【期刊】好文荐读 | 福建师范大学李志芳副教授课题组：基于卷积神经网络的指尖皮肤OCT图像的表皮厚度测量方法 | JIOHS
本文介绍的是福建师范大学李志芳副教授课题组基于卷积神经网络的指尖皮肤OCT图像的表皮厚度测量方法，发表在《Journal of Innovative Optical Health Sciences》期刊2021年第1期。
A measurement of epidermal thickness of fingertip skin from OCT images using convolutional neural network
Yongping Lin, Dezi Li, Wang Liu, Zhaowei Zhong, Zhifang Li, Youwu He and Shulian Wu
Journal of Innovative Optical Health Sciences Vol. 14, No. 1 (2021) 2140005
研究背景
由于皮肤是人体最外层的部分，因此，皮肤定量分析是最流行和最有趣的任务之一。其中皮肤表皮厚度是诊断皮肤疾病的一个重要指标。然而，真皮-表皮交界处是三维的复杂结构，二十多年以来，研究人员提出了多种方法用于提高表皮厚度准确性。
内容简介
在本研究中，提出了一种人体指尖皮肤表皮厚度精确的测量方法。此方法利用深度卷积神经网络精确地分割出指尖皮肤OCT图像皮肤表面边界和在真皮-表皮交界处乳头层的脊边界，然后通过搜索脊部边界的局域极大值来确定脊顶部位置，最后计算出脊顶位置与相应皮肤皮面位置的高度差来确定指尖表皮厚度。结果表明，该方法能精确地确定乳头层的脊部区域，分离出脊部高度，提高表皮厚度测量的准确度。此方法可用于定量表征皮肤以鉴别皮肤病以及身份识别和光学加密方法中。
图文导读
图1(a)指尖皮肤典型的二维OCT截面图和（b）三维OCT图像
图1表明真皮与表皮的交界处乳头层是起伏波动状的，其脊部由乳头层脊顶至谷底的构造构成。为了准确地测量表皮的厚度需要精确地确定其脊部的边界。
图2(a)皮肤表面的边界和脊部边界;(b)乳头层的脊顶位置采用数字标记
图2表明采用U-net架构的卷积神经网络算法精确地分割出皮肤表面边界和乳头层的脊部边界。
图3(a) 表面边界和脊部边界分布的位置信息，(b)基于两种方法的表皮厚度分布; (c)脊部的高度分布
通过局域极大值和极小值搜索确定乳头层脊的顶部和底部的位置，表皮厚度测量准确度提高，是由于避免地脊部的高度统计到表皮厚度中。
因此，结合深度卷积神经网络的皮肤表皮厚度的精确测量方法可用于定量表征皮肤，还可与指纹相结合用于身份识别和光学加密系统中。
作者简介
李志芳副教授，现为福建师范大学光电与信息工程学院系主任、博士生导师。主要从事手性介质几何力学、光学加密方法、偏振相关OCT系统和光成像技术研究。主持国家自然科学基金项目3项，以独立PI的身份参与国家重点研发计划变革性技术关键科学问题重点专项，主持各类省部级项目5项。近五年内在国内外期刊上发表论文数十篇，授权美国发明专利1项，授权中国发明专利2项。兼任《Optics Letters》、《Biomedical Optics Express》、《Journal of Biophotonics》等杂志的评审专家。
文章来源：“JIOHS”公众号
期刊简介
《Journal of Innovative Optical Health Science》(简称JIOHS)期刊由教育部主管，华中科技大学主办，新加坡世界科学出版社和华中科技大学《创新光学健康科学杂志（英文）》编辑部共同出版。该刊主编为海南大学校长、华中科技大学武汉光电国家研究中心主任骆清铭院士。JIOHS期刊已被SCI（IF1.661）、Ei、Scoups等数据库收录，且为开放获取（OA）期刊。该刊曾入选2018年中国科技期刊影响力提升计划D项目。
JIOHS期刊的办刊宗旨为刊载生物医学光子学领域的新理论、新进展、新成果，促进国内外学术交流，推动光子学技术在生物医学领域的研究应用，提高我国在该领域的科研水平和国际影响力。内容包括但不限于：光子治疗学和诊断学、光学临床运用技术与系统、组织光学、激光生物组织相互作用和组织工程学、生物医学光谱学、高级显微和成像技术、纳米生物光子学和光学分子成像、多模式混合生物医学成像、微纳加工和医学微系统。
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