KR102562741B1 - Method and apparatus for diagnosing malaria infection from red blood cells using artificial intelligence - Google Patents
Method and apparatus for diagnosing malaria infection from red blood cells using artificial intelligence Download PDFInfo
- Publication number
- KR102562741B1 KR102562741B1 KR1020220124650A KR20220124650A KR102562741B1 KR 102562741 B1 KR102562741 B1 KR 102562741B1 KR 1020220124650 A KR1020220124650 A KR 1020220124650A KR 20220124650 A KR20220124650 A KR 20220124650A KR 102562741 B1 KR102562741 B1 KR 102562741B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- blood cell
- image
- images
- malaria
- malaria infection
- Prior art date
Links
- 201000004792 malaria Diseases 0.000 title claims abstract description 174
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 title claims abstract description 144
- 210000003743 erythrocyte Anatomy 0.000 title claims abstract description 132
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 74
- 210000000601 blood cell Anatomy 0.000 claims abstract description 128
- 238000010186 staining Methods 0.000 claims abstract description 61
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 claims description 41
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 claims description 11
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 5
- 238000013135 deep learning Methods 0.000 claims description 4
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 claims description 4
- 208000009182 Parasitemia Diseases 0.000 claims description 3
- 208000030852 Parasitic disease Diseases 0.000 claims description 3
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 29
- 241000894007 species Species 0.000 description 25
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 23
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 15
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 9
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 description 8
- YQGOJNYOYNNSMM-UHFFFAOYSA-N eosin Chemical compound [Na+].OC(=O)C1=CC=CC=C1C1=C2C=C(Br)C(=O)C(Br)=C2OC2=C(Br)C(O)=C(Br)C=C21 YQGOJNYOYNNSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 8
- RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 3,7-bis(dimethylamino)phenothiazin-5-ium Chemical compound C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 7
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 description 7
- 244000045947 parasite Species 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 238000013136 deep learning model Methods 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 238000011120 smear test Methods 0.000 description 4
- 241000223960 Plasmodium falciparum Species 0.000 description 3
- 241000223821 Plasmodium malariae Species 0.000 description 3
- 206010035501 Plasmodium malariae infection Diseases 0.000 description 3
- 241001505293 Plasmodium ovale Species 0.000 description 3
- 206010035502 Plasmodium ovale infection Diseases 0.000 description 3
- 241000223810 Plasmodium vivax Species 0.000 description 3
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 3
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 3
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 3
- 241000282693 Cercopithecidae Species 0.000 description 2
- 206010037660 Pyrexia Diseases 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000013527 convolutional neural network Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 2
- 208000035473 Communicable disease Diseases 0.000 description 1
- 102000001554 Hemoglobins Human genes 0.000 description 1
- 108010054147 Hemoglobins Proteins 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000034994 death Effects 0.000 description 1
- 231100000517 death Toxicity 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 1
- 230000002163 immunogen Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 238000003058 natural language processing Methods 0.000 description 1
- 239000013610 patient sample Substances 0.000 description 1
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
- 230000007723 transport mechanism Effects 0.000 description 1
- 210000003934 vacuole Anatomy 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
- G06T7/0012—Biomedical image inspection
-
- G06T5/004—
-
- G06T5/005—
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T5/00—Image enhancement or restoration
- G06T5/40—Image enhancement or restoration using histogram techniques
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/10—Segmentation; Edge detection
- G06T7/11—Region-based segmentation
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/10—Segmentation; Edge detection
- G06T7/136—Segmentation; Edge detection involving thresholding
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/90—Determination of colour characteristics
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
- G06V20/00—Scenes; Scene-specific elements
- G06V20/60—Type of objects
- G06V20/69—Microscopic objects, e.g. biological cells or cellular parts
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
- G06T2207/20—Special algorithmic details
- G06T2207/20084—Artificial neural networks [ANN]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/30—Against vector-borne diseases, e.g. mosquito-borne, fly-borne, tick-borne or waterborne diseases whose impact is exacerbated by climate change
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
Abstract
본 개시의 일 실시예에 따른 말라리아 감염 자동 진단 장치는 적혈구 검체를 염색하여 상기 적혈구 검체 중 적어도 일부에 대한 혈구 이미지를 획득하고, 획득된 혈구 이미지 중 비정상 염색 이미지를 제외한 염색성 높은 혈구 이미지를 식별하고, 인공지능을 통해 식별된 혈구 이미지 중 말라리아 감염 이미지를 식별하고, 및 말라리아 감염 이미지 중 감염된 말라리아의 종을 구분하는 프로세서; 및 구분된 감염된 말라리아의 종을 표시하고, 식별된 말라리아 감염 이미지에 기초하여 말라리아 감염율을 표시하고, 및 감염된 말라리아의 종과 감염율에 기초하여 소정의 레벨 기준에 따라 적혈구 검체에 대응되는 환자의 상태를 표시하는 디스플레이를 포함한다. An apparatus for automatically diagnosing malaria infection according to an embodiment of the present disclosure includes staining a red blood cell sample to obtain a blood cell image for at least a portion of the red blood cell sample, identifying highly stained blood cell images excluding abnormal staining images among the acquired blood cell images, and , a processor for identifying malaria infection images among blood cell images identified through artificial intelligence, and classifying infected malaria species among malaria infection images; and displaying the species of infected malaria, displaying the malaria infection rate based on the identified malaria infection image, and displaying the patient's condition corresponding to the red blood cell sample according to a predetermined level standard based on the infected species and infection rate of malaria. Includes a display that shows
Description
본 개시는 적혈구 검체에서 말라리아 감염을 인공지능을 통해 정밀하게 진단하고 이를 사용자가 인지하기 용이하도록 표시하는 말라리아 감염 진단 방법 및 장치에 관한 것이다. The present disclosure relates to a malaria infection diagnosis method and apparatus for precisely diagnosing malaria infection in a red blood cell sample through artificial intelligence and displaying the result for easy recognition by a user.
말라리아는 세계 3대 감염질환으로서 매년 40만명의 사망자를 발생시키는 감염병이다. 말라리아 감염 진단을 위해서는 적혈구를 현미경으로 검경하여 판단해야 하는데, 숙련자의 육안으로 일일이 말라리아 감염 여부를 판단하는 것이 불편할 뿐 아니라 소요 시간도 오래 걸리며 감염율을 명확히 도출하는데도 한계가 있다. 또한 검사자의 숙련도도 차이가 있어서 검사자의 숙련도에 따라 말라리아 감염 진단 검사 결과가 달라지는 문제도 발생하며 동일한 검사자라 하더라도 검사자의 컨디션에 따라서도 그 때 그 때 검사 결과가 달라지기도 한다. Malaria is one of the world's three leading infectious diseases and causes 400,000 deaths every year. In order to diagnose malaria infection, it is necessary to examine red blood cells under a microscope to determine whether or not they are infected with malaria. In addition, there is a problem that the test result for malaria infection diagnosis is different depending on the tester's skill level due to the difference in the skill level of the tester, and even if the tester is the same, the test result may be different depending on the tester's condition.
말라리아 감염의 신속 정확한 판단을 위해 적혈구 검체 전체 중 적어도 일부에 대한 이미지 프로세싱과 인공지능을 통해 말라리아 감염율과 말라리아 종을 검출하고 이를 표시하는 신속한 방법과 장치가 필요하다. For rapid and accurate determination of malaria infection, rapid methods and devices that detect and display malaria infection rates and malaria species through image processing and artificial intelligence of at least a portion of the entire red blood cell sample are needed.
본 개시의 일 실시예에 따른 말라리아 감염 자동 진단 방법은 적혈구 검체의 적어도 일부를 도말, 고정 및 염색하여 상기 적혈구 검체의 적어도 일부의 혈구 이미지를 획득하는 단계를 포함한다. 또한, 일 실시예에 따른 말라리아 감염 자동 진단 방법은 획득된 혈구 이미지 중 비정상 염색 이미지를 제외한 염색성 높은 혈구 이미지를 식별하는 단계를 포함한다. 일 실시예에 따른 말라리아 감염 자동 진단 방법은 인공지능을 통해 식별된 혈구 이미지 중 말라리아 감염 이미지를 식별하는 단계를 포함한다. 일 실시예에 따른 말라리아 감염 자동 진단 방법은 말라리아 감염 이미지 중 감염된 말라리아의 종을 구분하여 표시하는 단계를 포함한다. 일 실시예에 따른 말라리아 감염 자동 진단 방법은 또한 식별된 말라리아 감염 이미지에 기초하여 사용자 출력 인터페이스에 말라리아 감염율을 표시하는 단계, 및 감염된 말라리아의 종과 상기 감염율에 기초하여 소정의 레벨 기준에 따라 적혈구 검체에 대응되는 환자의 상태를 사용자 출력 인터페이스에 표시하는 단계를 포함한다. A method for automatically diagnosing malaria infection according to an embodiment of the present disclosure includes obtaining a blood cell image of at least a portion of a red blood cell sample by smearing, fixing, and staining at least a portion of the red blood cell sample. Also, the method for automatically diagnosing malaria infection according to an embodiment includes identifying blood cell images with high staining, excluding abnormal staining images, among the obtained blood cell images. A method for automatically diagnosing malaria infection according to an embodiment includes identifying a malaria infection image among blood cell images identified through artificial intelligence. A method for automatically diagnosing malaria infection according to an embodiment includes the step of distinguishing and displaying the infected species of malaria from the malaria infection image. The method for automatically diagnosing malaria infection according to an embodiment may further include displaying a malaria infection rate on a user output interface based on the identified malaria infection image, and collecting red blood cells according to a predetermined level standard based on the infected species of malaria and the infection rate. and displaying the patient's condition corresponding to on the user output interface.
본 개시의 일 실시예에 따른 말라리아 감염 자동 진단 장치는 적혈구 검체를 도말, 고정 및 염색하여 상기 적혈구 검체 중 적어도 일부의 혈구 이미지를 획득하고, 획득된 혈구 이미지 중 비정상 염색 이미지를 제외한 염색성 높은 혈구 이미지를 식별하고, 인공지능을 통해 식별된 혈구 이미지 중 말라리아 감염 이미지를 식별하고, 및 말라리아 감염 이미지 중 감염된 말라리아의 종을 구분하는 프로세서; 및 구분된 감염된 말라리아의 종을 표시하고, 식별된 말라리아 감염 이미지에 기초하여 말라리아 감염율을 표시하고, 및 감염된 말라리아의 종과 감염율에 기초하여 소정의 레벨 기준에 따라 적혈구 검체에 대응되는 환자의 상태를 표시하는 디스플레이를 포함한다. An automatic diagnosis device for malaria infection according to an embodiment of the present disclosure obtains a blood cell image of at least a part of the red blood cell sample by smearing, fixing, and staining a red blood cell sample, and obtains a highly stained blood cell image excluding abnormal staining images among the acquired blood cell images. a processor for identifying a malaria infection image among the blood cell images identified through artificial intelligence, and classifying the species of malaria infected among the malaria infection images; and displaying the species of infected malaria, displaying the malaria infection rate based on the identified malaria infection image, and displaying the patient's condition corresponding to the red blood cell sample according to a predetermined level standard based on the infected species and infection rate of malaria. Includes a display that shows
본 개시를 통하여 적혈구 검체에 대한 이미지 프로세싱과 인공지능을 통해 검사 대상 적혈구 검체 전체에 대하여 말라리아 감염율과 말라리아 종을 신속하게 검출하고 감염율과 감염된 말라리아 종을 표시할 수 있다. According to the present disclosure, it is possible to quickly detect the malaria infection rate and malaria species of the entire red blood cell sample to be tested through image processing and artificial intelligence of the red blood cell sample, and display the infection rate and infected malaria species.
도 1은 혈액 도말 검사 과정에 따른 혈액 도말 방식을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 말라리아 감염 진단 방법의 순서도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 염색성 정도에 따른 혈구 이미지들이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따라 경계가 불분명한 적혈구 이미지를 보여주는 일례이다.
도 5a는 본 개시의 일 실시예에 따라 복수의 혈구 이미지를 z축 상으로 획득하는 것을 나타내는 도면이다.
도 5b는 본 개시의 일 실시예에 따라 z축 상으로 획득된 복수의 혈구 이미지를 도시한다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 혈구의 복수 이미지에 대한 휘도값 그래프이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따라 복수의 이미지에 대한 히스토그램을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따라 혈구 이미지 중 비정상 염색 이미지를 제외한 염색성 높은 혈구 이미지를 식별하는 것을 보여주는 도면이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따라 염색성 평가에 따른 적혈구 이미지 분류를 보여주는 사용자 출력 인터페이스이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따라 말라리아 감염 이미지를 자동으로 분류하기 위한 ResNet-50의 구조도이다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 말라리아 감염 진단 장치를 나타내는 블럭도이다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따라 세포 세그먼테이션(cell segmentation)에 사용되는 U-net의 구조도이다. 1 is a diagram illustrating a blood smear method according to a blood smear examination process.
2 is a flowchart of a method for diagnosing malaria infection according to an embodiment of the present disclosure.
3 is blood cell images according to the degree of staining according to an embodiment of the present disclosure.
4 is an example showing an image of red blood cells with unclear boundaries according to an embodiment of the present disclosure.
5A is a diagram illustrating acquisition of a plurality of blood cell images along the z-axis according to an embodiment of the present disclosure.
5B illustrates a plurality of blood cell images obtained along the z-axis according to an embodiment of the present disclosure.
6 is a graph of luminance values of multiple images of blood cells according to an embodiment of the present disclosure.
7 is a diagram illustrating a histogram of a plurality of images according to an embodiment of the present disclosure.
8 is a diagram illustrating identification of highly stained blood cell images excluding abnormal staining images among blood cell images according to an embodiment of the present disclosure.
9 is a user output interface showing red blood cell image classification according to staining evaluation according to an embodiment of the present disclosure.
10 is a structural diagram of ResNet-50 for automatically classifying malaria infection images according to an embodiment of the present disclosure.
11 is a block diagram showing an apparatus for diagnosing malaria infection according to an embodiment of the present disclosure.
12 is a structural diagram of a U-net used for cell segmentation according to an embodiment of the present disclosure.
본 개시에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 개시의 일 실시예에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. Terms used in the present disclosure will be briefly described, and an embodiment of the present disclosure will be described in detail.
본 개시에서 사용되는 용어는 본 개시의 일 실시예에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 본 개시의 실시예의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다. The terms used in the present disclosure have been selected from general terms that are currently widely used as much as possible while considering functions in an embodiment of the present disclosure, but they may vary depending on the intention or precedent of a person skilled in the art, the emergence of new technologies, and the like. there is. In addition, in a specific case, there is also a term arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the description of the corresponding embodiment of the present disclosure. Therefore, terms used in the present disclosure should be defined based on the meaning of the term and the general content of the present disclosure, not simply the name of the term.
본 개시 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 본 개시에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.When it is said that a certain part "includes" a certain element throughout the present disclosure, it means that it may further include other elements, not excluding other elements unless otherwise stated. In addition, terms such as "unit" and "module" described in this disclosure refer to a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software or a combination of hardware and software. there is.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 개시의 실시예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 개시의 일 실시예는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 개시의 일 실시예를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 본 개시 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present disclosure will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present disclosure. However, an embodiment of the present disclosure may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiment described herein. And in order to clearly describe an embodiment of the present disclosure in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the present disclosure.
본 개시의 일 실시예에 따른 말라리아 감염 자동 진단 방법 및 장치는, 검사자가 말라리아 감염 여부, 감염율, 말라리아 종 구분, 감염율에 따른 환자 상태 등을 용이하게 판단할 수 있도록 사용자 출력 인터페이스를 제공하는 방법과 장치이다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 인공지능 기반의 자동 말라리아 감염 자동 진단 장치는 혈액 도말 검사를 수행하고, 감염 여부 정확도를 높이기 위해 혈구 이미지 중 비정상 이미지를 제거하며, 검사자가 용이하게 진단 결과를 확인할 수 있도록 사용자 출력 인터페이스를 제공한다. A method and apparatus for automatically diagnosing malaria infection according to an embodiment of the present disclosure include a method for providing a user output interface so that a tester can easily determine whether or not there is malaria infection, infection rate, classification of malaria species, and patient condition according to infection rate; and It is a device. According to an embodiment of the present disclosure, an artificial intelligence-based automatic malaria infection diagnosis device performs a blood smear test, removes abnormal images from blood cell images to increase the accuracy of infection, and allows an examiner to easily check the diagnosis result. Provides a user output interface for
본 개시에 따른 일 실시예에서는 인공지능이 적혈구 이미지에서 말라리아 감염 여부의 판단 정확도를 높이기 위해 일정한 패턴에 따라 혈구 이미지를 정상 염색된 정상 이미지와 비정상 이미지 - 진한 염색, 염색색상 불량, 부분 염색, 세포 떨어짐 등 - 로 분류한 후, ISP(Image Signal Processing) 기법을 사용하여 정상 이미지 만을 선별해 인공지능 분류기(artificial intelligence classifier)에 전달한다. 인공지능 분류기는 선별된 혈구 이미지들을 말라리아 음성 이미지와 말라리아 양성 이미지로 분류하며, 감염된 적혈구들을 계수하고 말라리아 감염율을 계산한다. 말라리아 감염율이 도출되면, 본 개시의 일 실시예에 따른 말라리아 감염 자동 진단 장치는 미국질병통제예방센터(CDC: Centers for Disease Control and Prevention)의 말라리아 증상 기준에 따라 검사자에게 환자의 현재 상태 - 말라리아 감염 여부 및/또는 감염율 - 를 제공할 수 있다. In one embodiment according to the present disclosure, in order to increase the accuracy of determining malaria infection in an image of a red blood cell by artificial intelligence, the blood cell image is divided into a normal stained image and an abnormal image according to a predetermined pattern - dark staining, poor staining color, partial staining, and cell After classification as falling, etc., only normal images are selected using ISP (Image Signal Processing) techniques and passed to an artificial intelligence classifier. The artificial intelligence classifier classifies the selected blood cell images into malaria-negative images and malaria-positive images, counts infected red blood cells, and calculates the malaria infection rate. When the malaria infection rate is derived, the automatic diagnosis device for malaria infection according to an embodiment of the present disclosure informs the examiner of the patient's current status - malaria infection according to the malaria symptom criteria of the Centers for Disease Control and Prevention (CDC). Whether and/or infection rate - can be provided.
말라리아 검사에 주로 이용되는 혈액 도말 검사는 환자의 적혈구 혈액을 슬라이드에 로딩하여 도말하는 방식이 주로 이용된다.In the blood smear test, which is mainly used for malaria testing, a method of loading a patient's red blood cells on a slide and smearing the blood is mainly used.
도 1은 혈액 도말 검사 과정에 따른 혈액 도말 방식을 도시하는 도면이다. 1 is a diagram illustrating a blood smear method according to a blood smear examination process.
혈액 도말 과정은 말라리아 진단 장치에서 자동으로 이루어진다. 즉, 검체가 도말되고 고정되어 염색되는 일련의 과정은 사용자의 수동적 개입이 필요하지 않으며 말라리아 진단 장치에서 자동으로 이루어진다.The blood smear process is automated in the malaria diagnostic device. That is, a series of processes in which a sample is smeared, fixed, and stained does not require manual intervention by the user and is automatically performed by the malaria diagnosis device.
도 1을 참조하면, 혈액 도말 검사 과정에서는 먼저 슬라이드(S)에 검체(T)가 놓인 상태에서 다른 슬라이드를 검체(T)가 놓인 슬라이드(S)와 소정의 각을 이루도록 접촉시킨다. 이후 작업자가 다른 슬라이드의 끝단을 검체(T)에 접촉시킨 상태에서 검체(T)가 놓인 슬라이드 (S) 상을 슬라이딩시키면, 검체(T)가 슬라이드(S) 상에 펴지면서 도말될 수 있다. 검체(T)를 원하는 형태(예를 들어, 모노레이어)로 도말하기 위해서는 슬라이드 간의 각도와 슬라이딩 시키는 속도를 적절히 조절할 필요가 있다. Referring to FIG. 1 , in the blood smear test process, first, in a state where a specimen T is placed on a slide S, another slide is brought into contact with the slide S on which the specimen T is placed so as to form a predetermined angle. Thereafter, when the operator slides the slide S on which the specimen T is placed while bringing the end of another slide into contact with the specimen T, the specimen T can be smeared while being spread on the slide S. In order to smear the sample T in a desired shape (eg, monolayer), it is necessary to appropriately adjust the angle between the slides and the sliding speed.
다만, 도 1에 따른 혈액 도말 방식은 사용자가 수동으로 하는 기존의 방식을 도시한 것에 불과하며, 본 개시에 따른 말라리아 진단 장치에서는 도 1에 도시된 도말 과정이 진단 장치에서 자동으로 이루어질 수 있다. 도 1과 같은 종래의 혈액 도말 검사에서는 혈액의 도말이나, 염색, 현미경 관찰의 프로세스가 검사자의 수작업에 의존하고 있어, 숙련된 검사자가 아닌 경우 혈액의 도말 상태가 불균일하게 되거나 혈액 염색 과정에서 반응 조건의 오차로 인해 검체가 오염되는 등의 원인으로 검경을 하기 어렵고 검사자의 숙련도가 부족한 경우 정확한 검사가 어려운 실정이다.However, the blood smearing method according to FIG. 1 is merely an example of an existing method manually performed by a user, and in the malaria diagnosis device according to the present disclosure, the smearing process shown in FIG. 1 can be automatically performed in the diagnosis device. In the conventional blood smear test as shown in FIG. 1, the process of blood smear, staining, and microscopic observation is dependent on the manual work of the inspector, so that if the inspector is not an experienced inspector, the blood smear state may become non-uniform or the reaction conditions in the blood staining process It is difficult to perform a speculum due to contamination of the sample due to errors in the sample, and it is difficult to perform an accurate test if the examiner's skill is insufficient.
또한, 말라리아 감염 초기의 환자 검체를 진단할 때 검사자가 적혈구 이미지를 일일이 말라리아에 감염되었는지 여부를 판단해야 하므로 많은 시간이 소요될 수 밖에 없다. 따라서, 조기 치료를 위해 검사자는 검체 내에 포함된 수십만개의 적혈구 중에서 수십에서 수백개의 적혈구만을 선별하는 샘플링에 의해 말라리아 감염 여부를 판단할 수 밖에 없는데, 이는 감염 판단 시 오류가 동반될 가능성이 높고, 말라리아 검체를 보고 어떤 말라리아 종에 감염되었는지를 판단하는데도 용이하지 않다. 따라서, 검사자가 적혈구 검체를 검경을 통해 확인하면서 감염율은 어느 정도인지 감염된 말라리아 종은 무엇인지를 알아내기 위해서는 오랜 시간에 걸친 훈련과 경험이 필요하다. 따라서, 적혈구 검체 내에 포함된 수십만개의 적혈구 를 빠르고 정확하게 검사하여 정확한 말라리아 감염율을 도출하고 또한 어떤 말라리아 종에 의해 감염되었는지를 선별할 수 있는 말라리아 감염 자동 진단 방법 및 장치가 필요하다. 이러한 신속, 정확한 말라리아 진단을 달성하기 위해 일정한 염색성을 가지면서 빠른 시간 내에 자동으로 말라리아에 감염된 이미지를 추출해 말라리아 종을 구분해서 이를 사용자 출력 인터페이스인 디스플레이에 표시하고, 감염 정도 및 환자 상태까지 보여줄 수 있는 자동화된 UI(user interface) 장치가 필요하다. 본 개시 전체에 걸쳐 '적혈구'는 간단히 '혈구'라는 용어로 사용되기도 할 것이다.In addition, when diagnosing a patient sample in the early stage of malaria infection, a lot of time is inevitably required because the examiner must individually determine whether or not the red blood cell image is infected with malaria. Therefore, for early treatment, the examiner has no choice but to determine malaria infection by sampling in which only tens to hundreds of red blood cells are selected from among hundreds of thousands of red blood cells contained in the sample. It is also not easy to determine which species of malaria is infected by looking at the sample. Therefore, long-term training and experience are required for a tester to determine the infection rate and the infected malaria species while checking a red blood cell sample through a microscope. Therefore, there is a need for a method and apparatus for automatically diagnosing malaria infection that can quickly and accurately test hundreds of thousands of red blood cells included in a red blood cell sample to derive an accurate malaria infection rate and select which malaria species are infected. In order to achieve such rapid and accurate malaria diagnosis, it automatically extracts malaria-infected images in a short period of time while having constant staining, classifies malaria species, displays them on a display, which is a user output interface, and shows the degree of infection and the patient's condition. An automated user interface (UI) device is required. Throughout this disclosure 'red blood cell' will also be used simply as the term 'blood cell'.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 말라리아 감염 진단 방법의 순서도이다.2 is a flowchart of a method for diagnosing malaria infection according to an embodiment of the present disclosure.
단계 202에서, 말라리아 감염 자동 진단 장치는 적혈구 검체를 염색하여 적혈구 검체 중 적어도 일부의 혈구 이미지를 획득한다. 말라리아 감염 자동 진단 장치 전체를 제어하는 프로세서는 이미지 프로세싱과 인공지능이 수행하는 동작을 수행할 수 있다. 프로세서는 인공지능 프로세서일 수 있고 복수의 프로세서를 포함할 수 있다. 적혈구 검체를 도말하기 위해서 말라리아 감염 자동 진단 장치는 슬라이드 상에 적혈구 검체를 로딩하여 슬라이딩 글래스를 통해 적혈구 검체를 자동으로 도말할 수 있다. In
단계 204에서, 말라리아 감염 자동 진단 장치의 프로세서는 획득된 혈구 이미지에서 비정상 염색이 발생했는지를 평가한다. In
일 실시예에서, 염색성이 높은 혈구 이미지를 식별하기 위해서 프로세서는 염색된 적혈구 검체 중 염색성이 낮은 영역을 제거할 수 있다. 일 실시예에서, 염색된 적혈구 혈구 이미지 중 비정상 염색 이미지를 제외하는 것은, 적혈구 혈구 이미지 중 정상 염색 이미지, 소정의 레벨 이상 강도의 염색 이미지, 염색 색상 불량 이미지, 부분염색 이미지, 경계 불분명 이미지, 또는 세포 떨어짐 이미지로 분류하는 것을 포함한다. In one embodiment, in order to identify the blood cell image with high staining, the processor may remove regions with low staining in the sample of stained red blood cells. In one embodiment, excluding the abnormal staining image from the stained red blood cell image is a normal staining image from the red blood cell image, a staining image of a predetermined level or more intensity, a staining color defect image, a partially stained image, an image with unclear borders, or and classifying into cell drop images.
본 개시의 일 실시예에 따라 염색성 높은 혈구 이미지와 염색성이 낮은 이미지를 구분하기 위해 도 3을 참조한다. Referring to FIG. 3 to distinguish a blood cell image with high staining and an image with low staining according to an embodiment of the present disclosure.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 염색성 정도에 따른 혈구 이미지들이다.3 is blood cell images according to the degree of staining according to an embodiment of the present disclosure.
도 3을 참조하면, 301은 혈구 이미지가 정상으로 염색된 이미지를 보여준다. 이에 반해 303 내지 313은 염색성이 낮은 이미지를 일례로 보여준다. 303의 경우 염색이 소정의 레벨 이상의 강도로 강하게 염색이 된 이미지이다. 305의 경우 염색 색상이 불량한 이미지를 보여준다. 307은 전체 이미지 중 일부만 염색이 된 부분 염색 이미지이다. 309는 세포 떨어짐이 있는 혈구 이미지이다. 311의 경우 이상이 있는 배큐얼(vacuole)이 보이는 혈구 이미지이다. 313은 혈구 이미지의 경계가 불분명한 이미지를 보여준다. Referring to FIG. 3 , 301 shows a blood cell image stained normally. On the other hand, 303 to 313 show images with low dyeability as an example. In the case of 303, it is an image strongly dyed with a dyeing intensity higher than a predetermined level. In the case of 305, it shows an image with poor dyeing color. 307 is a partially stained image in which only a part of the entire image is stained. 309 is a blood cell image with cell detachment. In the case of 311, it is a blood cell image showing an abnormal vacuole. 313 shows an image in which the boundary of the blood cell image is unclear.
여기서 혈구 이미지에 경계가 불분명한 이미지가 포함된 경우 제대로 염색이 된 혈구 이미지를 얻기 위하여 오토 포커스를 제어하는 방법이 제시된다. 본 개시의 일 실시예에 따른 오토 포커스를 통해 혈구 이미지의 경계가 분명한 혈구 이미지를 획득할 수 있다. 경계가 분명한 혈구 이미지를 획득하기 위해서는 이미지 캡처 시 최적의 포커스(best focus)를 통해 혈구 이미지를 획득할 필요가 있다. 최적의 포커스가 아닌 경우 적혈구의 경계선이 명확하지 않고 경계 안쪽으로 하얀 테두리가 도드라지게 된다. Here, a method of controlling autofocus in order to obtain a properly stained blood cell image when a blood cell image includes an image with unclear boundaries is presented. A blood cell image with clear boundaries of the blood cell image may be acquired through autofocus according to an embodiment of the present disclosure. In order to acquire a blood cell image with clear boundaries, it is necessary to acquire a blood cell image through best focus when capturing an image. If the focus is not optimal, the boundary of the red blood cells is not clear, and a white border stands out inside the boundary.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따라 경계가 불분명한 적혈구 이미지를 보여주는 일례이다. 4 is an example showing an image of red blood cells with unclear boundaries according to an embodiment of the present disclosure.
도 4를 참조하면, 410 이미지의 경우 광원이 틀어짐으로 인해 이미지 내 좌우 혈구 이미지 포커싱이 일정하지 않음을 알 수 있다. 보통 이러한 현상은 이미지를 촬상하는 장치 자체의 문제로 인한 경우가 많다. 420 이미지의 경우 샘플 프렙(sample prep) 과정에서 도말에 문제가 있었거나 혈액 자체에 문제가 있는 경우에 발생하는 이미지로서, 경계 안쪽으로 하얀 테두리가 도드라져 보이는 것을 알 수 있고 따라서, 따라서 적혈구 경계가 불분명하다. Referring to FIG. 4 , in the case of the 410 image, it can be seen that the left and right blood cell image focusing in the image is not constant due to the light source being turned. Usually, this phenomenon is often caused by a problem in the device itself for capturing images. In the case of the 420 image, it is an image that occurs when there is a problem with the smear or the blood itself during the sample prep process. It is unclear.
혈구 이미지의 경계가 분명한 혈구 이미지를 획득하는 방법을 설명하기 위해 도 5를 참조하도록 한다. Reference is made to FIG. 5 to describe a method of acquiring a blood cell image with clear borders of the blood cell image.
도 5a는 본 개시의 일 실시예에 따라 복수의 혈구 이미지를 Z축 상으로 획득하는 것을 나타내는 도면이다. 5A is a diagram illustrating acquisition of a plurality of blood cell images along the Z-axis according to an embodiment of the present disclosure.
도 5a를 참조하면, 카메라(510)는 대물렌즈(520)로부터 슬라이드 글래스(530)에 도말되어 고정된 염색 영역에 대한 이미지를 획득하기 위해 z축으로 상하 이동하면서 이미지를 획득하게 된다. 이미지를 비추기 위한 광원 모듈(540)을 통해 염색 영역이 좀더 밝게 식별될 수 있다. Referring to FIG. 5A , a
프로세서가 혈구 이미지를 확보하기 위하여 이미지 검경부(도시되지 않음)에 사용될 최적의 렌즈가 선정될 필요가 있다. 이미지 검경을 위한 렌즈는 물리적 및 디지털적 이미지 패러미터를 최적화하여 광학적으로 디지털 확대를 포함하여 최종 수백배 이상 확대가 가능하다. 일 실시예에 의하면 이미지 검경을 위한 렌즈는 200배, 400배, 500배 확대가 가능하지만 이에 한정되는 것은 아니다.In order for the processor to obtain blood cell images, it is necessary to select an optimal lens to be used in the image spectrometer (not shown). Lenses for image spectroscopy optimize physical and digital image parameters so that optical magnification, including digital magnification, is possible over hundreds of times. According to one embodiment, the lens for image spectroscopy can magnify 200 times, 400 times, and 500 times, but is not limited thereto.
혈구 이미지의 경계가 분명한 최적 포커스 이미지를 얻기 위해 도 5의 우측에서 보는 바와 같이 카트리지(530)의 가로를 x축, 세로를 y축으로 할 때 z축 방향으로 복수의 적혈구 이미지를 획득한다. 다시 말해서 적혈구가 도말되어 쌓인 단층 방향(슬라이드의 수직 방향)으로 뎁쓰(depth)를 변경시키면서 복수의 이미지를 획득하게 된다. 적혈구의 두께는 5um 내외이므로 5um 내에서, 예를 들어, 각 뎁쓰별로 10장의 이미지를 획득하여 최적의 포커스 지점을 판단할 수 있다.In order to obtain an optimal focus image with clear borders of the blood cell image, as shown in the right side of FIG. 5 , multiple red blood cell images are acquired in the z-axis direction when the horizontal axis of the
오토 포커스에서 사용되는 오토 포커스 데이터 값은 라플라시안 필터(laplacian filter)를 이용하여 각 혈구의 에지 성분을 추출한 데이터 값을 사용하게 된다. 이 방식은 경계가 불분명한 적혈구 이미지의 에지 값이 최적의 포커스에 대응되지 않는 이미지를 최적의 포커스로 판단하게 되는 단점이 있다. 다만, 이 방식은 포커스 데이터가 선형적으로 변한다는 장점이 있다. 좀더 상세한 설명을 위해 도 6을 참조하도록 한다. Auto focus data values used in auto focus use data values obtained by extracting edge components of each blood cell using a laplacian filter. This method has a disadvantage in that an image in which the edge value of the red blood cell image with unclear boundaries does not correspond to the optimal focus is determined as the optimal focus. However, this method has an advantage that the focus data changes linearly. For a more detailed description, reference is made to FIG. 6 .
도 5b는 본 개시의 일 실시예에 따라 z축 상으로 획득된 복수의 혈구 이미지를 도시한다.5B illustrates a plurality of blood cell images obtained along the z-axis according to an embodiment of the present disclosure.
도 5b를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 도 5a에서의 방법에 따라 z축 상으로 복수의 혈구 이미지 10개를 획득한 것을 알 수 있다. 도 5b에서는 6번째 이미지가 최적의 포커스 이미지인 것을 보여주고 있다. Referring to FIG. 5B , it can be seen that 10 blood cell images were acquired along the z-axis according to the method of FIG. 5A according to an embodiment of the present disclosure. 5B shows that the sixth image is an optimal focus image.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 혈구의 복수 이미지에 대한 휘도값 그래프이다. 6 is a graph of luminance values of multiple images of blood cells according to an embodiment of the present disclosure.
도 6에서 610과 620은 본 개시의 일 실시예에 따라, 적혈구가 쌓인 단층 방향으로 뎁쓰(depth)를 변경시키면서 복수의 이미지를 획득할 때 복수의 이미지 중 하나의 이미지이다. 일례로, 10단계로 낮은 뎁쓰에서 깊은 뎁쓰로 변경하여 복수의 이미지를 획득한다고 할 때, 610은 5번째 적혈구 이미지의 휘도값을 나타낸 그래프이고 620은 8번째 적혈구 이미지의 휘도값을 나타낸 그래프이다. 610 이미지를 참조하면, 610은 캡처되는 적혈구 이미지의 가로나 세로로 특정 라인을 따라 가면서 휘도값을 획득하여 도시되는 그래프인데, 적혈구 경계선을 만나면 어두워지면서 그 값이 아래로 떨어지게 된다. 610 이미지는 620 이미지에 비해 상대적으로 경계선이 어두운 것을 알 수 있다. 따라서, 620이 610에 비해 상대적으로 최적의 포커스에 의한 적혈구 이미지에 대응되는 그래프이다. 실제로 도 6에서 621 이미지는 611 이미지에 비해서 적혈구의 경계가 분명하고 명확함을 알 수 있다. In FIG. 6 , 610 and 620 are one image among a plurality of images when a plurality of images are obtained while changing a depth in the direction of a tomographic layer in which red blood cells are accumulated, according to an embodiment of the present disclosure. For example, when a plurality of images are acquired by changing from a low depth to a deep depth in step 10, 610 is a graph representing the luminance value of the 5th red blood cell image and 620 is a graph representing the luminance value of the 8th red blood cell image. Referring to image 610, 610 is a graph in which luminance values are acquired while following a specific line horizontally or vertically in a captured red blood cell image. When the red blood cell boundary line is encountered, the value becomes dark and the value drops downward. It can be seen that the boundary line of the 610 image is relatively darker than that of the 620 image. Accordingly, 620 is a graph corresponding to a red blood cell image with relatively optimal focus compared to 610 . In fact, it can be seen from FIG. 6 that the boundary of the red blood cells in the image 621 is clearer and clearer than in the image 611.
따라서, 이러한 방법에 의해 카트리지 상에 도말된 적혈구 이미지를 카트리지 슬라이드 수직 방향으로 복수의 이미지를 획득하면서 각 이미지에 대한 휘도값을 그래프로 변환하여 최적의 포커스에 대응되는 이미지를 식별할 수 있다. Accordingly, while obtaining a plurality of images of the red blood cells smeared on the cartridge in the vertical direction of the cartridge slide by this method, it is possible to identify an image corresponding to an optimal focus by converting the luminance value of each image into a graph.
일 실시예에서, 복수의 이미지 각각에서 콘트라스트(contrast)가 높을 수록 최적의 포커스에 의한 이미지이다. 왜냐하면 콘트라스트가 높으면 적혈구 경계 에지가 선명하기 때문이다. 따라서, 최적의 포커스에 의한 적혈구 이미지를 획득하기 위해 콘트라스트를 의도적으로 높여서 경계가 분명한 적혈구 이미지를 획득할 수 있다. 이 때 적혈구 이미지의 에지 성분을 추출하여 경계가 분명한 적혈구 이미지를 획득할 수 있다. 또 다른 일 실시예에서, 적혈구 이미지의 에지를 이용하는 것이 아닌 적혈구 이미지의 히스토그램을 분석하여 최적의 포커스에 따른 이미지를 식별할 수 있다. 도 7을 통해 히스토그램을 분석하여 최적의 포커스에 따른 이미지를 식별하는 방법을 좀더 상세히 설명하도록 한다.In one embodiment, the higher the contrast (contrast) in each of the plurality of images, the image by optimal focus. This is because if the contrast is high, the border edges of the red blood cells are sharp. Accordingly, in order to obtain an image of a red blood cell with an optimal focus, a red blood cell image with clear boundaries may be obtained by intentionally increasing the contrast. In this case, an edge component of the red blood cell image may be extracted to obtain a red blood cell image with clear boundaries. In another embodiment, an image with an optimal focus may be identified by analyzing a histogram of the red blood cell image instead of using the edge of the red blood cell image. Referring to FIG. 7, a method of identifying an image with an optimal focus by analyzing the histogram will be described in more detail.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따라 복수의 이미지에 대한 히스토그램을 나타내는 도면이다.7 is a diagram illustrating a histogram of a plurality of images according to an embodiment of the present disclosure.
도 7에 따르면 적혈구 이미지에 대하여 뎁쓰별로 캡처된 복수의 이미지에 대한 히스토그램 그래프를 보여주고 있다. 히스토그램은 각 복수의 이미지 별로 RGB 값(0~255) 값이 몇개씩 있는지를 카운트하여 누적 갯수를 분포도로 나타낸 그래프이다. 710과 720 히스토그램 그래프에서 y축 상으로 가장 큰 값은 255이다. 710과 720 히스토그램 그래프에서 255에 가장 가까운 점은 배경(background)에 대응되는 영역이다. 다음으로 255값에 가까운 값이 전경(foreground)에 대응되는 값인데, 이 때 720 히스토그램에서 전경의 빈(bin - 누적 횟수) 값이 예를 들어 95745이고, 710 히스토그램에서 전경의 빈(bin) 값이 63596으로 720 히스토그램의 전경의 빈(bin) 값이 더 크다. 이 경우 720 히스토그램에 대응되는 적혈구 이미지가 710에 대응되는 이미지에 비해 '대비'가 더 좋으며 따라서, 최적의 포커스에 대응되는 이미지로 선택할 수 있다. 최적의 포커스 데이터(선명한 경계를 가지는 혈구 이미지 데이터)를 얻기 위한 히스토그램 방식은 포커스 데이터가 비선형적으로 변하는 단점은 있으나 사람이 생각하는 포커스와 비슷한 이미지를 찾을 수 있다는 장점이 있다. 7 shows a histogram graph of a plurality of images captured for each depth of the red blood cell image. The histogram is a graph showing the cumulative number as a distribution diagram by counting the number of RGB values (0 to 255) for each of a plurality of images. In the 710 and 720 histogram graphs, the largest value on the y-axis is 255. In the 710 and 720 histogram graphs, the closest point to 255 is the area corresponding to the background. Next, a value close to 255 corresponds to the foreground. At this time, the bin value of the foreground in the 720 histogram is, for example, 95745, and the bin value of the foreground in the 710 histogram. With this 63596, the foreground bins of the 720 histogram are larger. In this case, the red blood cell image corresponding to the 720 histogram has a higher 'contrast' than the image corresponding to the 710, and thus can be selected as an image corresponding to the optimal focus. The histogram method for obtaining optimal focus data (blood cell image data having sharp boundaries) has a disadvantage in that the focus data changes nonlinearly, but has the advantage of being able to find an image similar to a human focus.
따라서, 에지가 아닌 도 7에 따른 히스토그램 그래프에 의해 최적의 포커스 데이터를 추출하여 경계 불분명 이미지를 개선하여 최적의 포커스에 의한 경계가 명확해지는 이미지를 추출할 수 있다. 이 때 복수의 이미지를 검출할 때 에지 방식과 마찬가지로 라플라시안 필터를 사용하여 복수의 이미지를 검출할 수 있다. Therefore, it is possible to extract an image whose boundary is clear by optimal focus by improving an image with an unclear boundary by extracting optimal focus data using the histogram graph shown in FIG. 7 instead of the edge. In this case, when a plurality of images are detected, a plurality of images may be detected using a Laplacian filter, similarly to the edge method.
본 개시의 일 실시예에 따라, 경계가 분명한 적혈구 이미지를 획득하기 위해 라플라시안 필터 및 에지를 이용하는 방식과 히스토그램을 이용하는 방식을 함께 사용할 수도 있다. 다시 말해서, 라플라시안 필터를 이용하여 복수(예를 들어 10장)의 혈구 이미지를 뎁쓰별로 획득함으로써 10장의 포커스 이미지를 검출하고, 히스토그램 그래프를 통해 검출된 10장의 이미지 중에서 가장 높은 포커스를 갖는 이미지를 찾고, 및 가장 높은 포커스를 가지는 이미지를 기준으로 위 아래로 5장씩 10장의 이미지를 추출하여 이를 적혈구 이미지로 사용하게 된다. According to an embodiment of the present disclosure, a method using a Laplacian filter and an edge and a method using a histogram may be used together to obtain a red blood cell image with clear boundaries. In other words, a plurality of (eg, 10) blood cell images are acquired for each depth using a Laplacian filter to detect 10 focus images, and to find an image with the highest focus among the 10 images detected through a histogram graph , , and 10 images are extracted, 5 each up and down, based on the image with the highest focus, and used as red blood cell images.
지금까지는 적혈구 이미지에서 경계가 불분명한 이미지가 아닌 적혈구의 경계가 분명한 이미지를 얻기 위한 방법에 대해서 설명하였다. 다음으로 획득된 혈구 이미지 중 비정상 이미지를 제외한 염색성 높은 혈구 이미지를 식별하는 좀더 상세한 방법을 도 8을 참조하여 설명하도록 한다. So far, a method for obtaining an image with clear borders of red blood cells, not an image with unclear borders, has been described. Next, a more detailed method of identifying blood cell images with high staining characteristics, excluding abnormal images, among acquired blood cell images will be described with reference to FIG. 8 .
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따라 혈구 이미지 중 비정상 염색 이미지를 제외한 염색성 높은 혈구 이미지를 식별하는 것을 보여주는 도면이다. 8 is a diagram illustrating identification of highly stained blood cell images excluding abnormal staining images among blood cell images according to an embodiment of the present disclosure.
810은 본 개시의 일 실시예에 따라 말라리아 감염 자동 진단 장치를 통해 획득된 적혈구 검체 중 적어도 일부의 혈구 이미지를 보여준다. Reference numeral 810 shows a blood cell image of at least a portion of a red blood cell sample obtained through an automatic diagnosis device for malaria infection according to an embodiment of the present disclosure.
820은 본 개시의 일 실시예에 따라 획득된 혈구 이미지에서 배경을 제거한 이미지이다. 오브젝트(혈구) 분석을 위해 혈구 이미지에서 배경을 제거할 필요가 있다. 배경을 없애기 위해서는 다음과 같은 방법을 이용한다. 먼저 획득된 혈구 이미지의 히스토그램을 이용하여 이미지의 밝기값을 얻는다. 이미지의 밝기값을 소정의 수식을 통해 구한 값을 기준으로 소정의 레벨보다 높은 값들은 모두 배경을 이루는 값들로 판단하여 해당 영역들을 제거한다. 예를 들어 이미지 내 픽셀의 밝기값에 대한 블루 게인(blue gain)을 다음 수식에 의해 계산한다. 820 is an image obtained by removing a background from a blood cell image obtained according to an embodiment of the present disclosure. For object (blood cell) analysis, it is necessary to remove the background from the blood cell image. To remove the background, use the following method. First, the brightness value of the image is obtained using the histogram of the acquired blood cell image. Based on the brightness value of the image obtained through a predetermined formula, all values higher than a predetermined level are determined as background values, and the corresponding areas are removed. For example, the blue gain for the brightness value of a pixel in an image is calculated by the following formula.
블루 게인 = 256/(배경 블루 밝기값*0.95) ... 수학식 1Blue gain = 256 / (background blue brightness value * 0.95) ...
여기서 얻어진 블루 게인에 각 픽셀별 RGB의 블루(blue) 픽셀값을 곱하여 그 값이 256 이상이면 이를 배경으로 판단한다.The blue gain obtained here is multiplied by the blue pixel value of RGB for each pixel, and if the value is 256 or more, it is determined as the background.
예를 들어 이미지 배경 블루 밝기값이 215이고 특정 이미지 영역의 블루 픽셀값이 210이면, 블루 게인은 1.2534가 도출되고, 블루 게인 * 210 = 264.2 (>256) 이므로 해당 영역은 배경 영역이 된다. 다른 예로, 특정 이미지 영역의 블루 픽셀값이 180이면, 여전히 블루 게인은 1.2534이고, 블루 게인 * 180 = 225 (< 256) 이므로 배경 영역이 아니고 적혈구 영역으로 판단하게 된다. For example, if the image background blue brightness value is 215 and the blue pixel value of a specific image area is 210, the blue gain is derived as 1.2534, and since blue gain * 210 = 264.2 (>256), the corresponding area becomes the background area. As another example, if the blue pixel value of a specific image area is 180, the blue gain is still 1.2534, and blue gain * 180 = 225 (< 256), so it is determined as the red blood cell area rather than the background area.
위와 같은 계산에 의해 적혈구 이미지 중 어떤 영역이 배경 영역인지 아니면 적혈구 영역인지를 판단하게 되고, 배경 영역으로 판단된 영역은 제거된다. By the above calculation, it is determined which area of the red blood cell image is the background area or the red blood cell area, and the area determined as the background area is removed.
830은 본 개시의 일 실시예에 따라 상기 820에서 배경 이미지가 제거된 혈구 이미지의 테두리를 제거한 이미지이다. 혈구 이미지에서 테두리는 모폴로지 클로징(morphology closing) 기법을 사용하여 혈구의 테두리 이미지를 제거한다. 모폴로지 클로징 기법을 사용하기 위해서 말라리아 감염 자동 진단 장치의 프로세서는 우선 적혈구 이미지에서 각 혈구 이미지의 에지를 검출하여 모폴로지 클로징 기법을 적용한다. 830 is an image obtained by removing the border of the blood cell image from which the background image is removed in 820 according to an embodiment of the present disclosure. In the blood cell image, the border image of the blood cell is removed using a morphology closing technique. In order to use the morphological closing technique, the processor of the automatic diagnosis device for malaria infection first detects the edge of each blood cell image in the red blood cell image and applies the morphological closing technique.
840은 테두리가 제거된 혈구 이미지의 염색성을 수치로 평가하여 염색성 높은 혈구 이미지인지 여부를 판단하는 것을 보여주는 이미지이다. 일 실시예에서, 테두리가 제거된 840 이미지에서 이미지의 영역을 소정 갯수(예를 들어 54개)의 블럭으로 나누고, 각 블럭에서 RGB 대표값을 추출한다. 대표값을 선정하는 방법은 다양한 방법이 있지만, 각각의 블럭에서 RGB 값에 따른 히스토그램 분석을 통해 가장 빈도수가 높은 값을 RGB 대표값으로 선정할 수 있다. 선정된 대표 RGB 값에 따라 염색성 수치를 계산한다. 염색성 수치를 계산하는 방법은 일례로 다음과 같다. 840 is an image showing whether or not a blood cell image with high staining is determined by numerically evaluating the staining of the border-removed blood cell image. In one embodiment, the area of the image in the 840 image from which the border is removed is divided into a predetermined number of blocks (for example, 54 blocks), and RGB representative values are extracted from each block. Although there are various methods for selecting a representative value, a value with the highest frequency can be selected as an RGB representative value through a histogram analysis according to RGB values in each block. Calculate the dyeability value according to the selected representative RGB values. A method for calculating the dyeability value is as follows.
No stain = ((G-B)/(R-B))*5000 ... 수학식 2No stain = ((G-B)/(R-B))*5000 ...
'No stain'은 적혈구 이미지가 염색되지 않은 경우 적혈구 이미지는 헤모글로빈 수치에 따라 강약은 있겠지만 혈장보다 약간 진한 정도의 황색(yellow) 계열의 색을 갖게 되므로 얼마나 황색(yellow)에 가까운 색상을 갖는지를 수치화한 것이 'No stain' 값이다. 만일 No stain > 3120 이면 'No stain'에 따른 염색 에러로 판단한다. 수학식 2에 따른 No stain 값이 5000에 가까울수록 황색(yellow)이 되고 0에 가까울수록 적색(Red)이며 (-)값을 가지면 마젠타(magenta)이다. 'No stain' quantifies how close the color is to yellow because the red blood cell image has a slightly darker yellow color than blood plasma, although it may be strong or weak depending on the hemoglobin level if the red blood cell image is not stained. One is the 'No stain' value. If No stain > 3120, it is judged as a staining error according to 'No stain'. The closer the No stain value according to
마찬가지로 다음과 같은 판단에 의해서 염색성 에러를 판단한다. Similarly, the dyeing error is judged by the following judgment.
Over Methylene Blue = ((R/B)*512)*(R-B) ... 수학식 3Over Methylene Blue = ((R/B)*512)*(R-B) ...
Methylene Blue는 적혈구를 청색으로 염색하게 되는 경우의 염색 에러 판단식인데, RGB 중 블루 성분이 강해지는 염색이다. 수학식 3에 따른 결과값 Over Methylene Blue < 12345 이면 Over Methylene Blue에 의한 염색 에러로 판단한다. Methylene Blue is a staining error determination formula when red blood cells are dyed blue, and it is a staining in which the blue component among RGB becomes stronger. If the result value according to
Over Eosin = (R/G*512)*(R-G) ... 수학식 4Over Eosin = (R/G*512)*(R-G) ...
Over Eosin은 적혈구를 붉은 색으로 염색하게 되고 RGB 중 적색 성분이 강해지는 염색이다. 수학식 3, 4 계산에 의해 (Over Eosin > 35000)&(Over Methylene Blue > 35000)이면 Over Eosin에 의한 염색 에러로 판단한다. 또한 Over Eosin < 5900 이면 알지 못하는 불량(unknown stain)으로 판단한다. Over Eosin stains red blood cells in red, and the red component of RGB becomes stronger. If (Over Eosin > 35000) & (Over Methylene Blue > 35000) by calculation of
Over stain 은 Methylene Blue와 Eosin이 과하게 염색되는 경우로, Over Eosin > 47000 이면 Over stain으로 판단하여 염색 에러로 판단한다. Over stain is a case of excessive staining of Methylene Blue and Eosin. If Over Eosin > 47000, it is judged as over stain and it is judged as a staining error.
또한, 각 블럭에서 배경 대비 적혈구 분포(pixel)가 7.2% 이하이면 이는 Low RBC(red blood cell)이라고 하여 염색성 평가에 포함하지 않고 무시한다. 마찬가지로 각 블럭에서 배경 대비 적혈구 분포가 발견되지 않으면 이는 No RBC(red blood cell)이라고 하여 염색성 평가에 포함하지 않고 무시한다.In addition, if the red blood cell distribution (pixel) against the background in each block is 7.2% or less, this is called Low RBC (red blood cell) and is not included in the staining evaluation and is ignored. Likewise, if no red blood cell distribution is found against the background in each block, it is called No RBC (red blood cell) and is not included in the staining evaluation and is ignored.
아래 표 1은 염색성 평가에 따른 각 적혈구 이미지 분류표이다. Table 1 below is an image classification table for each red blood cell according to staining evaluation.
다시 도 2로 돌아가 말라리아 감염 진단 방법을 추가적으로 설명하도록 한다. Returning to FIG. 2, a method for diagnosing malaria infection will be further described.
단계 206에서, 본 개시의 일 실시예에 따른 말라리아 감염 진단 장치의 프로세서는 인공지능을 통해 식별된 혈구 이미지 중 말라리아 감염 이미지를 식별한다. 말라리아 감염 이미지는 딥 러닝 인공지능을 통해 식별된다. In
이 때 말라리아 감염 이미지를 식별하기 위해서 딥 러닝 모델에 기초하여 각 혈구 이미지의 세포 경계를 예측할 수 있다. 즉, 각 적혈구 이미지의 세포 경계를 예측하는 딥 러닝 모델을 통해 모든 적혈구 이미지에 대해 경계 영역을 획득할 수 있다. 경계 영역 획득을 위해, 프로세서는 각 적혈구 이미지를 포함하는 최초 입력 이미지를 분석해 암흑색의 배경과 상기 각 혈구 이미지를 나타내는 백색의 전경(foreground)으로 구분하는 세그먼트 마스크(segment mask) 이미지를 출력한다. 이러한 세그먼트 마스킹을 통해 최초 입력 이미지 내에서 배경과 전경이 구분된 출력 이미지를 생성한다. 이와 같은 세그먼트 마스킹을 위해서는 U-net이라고 알려진 네트워크 모델을 변형하여 사용할 수 있다. In this case, cell boundaries of each blood cell image may be predicted based on a deep learning model in order to identify the malaria infection image. That is, boundary regions may be obtained for all red blood cell images through a deep learning model that predicts the cell boundary of each red blood cell image. To acquire the boundary region, the processor analyzes the initial input image including each red blood cell image and outputs a segment mask image divided into a dark black background and a white foreground representing each blood cell image. Through this segment masking, an output image in which the background and foreground are separated in the initial input image is generated. For such segment masking, a network model known as U-net may be modified and used.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따라 세포 세그먼테이션(cell segmentation)에 사용되는 U-net의 구조도이다. 12 is a structural diagram of a U-net used for cell segmentation according to an embodiment of the present disclosure.
본 개시의 일 실시예에 따른 U-net이라는 인공 신경망은 엔코더-디코더 구조로 되어 있으며, 컨볼루션 레이어(convolution layer)들을 통해 적혈구 (최초) 입력 이미지(input image tile)를 엔코딩(encoding)하고, 트랜스포즈드 컨볼루션 레이어(transposed convolution layer, 혹은 deconvolution이나 upconvolution 이라고도 불림)을 통해 디코딩하여 최종 출력으로 세그먼테이션 마스킹(segment masking)를 얻는 네트워크이다. 도 12에 따른 U-net 구조를 본 개시의 일 실시예에 따른 말라리아 감염 진단 장치에서 사용할 수도 있고, 디바이스의 성능과 속도를 감안하여 변형된 U-net 구조를 사용할 수도 있다.An artificial neural network called U-net according to an embodiment of the present disclosure has an encoder-decoder structure, encodes a red blood cell (initial) input image tile through convolution layers, It is a network that decodes through a transposed convolution layer (also called deconvolution or upconvolution) to obtain segmentation masking as a final output. The U-net structure according to FIG. 12 may be used in the malaria infection diagnosis apparatus according to an embodiment of the present disclosure, or a modified U-net structure may be used in consideration of device performance and speed.
일 실시예에서, 최초 적혈구 입력 이미지 내에서 배경과 전경을 구분한 출력 이미지를 생성하고, 출력 이미지에서 연결 성분 분석(connected component analysis)을 통해 적혈구 이미지 중 서로 연결된 백색 픽셀들끼리 하나의 덩어리로 묶어 각 적혈구 이미지의 영역을 판단함으로써, 모든 적혈구 이미지에 대해 경계 영역을 용이하게 획득할 수 있다. In one embodiment, an output image in which background and foreground are separated in an initial red blood cell input image is generated, and in the output image, white pixels connected to each other in the red blood cell image are grouped into one lump through connected component analysis. By determining the area of each red blood cell image, it is possible to easily obtain a boundary area for all red blood cell images.
다음으로, 각 적혈구 이미지는 원본 이미지에서 잘라내어 후속 인식을 위해 분류기(classifier)로 전달될 수 있다. 분류기는 딥 러닝 모델에 기초하여 각 적혈구 이미지를 분석하여 최종적으로 어떤 말라리아에 감염되었는지를 판단하여 분류할 수 있다. 말라리아 종 별로 감염된 적혈구의 형상, 경계 모양이 다를 수 있으며 딥 러닝 모델은 적혈구 이미지로부터 말라리아 감염 이미지를 분류할 수 있다. Next, each red blood cell image can be cropped from the original image and passed to a classifier for subsequent recognition. The classifier analyzes each red blood cell image based on a deep learning model, and can finally classify the red blood cells by determining which type of malaria is infected. The shape and border shape of infected red blood cells can be different for each malaria species, and the deep learning model can classify malaria infection images from red blood cell images.
말라리아 감염 이미지를 분류하기 위한 분류기(classifier)로는 CNN(convolutional neural network)을 이용할 수 있다. 그 중에서도, 일 실시예에 따라, ResNet-50으로 알려져 있는 구조를 기반으로 하는 인공지능을 사용할 수 있다. A convolutional neural network (CNN) may be used as a classifier for classifying malaria infection images. Among other things, according to one embodiment, it is possible to use artificial intelligence based on a structure known as ResNet-50.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따라 말라리아 감염 이미지를 자동으로 분류하기 위한 ResNet-50의 구조도이다. 10 is a structural diagram of ResNet-50 for automatically classifying malaria infection images according to an embodiment of the present disclosure.
말라리아 감염 이미지를 분류하기 위해 딥러닝 알고리즘이라고 할 수 있는 ResNet-50 신경망은 적절한 작동을 위해 이미지 분석은 4개의 스테이지로 나누어지며, 총 50개의 합성곱연산(convolution layer)이 수행되도록 ResNet-50이 설계된 것을 알 수 있다. 이와같은 ResNet-50 신경망에 의해 획득된 적혈구 이미지에서 말라리아 감염 이미지가 분류되고 어떤 말라리아 종인지가 식별된다. 예를 들어 말라리아는 열대열 원충(P. falciparum), 삼일열 원충(P. vivax), 난형열 원충(P. ovale), 사일열 원충(P. malariae)로 분류되는데, 각 4개의 종은 지역적 분포, 현미경 소견, 임상 양상, 면역원성 잠재력(immunogenic potential)에서 차이를 보인다. ResNet-50 neural network, which can be called a deep learning algorithm to classify malaria infection images, image analysis is divided into 4 stages for proper operation, and ResNet-50 is implemented so that a total of 50 convolution layers are performed. It can be seen that the design Malaria infection images are classified from red blood cells images acquired by such a ResNet-50 neural network, and which malaria species are identified. For example, malaria is classified into P. falciparum, P. vivax, P. ovale, and P. malariae, each of which has a regional distribution. , show differences in microscopic findings, clinical features, and immunogenic potential.
각 말라리아 종은 ResNet-50 신경망에 의한 딥러닝 알고리즘에 의해 분류될 수 있다. 말라리아 감염 진단 장치의 프로세서(도시되지 않음)는 ResNet-50 신경망에 따라 적혈구 이미지를 분석한다. 분석에 따라 각각의 적혈구 이미지는 어떤 말라리아 감염에 속하는지 결정된다. Each malaria species can be classified by deep learning algorithm by ResNet-50 neural network. A processor (not shown) of the malaria infection diagnosis device analyzes the red blood cell image according to the ResNet-50 neural network. The analysis determines which malaria infection each red blood cell image belongs to.
단계 208에서, 본 개시의 일 실시예에 따른 말라리아 감염 진단 장치의 프로세서는 말라리아 감염 이미지 중 감염된 말라리아의 종을 구분하여 표시하도록 사용자 출력 인터페이스를 제어한다. 사용자 출력 인터페이스에는 말라리아 감염 이미지 중 감염된 말라리아의 종이 구분되어 표시된다. In
사용자 출력 인터페이스를 통해 적혈구 이미지에 따른 분류를 보여주는 실시예를 상세히 설명하기 위해 도 9를 참조하도록 한다. Referring to FIG. 9 for a detailed description of an embodiment showing classification according to red blood cell images through a user output interface.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따라 적혈구 이미지 분류를 보여주는 사용자 출력 인터페이스이다.9 is a user output interface showing red blood cell image classification according to an embodiment of the present disclosure.
910에서는 본 개시의 일 실시예에 따른 말라리아 감염 진단 장치의 사용자 출력 인터페이스 상에 각 적혈구 이미지가 모두 정상(normal)임을 표시하고 있다. At 910, it is displayed that all red blood cells images are normal on the user output interface of the malaria infection diagnosis apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
반면에 911에서는 비정상(abnormal) 적혈구 이미지가 검출되었음을 표시하고 있다. 911을 참조하면, 검사 대상 적혈구(TOTAL RBC) 중 의심되는 비정상 적혈구 이미지(SUSPECTED RBC)가 287개가 검출되었고, 따라서 감염율은 약 0.12%임이 표시되고 있다. 911에서 비정상 적혈구는 말라리아 감염 적혈구를 의미할 수 있다. On the other hand, 911 indicates that an abnormal red blood cell image was detected. Referring to 911, 287 suspected abnormal red blood cell images (SUSPECTED RBCs) were detected among the red blood cells (TOTAL RBCs) to be tested, indicating that the infection rate is about 0.12%. In 911, abnormal red blood cells may mean malaria-infected red blood cells.
920에서는 본 개시의 일 실시예에 따른 말라리아 감염 진단 장치의 사용자 출력 인터페이스 상에 적혈구 이미지가 비정상(abnormal)임을 표시하고 있다. 921에서는 920 표시 상태에서 추가의 사용자 입력이 이루어지면 어떤 말라리아 종에 감염되었는지를 표시할 수 있다. 921을 참조하면, Parasite I에 감염된 적혈구는 '0', Parasite II에 감염된 적혈구는 37개가 발견되고 있고, 921에서는 해당 Parasite II에 감염된 적혈구 이미지를 표시하고 있다. Parasite I은 말라리아 종 중에서 열대열 원충(P. falciparum), 삼일열 원충(P. vivax), 난형열 원충(P. ovale), 사일열 원충(P. malariae), 원숭이열 원충 중 어느 하나에 대응될 수 있고, Parasite II는 Parasite I에서 표시한 원충이 아닌 것으로서 말라리아 종 중에서 열대열 원충(P. falciparum), 삼일열 원충(P. vivax), 난형열 원충(P. ovale), 사일열 원충(P. malariae), 원숭이열 원충 중 어느 하나에 대응될 수 있다. At 920, it is indicated that the red blood cell image is abnormal on the user output interface of the malaria infection diagnosis device according to an embodiment of the present disclosure. In 921, when an additional user input is made in the display state 920, which malaria species is infected may be displayed. Referring to 921, '0' is found in red blood cells infected with Parasite I, and 37 red blood cells infected with Parasite II are found. In 921, an image of red blood cells infected with Parasite II is displayed. Parasite I can correspond to any one of the malaria species, P. falciparum, P. vivax, P. ovale, P. malariae, and monkey fever. Parasite II is not a protozoan indicated in Parasite I, and among malaria species, P. falciparum, P. vivax, P. ovale, and P. malariae), and monkey fever protozoa.
930은 사용자 출력 인터페이스에서 감염율을 표시하는 일례를 도시한다. 930 shows an example of displaying the infection rate in the user output interface.
일 실시예에서, 930을 참조하면, 사용자는 'SUSPECTED'화면을 보고 이물질에 의해 말라리아 의심 환자로 분류된 건지 아니면 실제 말라리아에 감염된 환자인지를 확인을 하게 된다. 이후에 사용자가 컨펌(CONFIRM) 입력을 통해 해당 환자를 말라리아 감염자로 진단할 수 있다.In one embodiment, referring to 930, the user sees the 'SUSPECTED' screen and confirms whether the patient is classified as a suspected malaria patient by the foreign substance or whether the patient is actually infected with malaria. Afterwards, the user can diagnose the patient as having malaria infection through CONFIRM input.
930을 다시 참조하면, 적혈구 200,106 개중에서 말라리아 감염 적혈구는 287개이고 감염율은 0.12%로 표시되고 있다. 931을 참조하면, 감염율에 기초하여 환자 상태가 표시되고 있다. 일 실시예에 따라 931을 참조하면, 기생충혈증 레벨(Parasitemia level)이 표시되고 있고, 그에 따른 환자의 상태가 'Remarks' 항목에 표시되고 있음을 알 수 있다. 예를 들어 Parasitemia level 0.2%는 적혈구 uL당 약 10,000개의 감염 적혈구가 존재하며, 이때는 이 레벨 이상에서는 특정 증상이 나타나는 환자 상태를 표시하고 있다. Referring again to 930, out of 200,106 red blood cells, there are 287 malaria-infected red blood cells, and the infection rate is 0.12%. Referring to 931, the patient's condition is displayed based on the infection rate. Referring to 931 according to an embodiment, it can be seen that the parasitemia level is displayed and the corresponding patient's condition is displayed in the 'Remarks' item. For example, a parasitemia level of 0.2% indicates that there are about 10,000 infected red blood cells per uL of red blood cells, and at this time, a specific symptom appears at a level above this level.
단계 210에서, 사용자 출력 인터페이스에는 식별된 말라리아 감염 이미지에 기초하여 말라리아 감염율이 함께 표시될 수 있다. 일 실시예에서, 감염율은 말라리아 감염 자동 진단 장치의 사용자 출력 인터페이스를 통해 표시될 수 있다. 예를 들어 도 9의 930은 사용자 출력 인터페이스에서 감염율을 표시하는 일례를 도시한다. 말라리아 감염율은 식별된 말라리아 감염 혈구 이미지 수와 검사 대상 혈구 이미지 수를 계수하여 감염율 = 감염 혈구 이미지 수/ 검사 대상 혈구 이미지 수로 계산한다. In
단계 212에서, 본 개시의 일 실시예에 따른 말라리아 감염 자동 진단 장치의 사용자 출력 인터페이스에는 감염된 말라리아의 종과 프로세서에 의해 도출된 감염율에 기초하여 소정의 레벨 기준에 따라 적혈구 검체에 대응되는 환자의 상태를 표시할 수 있다.In
본 개시의 일 실시예에 따른 말라리아 감염 자동 진단 장치는 미국질병통제예방센터(CDC: Centers for Disease Control and Prevention)의 말라리아 증상 기준에 따라 검사자에게 환자의 현재 상태를 제공할 수 있다. 도 9의 931은 그러한 표시 일례를 보여준 바 있다.An apparatus for automatically diagnosing malaria infection according to an embodiment of the present disclosure may provide a current condition of a patient to an examiner according to the malaria symptom criteria of the Centers for Disease Control and Prevention (CDC). 931 of FIG. 9 shows an example of such a display.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 말라리아 감염 진단 장치를 나타내는 블럭도이다.11 is a block diagram showing an apparatus for diagnosing malaria infection according to an embodiment of the present disclosure.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 개시의 일 실시예에 따른 말라리아 감염 진단 장치(2000)는, 카트리지 로더부(2100), 프로세서(2200), 이미지 검경부(2300), 이미지 캡처부(2400), 사용자 출력 인터페이스(2500), 사용자 입력 인터페이스(2600), 메모리(2700)를 포함할 수 있다. 말라리아 감염 진단 장치(2000)의 각 구성요소들은 모두 필수적인 것은 아니며, 제조사의 설계 사상에 따라 각 구성요소들은 가감될 수 있다. As shown in FIG. 11 , an apparatus for diagnosing
이하 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.Hereinafter, the above components are examined in turn.
카트리지 로더부(2100)는 적혈구 검체를 로딩하는 부분으로서, 적혈구 검체가 카트리지에 로딩된 후 도말되고, 이미지 검경부(2300)에 의해 검경될 수 있도록 탑재될 수 있다. The
프로세서(2200)는, 말라리아 감염 진단 장치(2000)의 전반적인 동작을 제어한다. 프로세서(2200)는 메모리(2700)에 저장된 프로그램들을 실행함으로써, 카트리지 로더부(2100), 이미지 검경부(2300), 이미지 캡처부(2400), 사용자 출력 인터페이스(2500), 사용자 입력 인터페이스(2600), 및 메모리(2700)를 제어할 수 있다. The
본 개시의 일 실시예에 의하면, 프로세서(2200)는, 인공 지능(AI) 프로세서를 탑재할 수도 있다. 인공 지능(AI) 프로세서는, 인공 지능(AI)을 위한 전용 하드웨어 칩 형태로 제작될 수도 있고, 기존의 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor) 또는 그래픽 전용 프로세서(예: GPU - Graphic Processing Unit)의 일부로 제작되어 말라리아 감염 진단 장치(2000)에 탑재될 수도 있다. 프로세서(2200)는 본 개시의 일 실시예에 따라 ResNet-50을 수행할 수 있는 인공 지능(AI) 프로세서일 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the
본 개시의 일 실시예에 의하면, 프로세서(2200)는 말라리아 감염 진단 장치(2000)에서 적혈구 이미지에 따른 말라리아 종 분류와 분류에 따른 감염 진단을 수행하고 프로그램에 따른 제어 동작을 수행할 수 있다. 프로세서(2200)는 본 개시의 도 2 내지 도 10을 통해 설명된 말라리아 감염을 자동으로 진단하는 방법을 수행할 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the
말라리아 감염 여부 및/또는 말라리아 종 분류에 따른 결과값과 결과 정보는 메모리(2700)에 저장되어 있을 수 있다. Result values and result information according to malaria infection and/or malaria species classification may be stored in the
이미지 검경부(2300)는 현미경과 같은 광학 장치로서, 적혈구 이미지를 확대해서 볼 수 있는 장치를 의미한다. 이미지 검경부(2300)는 말라리아 감염 진단 장치(2000)에 함께 구비될 수도 있고, 별도로 구비되는 옵션 장치일 수도 있다. 이미지 검경부(2300)를 통해 카트리지 로더부(2100)에 놓인 도말된 적혈구 검체를 확대하여 확인할 수 있다. The
이미지 캡처부(2400)는 이미지 검경부(2300)를 통해 확인되는 적혈구 검체 이미지를 캡처한다. 이미지 캡처부(2400)는 보통 정밀 카메라로 이루어진다. 이미지 캡처부(2400)의 카메라는 CMOS 센서로 이루어질 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 이미지 캡처부(2400)에 의해 캡처된 적혈구와 말라리아 감염 혈구가 포함된 이미지는 이미지 분류를 위해 프로세서(2200)에 의해 이미지 프로세싱 - 그래픽 처리된다. The
사용자 출력 인터페이스(2500)는, 오디오 신호 또는 비디오 신호의 출력을 위한 것으로, 디스플레이부(2510)가 포함될 수 있다. 도시되지 않았으나 제작자의 선택에 따라 사용자 출력 인터페이스(2500)는 선택적으로 음향 출력부도 포함될 수 있다. The
본 개시의 일 실시예에 의하면, 말라리아 감염 진단 장치(2000)는 디스플레이부(2510)를 통해서 말라리아 감염 진단 장치(2000)와 관련된 정보를 표시할 수 있다. 예를 들어, 말라리아 감염 진단 장치(2000)에 의해 수행된 말라리아 감염 이미지와 함께 말라리아 중에서도 어떤 종인지 여부와 감염율 그리고 환자의 상태를 디스플레이부(2510)에 표시할 수 있다. According to one embodiment of the present disclosure, the malaria
디스플레이부(2510)와 터치패드가 레이어 구조를 이루어 터치 스크린으로 구성될 수도 있다. 디스플레이부(2510)가 터치패드가 레이어 구조를 이루어 터치 스크린으로 구성되는 경우, 디스플레이부(2510)는 출력 장치 이외에 입력 장치로도 사용될 수 있다. 디스플레이부(2510)는 액정 디스플레이(liquid crystal display), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display), 발광 다이오드(LED, light-emitting diode), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전기영동 디스플레이(electrophoretic display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그리고 말라리아 감염 진단 장치(2000)의 구현 형태에 따라 디스플레이부(2510)를 2개 이상 포함할 수도 있다. The
본 개시의 일 실시예에 의하면, 사용자 출력 인터페이스(2500)는 말라리아 감염 분류, 감염율, 환자 상태 결과 뿐 아니라 다양한 이미지 검경 관련 정보를 디스플레이부(2510)를 통해 출력할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 의하면, 출력 인터페이스(2500)는 현재 파워 레벨, 동작 모드(예컨대, 이미지 검경 모드, 말라리아 감염 판단 모드, 슬립 모드 등) 등을 표시할 수도 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the
사용자 입력 인터페이스(2600)는, 사용자로부터의 입력을 수신하기 위한 것이다. 사용자 입력 인터페이스(2600)는 키 패드(key pad), 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(접촉식 정전 용량 방식, 압력식 저항막 방식, 적외선 감지 방식, 표면 초음파 전도 방식, 적분식 장력 측정 방식, 피에조 효과 방식 등), 조그 휠, 조그 스위치 중 적어도 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The
사용자 입력 인터페이스(2600)는 음성 인식 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 말라리아 감염 진단 장치(2000)는 마이크로폰을 통해 아날로그 신호인 음성 신호를 수신하고, ASR(Automatic Speech Recognition) 모델을 이용하여 음성 부분을 컴퓨터로 판독 가능한 텍스트로 변환할 수 있다. 말라리아 감염 진단 장치(2000)는 자연어 이해(Natural Language Understanding, NLU) 모델을 이용하여 변환된 텍스트를 해석하여, 사용자의 발화(utterance) 의도를 획득할 수 있다. 여기서 ASR 모델 또는 NLU 모델은 인공지능 모델일 수 있다. 인공지능 모델은 인공지능 모델의 처리에 특화된 하드웨어 구조로 설계된 인공지능 전용 프로세서에 의해 처리될 수 있다. 이 때 프로세서(2200)는 인공지능 전용 프로세서일 수 있다. 인공지능 모델은 학습을 통해 만들어 질 수 있다. 여기서, 학습을 통해 만들어진다는 것은, 기본 인공지능 모델이 학습 알고리즘에 의하여 다수의 학습 데이터들을 이용하여 학습됨으로써, 원하는 특성(또는, 목적)을 수행하도록 설정된 기 정의된 동작 규칙 또는 인공지능 모델이 만들어짐을 의미한다. 인공지능 모델은, 복수의 신경망 레이어들로 구성될 수 있다. 복수의 신경망 레이어들 각각은 복수의 가중치들(weight values)을 갖고 있으며, 이전(previous) 레이어의 연산 결과와 복수의 가중치들 간의 연산을 통해 신경망 연산을 수행한다. The
언어적 이해는 인간의 언어/문자를 인식하고 응용/처리하는 기술로서, 자연어 처리(Natural Language Processing), 기계 번역(Machine Translation), 대화 시스템(Dialog System), 질의 응답(Question Answering), 음성 인식/합성(Speech Recognition/Synthesis) 등을 포함한다.Linguistic understanding is a technology that recognizes and applies/processes human language/text, and includes natural language processing, machine translation, dialog system, question answering, and voice recognition. /Includes Speech Recognition/Synthesis, etc.
메모리(2700)는, 프로세서(2200)의 처리 및 제어를 위한 프로그램을 저장할 수도 있고, 입/출력되는 데이터들(예컨대, 말라리아 감염 진단 장치(2000)의 진단 정보, 적혈구 이미지 또는 말라리아 종에 따른 분류 정보)을 저장할 수도 있다. 메모리(2700)는 인공지능 모델을 저장할 수도 있다. The
메모리(2700)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM, Random Access Memory) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 제어장치(2000)는 인터넷(internet)상에서 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage) 또는 클라우드 서버를 운영할 수도 있다.The
통신부(2800)는, 근거리 통신부(2810), 원거리통신부(2820)를 포함할 수 있다. 근거리 통신부(2810, short-range wireless communication interface)는, 블루투스 통신부, BLE(Bluetooth Low Energy) 통신부, 근거리 무선 통신부(Near Field Communication interface), WLAN(와이파이) 통신부, 지그비(Zigbee) 통신부, 적외선(IrDA, infrared Data Association) 통신부, WFD(Wi-Fi Direct) 통신부, UWB(Ultra Wideband) 통신부, Ant+ 통신부 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 원거리통신부(2820)는, 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. 여기에서, 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다. 원거리통신부(2820)는, 3G 모듈, 4G 모듈, 5G 모듈, LTE 모듈, NB-IoT 모듈, LTE-M 모듈 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The
본 개시의 일 실시예에 의하면, 통신부(2800)를 통해 말라리아 감염 진단 장치(2000) 외부의 서버나 다른 전기기기와 통신을 하고 데이터를 송수신할 수 있다. 통신부(2800)는 말라리아 감염 진단 장치(2000)의 판매 목적이나 가격 경쟁력을 위해 옵션으로 포함될 수도 있고 통신이 필요하지 않은 경우 포함되지 않을 수도 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the malaria
본 개시의 일 실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 개시를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. The method according to an embodiment of the present disclosure may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer readable medium. Computer readable media may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. Program commands recorded on the medium may be specially designed and configured for the present disclosure, or may be known and usable to those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. - includes hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, as well as machine language codes such as those produced by a compiler.
본 개시의 일부 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다. 또한, 본 개시의 일부 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램 또는 컴퓨터 프로그램 제품 (computer program product)으로도 구현될 수 있다.Some embodiments of the present disclosure may be implemented in the form of a recording medium including instructions executable by a computer, such as program modules executed by a computer. Computer readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media. Also, computer readable media may include both computer storage media and communication media. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data. Communication media typically includes computer readable instructions, data structures, program modules, or other data in a modulated data signal such as a carrier wave, or other transport mechanism, and includes any information delivery media. In addition, some embodiments of the present disclosure may be implemented as a computer program or computer program product including instructions executable by a computer, such as a computer program executed by a computer.
기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적 저장매체'는 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다. 예로, '비일시적 저장매체'는 데이터가 임시적으로 저장되는 버퍼를 포함할 수 있다.The device-readable storage medium may be provided in the form of a non-transitory storage medium. Here, 'non-temporary storage medium' only means that it is a tangible device and does not contain signals (e.g., electromagnetic waves), and this term refers to the case where data is stored semi-permanently in the storage medium and temporary It does not discriminate if it is saved as . For example, a 'non-temporary storage medium' may include a buffer in which data is temporarily stored.
일 실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 진단 장치 내의 메모리에 탑재되어 진단 장치의 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어를 통해 또는 두개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품(예: 다운로더블 앱(downloadable app))의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.According to an embodiment, a method according to various embodiments disclosed in this document may be loaded into a memory in a diagnosis device and executed by a processor of the diagnosis device. According to one embodiment, the method according to various embodiments disclosed in this document may be provided by being included in a computer program product. Computer program products may be traded between sellers and buyers as commodities. A computer program product is distributed in the form of a device-readable storage medium (eg compact disc read only memory (CD-ROM)), or through an application store or between two user devices (eg smartphones). It can be distributed (e.g., downloaded or uploaded) directly or online. In the case of online distribution, at least a part of a computer program product (eg, a downloadable app) is stored on a device-readable storage medium such as a memory of a manufacturer's server, an application store server, or a relay server. It can be temporarily stored or created temporarily.
500; 카트리지
2000; 말라리아 감염 진단 장치
2100; 카트리지 로더부
2200; 프로세서
2300; 이미지 검경부
2400; 이미지 캡처부
2500; 사용자 출력 인터페이스
2510; 디스플레이
2600; 사용자 입력 인터페이스
2700; 메모리
2800; 통신부
2810; 근거리 통신부
2820; 원거리 통신부500; cartridge
2000; Malaria Infection Diagnosis Device
2100; cartridge loader
2200; processor
2300; image speculum
2400; image capture unit
2500; user output interface
2510; display
2600; user input interface
2700; Memory
2800; Ministry of Communications
2810; Near Field Communications Department
2820; telecommunications department
Claims (20)
상기 획득된 혈구 이미지 중 비정상 염색 이미지를 제외한 염색성 높은 혈구 이미지를 식별하는 단계;
인공지능을 통해 상기 식별된 혈구 이미지 중 말라리아 감염 이미지를 식별하는 단계;
상기 말라리아 감염 이미지 중 감염된 말라리아의 종을 구분하여 표시하는 단계;
상기 식별된 말라리아 감염 이미지에 기초하여 사용자 출력 인터페이스에 말라리아 감염율을 표시하는 단계; 및
상기 감염된 말라리아의 종과 상기 감염율에 기초하여 소정의 레벨 기준에 따라 상기 적혈구 검체에 대응되는 환자의 상태를 상기 사용자 출력 인터페이스에 표시하는 단계를 포함하는 말라리아 감염 자동 진단 방법. obtaining a blood cell image of at least a portion of the red blood cell sample by staining the red blood cell sample;
identifying high-staining blood cell images excluding abnormal staining images from among the obtained blood cell images;
identifying a malaria infection image among the identified blood cell images through artificial intelligence;
classifying and displaying the infected malaria species among the malaria infection images;
displaying a malaria infection rate on a user output interface based on the identified malaria infection image; and
and displaying, on the user output interface, a condition of a patient corresponding to the red blood cell specimen according to a predetermined level criterion based on the infected species of malaria and the infection rate.
상기 염색성 높은 혈구 이미지를 식별하는 단계는,
상기 염색된 적혈구 검체 중 염색성이 낮은 영역을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 말라리아 감염 자동 진단 방법.According to claim 1,
The step of identifying the high staining blood cell image,
The method for automatically diagnosing malaria infection, comprising the step of removing low-staining areas from the stained red blood cell sample.
상기 염색된 적혈구 혈구 이미지 중 비정상 염색 이미지를 제외하는 것은, 상기 혈구 이미지 중 정상 염색 이미지, 소정의 레벨 이상 강도의 염색 이미지, 염색 색상 불량 이미지, 부분염색 이미지, 경계 불분명 이미지, 또는 세포 떨어짐 이미지로 분류하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 말라리아 감염 자동 진단 방법.According to claim 1,
Excluding the abnormal staining image from the stained red blood cell image is a normal staining image, a staining image of a predetermined level or more intensity, a staining color defect image, a partial staining image, an unclear border image, or a cell detachment image among the blood cell images. A method for automatically diagnosing malaria infection, comprising the step of classifying.
상기 획득된 혈구 이미지 중 비정상 염색 이미지를 제외한 염색성 높은 혈구 이미지를 식별하는 단계는,
상기 혈구 이미지가 경계 불분명 이미지가 포함된 경우 이미지 획득을 위한 오토 포커스를 제어하여 상기 획득된 혈구 이미지의 경계가 분명한 혈구 이미지를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 말라리아 감염 자동 진단 방법.According to claim 1,
The step of identifying blood cell images with high staining excluding abnormal staining images among the obtained blood cell images,
The method of automatically diagnosing malaria infection, comprising the step of controlling auto focus for image acquisition when the blood cell image includes an image with unclear boundaries, thereby acquiring a blood cell image with clear boundaries of the obtained blood cell image.
상기 오토 포커스를 제어하여 상기 획득된 혈구 이미지의 경계가 분명한 이미지를 획득하는 단계는,
상기 혈구 이미지의 콘트라스트를 높게 하여 상기 경계가 분명한 혈구 이미지를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 말라리아 감염 자동 진단 방법.According to claim 4,
Acquiring an image with clear boundaries of the obtained blood cell image by controlling the auto focus,
and obtaining a blood cell image with clear boundaries by increasing the contrast of the blood cell image.
상기 혈구 이미지의 콘트라스트를 높게 하여 상기 경계가 분명한 혈구 이미지를 획득하는 단계는,
라플라시안 필터를 사용하여 상기 획득된 혈구 이미지의 에지 성분을 추출하여 상기 경계가 분명한 혈구 이미지를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 말라리아 감염 자동 진단 방법.According to claim 5,
The step of obtaining a blood cell image with clear boundaries by increasing the contrast of the blood cell image,
The method of automatically diagnosing malaria infection comprising the step of acquiring the blood cell image with clear boundaries by extracting edge components of the obtained blood cell image using a Laplacian filter.
상기 오토 포커스를 제어하여 상기 획득된 혈구 이미지의 경계가 분명한 이미지를 획득하는 단계는,
라플라시안 필터를 사용하여 상기 혈구 이미지에 대한 복수의 이미지를 검출하는 단계;
상기 검출된 복수의 이미지에 대한 상기 혈구 이미지의 히스토그램을 분석하여 상기 혈구 이미지의 전경과 배경간 최적의 대비를 포함하는 이미지를 검출하는 단계; 및
상기 최적의 대비를 포함하는 이미지에 기초하여 상기 혈구 이미지의 경계가 분명한 이미지를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 말라리아 감염 자동 진단 방법.According to claim 4,
Acquiring an image with clear boundaries of the obtained blood cell image by controlling the auto focus,
detecting a plurality of images of the blood cell image using a Laplacian filter;
detecting an image having an optimal contrast between a foreground and a background of the blood cell image by analyzing a histogram of the blood cell image for the plurality of detected images; and
and obtaining an image with clear borders of the blood cell image based on the image including the optimal contrast.
상기 혈구 이미지에 대한 복수의 이미지를 검출하는 단계는,
상기 혈구 이미지를 상기 적혈구 검체가 슬라이드 상에 도말된 상태에서 상기 슬라이드의 수직 방향으로 순차적으로 상기 복수의 이미지를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 말라리아 감염 자동 진단 방법.According to claim 7,
The step of detecting a plurality of images of the blood cell image,
and acquiring the plurality of images sequentially in a vertical direction of the slide in a state where the red blood cell sample is smeared on the slide.
상기 검출된 복수의 이미지에 대한 상기 혈구 이미지의 히스토그램을 분석하여 상기 혈구 이미지의 전경과 배경간 최적의 대비를 검출하는 단계는,
상기 복수의 이미지에 대한 히스토그램을 분석하여 상기 복수의 이미지 중 상기 혈구 이미지의 전경에 대한 히스토그램 값이 가장 높은 이미지를 상기 최적의 대비를 포함하는 혈구 이미지로 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 말라리아 감염 자동 진단 방법.According to claim 8,
Analyzing a histogram of the blood cell image for the plurality of detected images to detect an optimal contrast between a foreground and a background of the blood cell image,
Analyzing histograms of the plurality of images and detecting an image having the highest histogram value for the foreground of the blood cell image among the plurality of images as the blood cell image having the optimal contrast. Infection automatic diagnosis method.
상기 획득된 혈구 이미지 중 비정상 염색 이미지를 제외한 염색성 높은 혈구 이미지를 식별하는 단계는,
상기 혈구 이미지의 배경 이미지를 제거하는 단계;
상기 배경 이미지가 제거된 혈구 이미지의 테두리를 제거하는 단계; 및
상기 테두리가 제거된 혈구 이미지의 염색성을 수치로 평가하여 염색성 높은 혈구 이미지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 말라리아 감염 자동 진단 방법.According to claim 1,
The step of identifying blood cell images with high staining excluding abnormal staining images among the obtained blood cell images,
removing a background image of the blood cell image;
removing an edge of the blood cell image from which the background image is removed; and
A method for automatically diagnosing malaria infection comprising the step of numerically evaluating the staining of the blood cell image from which the border is removed to determine whether the blood cell image has high staining.
상기 혈구 이미지의 배경 이미지를 제거하는 단계는,
배경 영역의 블루 픽셀에 대한 밝기값을 획득하여 블루 게인을 결정하는 단계;
상기 혈구 이미지의 히스토그램을 이용하여 상기 혈구 이미지 각 영역의 RGB 값 중 블루(blue) 픽셀에 대한 밝기값을 획득하는 단계;
상기 블루 픽셀에 대한 밝기값과 상기 블루 게인과의 곱이 소정의 레벨 이상인 상기 혈구 이미지 각 영역을 상기 배경 이미지로 판단하는 단계; 및
상기 판단된 상기 배경 이미지를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 말라리아 감염 자동 진단 방법.According to claim 10,
The step of removing the background image of the blood cell image,
determining a blue gain by obtaining a brightness value of a blue pixel of a background area;
obtaining a brightness value of a blue pixel among RGB values of each region of the blood cell image by using the histogram of the blood cell image;
determining each region of the blood cell image in which the product of the brightness value of the blue pixel and the blue gain is equal to or greater than a predetermined level as the background image; and
and removing the determined background image.
상기 배경 이미지가 제거된 혈구 이미지의 테두리를 제거하는 단계는,
모폴로지 클로징 기법을 사용하여 상기 배경 이미지가 제거된 혈구 이미지의 테두리를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 말라리아 감염 자동 진단 방법.According to claim 10,
In the step of removing the border of the blood cell image from which the background image is removed,
A method for automatically diagnosing malaria infection, comprising the step of removing a border of the blood cell image from which the background image has been removed using a morphological closing technique.
상기 테두리가 제거된 혈구 이미지의 염색성을 수치로 평가하여 염색성 높은 혈구 이미지 여부를 판단하는 단계는,
상기 테두리가 제거된 혈구 이미지를 소정의 갯수의 블럭으로 분할하는 단계;
상기 분할 된 블럭 내의 RGB 대표값을 추출하는 단계;
상기 RGB 대표값을 소정의 수치로 평가하는 단계; 및
상기 평가에 기초하여 상기 테두리가 제거된 혈구 이미지가 염색성 높은 혈구 이미지인지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 말라리아 감염 자동 진단 방법.According to claim 10,
The step of determining whether the blood cell image has high staining ability by numerically evaluating the stainability of the blood cell image from which the border is removed,
dividing the blood cell image from which the border is removed into a predetermined number of blocks;
extracting RGB representative values within the divided blocks;
evaluating the RGB representative value as a predetermined numerical value; and
and determining whether the borderless blood cell image is a high-staining blood cell image based on the evaluation.
상기 분할 된 블럭 내의 RGB 대표값을 추출하는 단계는
상기 분할된 각각의 블럭에 대한 히스토그램을 통해 최대 빈도수를 갖는 RGB값을 상기 RGB 대표값으로 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 말라리아 감염 자동 진단 방법.According to claim 13,
The step of extracting RGB representative values in the divided blocks
and extracting an RGB value having a maximum frequency as the RGB representative value through a histogram for each of the divided blocks.
상기 식별된 말라리아 감염 이미지에 기초하여 상기 사용자 출력 인터페이스에 말라리아 감염율을 표시하는 단계는,
상기 식별된 말라리아 감염 이미지 수와 검사 대상 혈구 이미지 수를 계수하여 상기 감염율을 획득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 말라리아 감염 자동 진단 방법.According to claim 1,
Displaying the malaria infection rate on the user output interface based on the identified malaria infection image,
The method of automatically diagnosing malaria infection according to claim 1, further comprising obtaining the infection rate by counting the number of identified malaria infection images and the number of blood cell images to be tested.
상기 소정의 레벨 기준에 따라 상기 적혈구 검체에 대응되는 환자의 상태를 상기 사용자 출력 인터페이스에 표시하는 단계는,
상기 감염율에 기초하여 기생충혈증 레벨(parasitemia level)을 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 말라리아 감염 자동 진단 방법.According to claim 1,
The step of displaying the patient's condition corresponding to the red blood cell sample according to the predetermined level standard on the user output interface,
A method for automatically diagnosing malaria infection, characterized in that it comprises displaying a parasitemia level based on the infection rate.
상기 말라리아 감염 이미지를 식별하는 단계는,
딥 러닝에 기초하여 각 혈구 이미지의 세포 경계를 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 말라리아 감염 자동 진단 방법.According to claim 1,
The step of identifying the malaria infection image,
A method for automatically diagnosing malaria infection, comprising predicting cell boundaries of each blood cell image based on deep learning.
상기 각 혈구 이미지의 세포 경계를 예측하는 단계는,
상기 혈구 이미지를 포함하는 입력 이미지에 세그먼트 마스킹(segment masking)을 하여 암흑색의 배경과 상기 각 혈구 이미지를 나타내는 백색의 전경(foreground)이 구분된 출력 이미지를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 말라리아 감염 자동 진단 방법.18. The method of claim 17,
The step of predicting the cell boundary of each blood cell image,
and performing segment masking on an input image including the blood cell image to generate an output image in which a dark black background and a white foreground representing each blood cell image are separated. Methods for automatic diagnosis of malaria infection.
상기 각 혈구 이미지의 세포 경계를 예측하는 단계는,
상기 출력 이미지에서 연결 성분 분석(connected component analysis)을 통해 서로 연결된 백색 픽셀들끼리 하나의 덩어리로 묶어 각 혈구 이미지의 영역을 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 말라리아 감염 자동 진단 방법.According to claim 18,
The step of predicting the cell boundary of each blood cell image,
The method of automatically diagnosing malaria infection, characterized in that it comprises the step of determining the region of each blood cell image by grouping white pixels connected to each other in the output image through a connected component analysis.
상기 획득된 혈구 이미지 중 비정상 염색 이미지를 제외한 염색성 높은 혈구 이미지를 식별하고,
인공지능을 통해 상기 식별된 혈구 이미지 중 말라리아 감염 이미지를 식별하고, 및
상기 말라리아 감염 이미지 중 감염된 말라리아의 종을 구분하는 프로세서; 및
상기 구분된 감염된 말라리아의 종을 표시하고,
상기 식별된 말라리아 감염 이미지에 기초하여 말라리아 감염율을 표시하고, 및
상기 감염된 말라리아의 종과 상기 감염율에 기초하여 소정의 레벨 기준에 따라 상기 적혈구 검체에 대응되는 환자의 상태를 표시하는 디스플레이를 포함하는 말라리아 감염 진단 장치.staining the red blood cell sample to obtain a blood cell image of at least a portion of the red blood cell sample;
Identifying blood cell images with high staining excluding abnormal staining images among the obtained blood cell images;
Identifying malaria infection images among the identified blood cell images through artificial intelligence, and
a processor for classifying the infected malaria species from among the malaria infection images; and
Indicate the species of infected malaria classified above,
Displaying the malaria infection rate based on the identified malaria infection image, and
and a display displaying a condition of a patient corresponding to the red blood cell sample according to a predetermined level criterion based on the infected species of malaria and the infection rate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220124650A KR102562741B1 (en) | 2022-09-29 | 2022-09-29 | Method and apparatus for diagnosing malaria infection from red blood cells using artificial intelligence |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220124650A KR102562741B1 (en) | 2022-09-29 | 2022-09-29 | Method and apparatus for diagnosing malaria infection from red blood cells using artificial intelligence |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR102562741B1 true KR102562741B1 (en) | 2023-08-02 |
Family
ID=87566525
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020220124650A KR102562741B1 (en) | 2022-09-29 | 2022-09-29 | Method and apparatus for diagnosing malaria infection from red blood cells using artificial intelligence |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102562741B1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006304774A (en) * | 2005-03-29 | 2006-11-09 | Sysmex Corp | Method for detecting malaria-infected erythrocytes, detection reagent and erythrocyte membrane partial lysis reagent used therefor |
JP2017049077A (en) * | 2015-08-31 | 2017-03-09 | シスメックス株式会社 | Blood analysis method and stain solution used therefor, and blood analyzer |
JP2018517209A (en) * | 2015-05-28 | 2018-06-28 | トキタエ エルエルシー | Image analysis system and related methods |
KR20200053718A (en) * | 2018-11-08 | 2020-05-19 | 노을 주식회사 | Blood diagnostic apparatus |
-
2022
- 2022-09-29 KR KR1020220124650A patent/KR102562741B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006304774A (en) * | 2005-03-29 | 2006-11-09 | Sysmex Corp | Method for detecting malaria-infected erythrocytes, detection reagent and erythrocyte membrane partial lysis reagent used therefor |
JP2018517209A (en) * | 2015-05-28 | 2018-06-28 | トキタエ エルエルシー | Image analysis system and related methods |
JP2017049077A (en) * | 2015-08-31 | 2017-03-09 | シスメックス株式会社 | Blood analysis method and stain solution used therefor, and blood analyzer |
KR20200053718A (en) * | 2018-11-08 | 2020-05-19 | 노을 주식회사 | Blood diagnostic apparatus |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11796788B2 (en) | Detecting a defect within a bodily sample | |
US11151716B2 (en) | Methods and systems for assessing cell morphology | |
US10061972B2 (en) | Image analysis systems and related methods | |
TWI756365B (en) | Image analysis systems and related methods | |
JP6791972B2 (en) | Methods and Devices for Detecting Interferents in Samples | |
KR102084535B1 (en) | Defect inspection device, defect inspection method | |
CN101339185A (en) | Automatic microscopic imager for detecting cast-off cells and detection method | |
JP2013535686A (en) | Method and apparatus for automated whole blood sample analysis from microscopic images | |
EP1947441B1 (en) | Apparatus for determining positions of objects contained in a sample | |
KR101106386B1 (en) | System for classifying slides using scatter plot distributions | |
KR102562741B1 (en) | Method and apparatus for diagnosing malaria infection from red blood cells using artificial intelligence | |
CN117309892B (en) | Defect detection method, device and system for blue film of battery and light source controller | |
JP2010151523A (en) | Method and device for analyzing particle image | |
CN111563869B (en) | Stain test method for quality inspection of camera module | |
KR101669075B1 (en) | System and method for inspecting defects | |
CN114144660A (en) | Information processing device and program | |
WO2009047726A1 (en) | Method, device, and computer program product for segmenting an image of an area |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20220929 |
|
PA0201 | Request for examination | ||
PA0302 | Request for accelerated examination |
Patent event date: 20221024 Patent event code: PA03022R01D Comment text: Request for Accelerated Examination Patent event date: 20220929 Patent event code: PA03021R01I Comment text: Patent Application |
|
PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20230306 Patent event code: PE09021S01D |
|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20230727 |
|
GRNT | Written decision to grant | ||
PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20230728 Patent event code: PR07011E01D |
|
PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20230731 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
PG1601 | Publication of registration |