段的主要方式是通过计算机辅助诊断技术，对逐帧记录中的超声关键帧进行自主识别，进而为医生提供参考，减少医生在诊查中的人工判断耗时。

在医学超声标准切面的关键帧自主识别研究中，早期方法主要采用手工设计图像特征的方法，进而通过分类器对符合超声标准切面的图像进行判别，如文献Abuhamad A,Falkensammer P,Reichartseder F,et al.Automated retrieval of standarddiagnostic fetal cardiac ultrasound planes in the second trimester ofpregnancy:a prospective evaluation of software[J].Ultrasound in Obstetricsand Gynecology:The Official Journal of the International Society ofUltrasound in Obstetrics and Gynecology,2008,31(1):30-36.。随后，Ni等人在文献Ni D,Yang X,Chen X,et al.Standard plane localization in ultrasound by radialcomponent model and selective search[J].Ultrasound in medicinebiology,2014,40(11):2728-2742.中通过基于径向分量模型的选择性搜索方法，自动定位超声图像中胎儿腹部的标准切面。对于胎儿面部的标准切面，Lei等人在文献Lei B,Tan E L,Chen S,etal.Automatic recognition of fetal facial standard plane in ultrasound imagevia fisher vector[J].PloS one,2015,10(5):e0121838.中进一步通过Fisher vector对超声图像特征进行提取，实现对胎儿面部标准切面的自动识别。然而，上述方法均要求对超声图像特征进行手工设计，在实现过程中对专家知识具有过高的依赖性，在个体差异较大的众多产检对象中难以推广。