醫學影像特徵提取與導出_醫學影像的特徵提取_深度學習

1 DICOM特徵提取手藝概述

所有智能診斷系統的起點。就是在醫學影像的世界裏,DICOM文件,就像一種通用語言,每一份文件中都封裝了病人的具體信息和影像切片,而AI要想讀懂這些影像就必須先從這些文件裏提煉出關鍵的特徵,這幾乎
繼而目前的現狀是提取特徵的方法也一直在進化,早期靠工程師一點點手動設計,現在則更多地依賴深度學習模型去自動發現,由此也衍生出五花八門的工具和方法,當然沒有哪種方法是萬能的,在不同的醫療場景裏它們各有長短,怎麼選會直接影響到AI診斷的精準度,模型能否適應更多未知情況最終取決於它在臨牀上到底好不好用。
這項技巧扮演的角色大概可以進行一下分析:
頭一個作用,就是降維,因為醫學影像的數據量實在太大,維度太高,直接處理會給計算帶來不小的壓力,談到這裏,要讓模型更敏鋭些,自己就能揪出病灶的關鍵信息,也不能總指望全部依靠人工標註,畢竟想找到高質量的數據太難了,這成了一個不大不小的坎,尤其是在看那些CT和MRI影像的時候,屏幕上黑白光影閃過,特徵提取得好不好,直接決定了後面的診斷和治療方案靠不靠譜。
自主學習,效果更好。就是目前主要的路子有兩條,主要一條是靠着專家經驗的人工方法,另一條是讓機器自己學的深度學習。老辦法算得快,道理也説明白,而深度學習能看到人眼看不到的深層模式,就是特別吃標註信息,不過最近風向變了,這兩者的界限越來越模糊,開始有人把它們捏合在一起用,比如先用傳統方式處理一下圖像,再餵給深度網絡,或者用AI來優化老方法,再有就是在使用AI不斷進行自學習迭代也就

2 主流方法與設備分析

2.1 傳統特徵工程方法

傳統特徵提取方法依靠領域專家知識圖像處理科技,從DICOM影像中提取結構化特徵描述子。這些方法不需要大規模訓練數據,具有計算效率高可解釋性強的優勢,在特定醫療場景中仍具有重要價值。其核心類別包括:

  • 統計特徵:從像素強度分佈中提取均值、方差、偏度、峯度等統計量,可描述組織密度或紋理的全局特性。此類特徵計算簡單高效,對基礎病變檢測有一定價值,但表徵能力有限。
  • 頻域特徵:通過傅里葉變換、小波變換等將圖像轉換到頻率域,提取頻域能量分佈特徵。特別適用於分析週期性紋理局部結構模式,在腦電時序信號分析中表現優異。例如在EEG鑑別阿爾茨海默病研究中,SVD熵等頻域特徵對腦電信號節律異常檢測效果顯著。
  • 紋理特徵:使用灰度共生矩陣(GLCM)、局部二值模式(LBP)等方法量化組織結構的空間異質性,對腫瘤異質性組織微結構變化敏感。這些特徵在腫瘤良惡性判別中具有重要價值。
  • 形態學特徵:提取區域形狀、邊界曲率、表面粗糙度等幾何屬性,獨特適用於骨折碎片分析器官形態學研究。在Pilon骨折碎片測量中,形態學特徵幫助AI體系實現與傳統人工測量相當的精度。

表:傳統特徵提取方法對比

特徵類型

代表算法/工具

優勢

侷限性

典型應用場景

統計特徵

直方圖分析、Haralick特徵

計算簡單、結果可解釋

表徵能力有限

基礎病變篩查

頻域特徵

傅里葉變換、小波變換、SVD熵

對時序信號敏感

空間信息丟失

EEG/MEG腦電分析

紋理特徵

GLCM、LBP、Gabor濾波器

捕捉組織異質性

參數選擇依賴經驗

腫瘤良惡性判別

形態學特徵

邊緣檢測、曲率計算

幾何表達直觀

對圖像質量敏感

骨折碎片分析