[发明专利]基于胶囊内窥镜图片生成人体腔道全视影像的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像处理方法，具体来说涉及一种基于胶囊内窥镜图片生成人体腔道全视影像的方法。

背景技术

2000年首次出现的无线胶囊内窥镜，因其检查过程无痛苦、可观察消化道全程，从而在消化道疾病诊断中得到广泛应用，成为消化疾病检查的一个重要手段。当然，胶囊内窥镜在使用过程中存在一些问题，例如在病人检查过程当中，可产生数字图像5万张左右。这些图片均需诊断医生进行判读，其工作量十分巨大，诊断效率低，且容易出现误诊、漏诊，这已成为专家公认的制约胶囊内镜技术发展的瓶颈。

为了解决这一难题，有学者提出利用智能筛选，将有用的图片(有病变或疑似病变)保留，而将无用的图片(无病变图片或重复图片)自动筛掉。因病变检测本身是一个世界性难题，故该方案存在着较大的漏诊风险。另外，胶囊内镜技术仍在努力提高图像的空间分辨率和减少拍片时间间隔，因而病人检查所产生的图片量仍会成倍增长。

生成全视影像的关键支撑技术之一是图像拼接技术，其本质是以空间换时间，它将持续数个小时的数万张视频图像通过拼接技术转换成一张全程图片。图像拼接技术较早应用于遥感图像处理，并取得巨大成功。近来也有将之应用于视频图像处理的实例。1980年代，图像处理专家开始研究将局部图像拼接成全局图像并取得一系列奠基性成果。1990年代，科学家们开始研究利用视频图像拼接完整场景的算法。但是该技术存在两个主要限制条件：一是要求视频拍摄方向为侧向拍摄；二是要求视频图像具有较明显的纹理或边界特征。显然，基于内镜技术重建人体腔道的全视影像，并不符合上述两个条件。因此，基于内窥镜的人体腔道全视影像及其分析系统的研制在国内外尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于胶囊内窥镜图片生成人体腔道全视影像的方法，本方法能够让医生诊断时视野更加开阔和直观，有利于提高医生诊断率，缩短阅片时间。

本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：

一种基于胶囊内窥镜图片生成人体腔道全视影像的方法，包括以下生成过程：

(1)获取胶囊内窥镜的图片以及图片的格式；

(2)对所获取的图片进行预处理；

(3)生成全视影像：对所获取的图片进行环状图像展开，然后对展开后的图像配准和图像拼接，则拼接后的图像即为全视影像；

(4)并将全视影像可视化显示出来。

所述步骤(2)中的对所获取图片进行预处理的内容包括：对所获取的图片中的全黑无效图像进行剔除、对模糊图像进行处理、对图像亮度、对比度参数进行调整。

所述对模糊图像采用带修正的自适应邻域平均法消除图像中的干扰和噪音，以及采用直方图均衡化进行处理。

所述步骤(3)中环状图像为圆形视野的1/4外环区域的环状图像，所述圆形视野以图像中心点为圆心。

所述步骤(3)中环状图像展开过程为：先采用极坐标系对环状图像区域进行均匀采样，采样顺序以环状图像半径所在的射线为基准，每隔0.5度角进行均匀采样，直至对整个环状图像从外圈至内圈全部采样，并将极坐标系中的坐标值以直角坐标系的形式表示，则可将环状图像展开成长条矩形。

所述步骤(3)中图像配准过程为：对展开后的相邻的两长条矩形图像根据互信息量最大的准则进行配准。

配准过程中当两幅长条矩形图像上下位置错开时，则将错开后图像下端多余部分翻转到图像上方；相应地，两幅长条矩形图像左右方向的部分重叠，则合二为一。

所述互信息量最大的准则的具体实现过程为：对经过展开后的图像，创建图像的模糊梯度场及建立模糊梯度相似性测度，并结合到互信息量配准算法当中进行图像校正。

所述创建图像的模糊梯度场的具体过程为：采用马尔边缘提取的方法首先获得图像的边缘信息，然后引入模糊数学中的模糊隶属度概念来定义图像中各点属于梯度的模糊隶属度，从而建立图像的模糊梯度场，并通过图像的模糊梯度场来计算图像间梯度的相似性；所述模糊梯度相似性测度为最大最小贴近度。

所述步骤(3)中的图像拼接的过程为：对配准后的相邻两长条矩形图像保留图像重叠部分中的单次数据，对于没有重叠的部分则全部保留，这样即完成了将两幅矩形图像拼接成一幅矩形图像；以此类推，直到将全部长条矩形图像拼接成一幅全视影像。

本发明方法相对于现有技术来说，具有以下的有益效果：