[发明专利]多光谱内窥镜自动曝光成像方法

摘要

本发明公开了一种多光谱内窥镜自动曝光成像方法。该方法针对光学手术导航内窥镜系统，结合激发荧光图与白光图等多光谱图像信息，使用多个光谱的荧光图像感兴趣区域进行互相校准，进而对荧光图像进行自动曝光调整。再对经过自动曝光后获得的荧光图像提取校正后的感兴趣区域，并进行融合，获得综合感兴趣区域。再在白光图像上非综合感兴趣区域相对应的位置提取相应的图像参数，进而调整白光图的曝光时间，达到以荧光对象为基础的图像自动曝光处理。该系统适用于内窥镜下狭小空间内，能得到良好的多光谱内窥镜自动曝光成像结果。

主权项

1.一种多光谱内窥镜自动曝光成像方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：给定光圈级数F和最优图像质量参数V_opt，设定内窥镜成像视野的中央矩形部分为初始荧光感兴趣区域S；步骤2：在感兴趣区域S下，以曝光时间为T₀拍摄不同光谱波段下荧光图像和白光图像，并分别提取荧光图的图像质量参数，其中，每张图像的曝光时间都是T₀；提取荧光图的图像质量参数的步骤为：步骤21：计算第k张荧光图中感兴趣区域S_k与非感兴趣区域的面积A_Sk和计算中心区域权重系数R，计算方法为：步骤22：计算感兴趣区域的绝对中心力矩值ACM_sk和非感兴趣区域的绝对中心力矩公式如下：其中分别指感兴趣区域和非感兴趣区域内像素点数量；h_i为像素点的灰度值，和分别指感兴趣区域和非感兴趣区域内像素的平均灰度值，即：步骤23：计算荧光图的图像质量参数，其计算公式为步骤3：以曝光时间T₀和光圈级数F可以计算得到当前曝光值EV_pre，并计算目标曝光时间T_opt；其中EV_pre和T_opt的计算等式为：EV_opt＝EV_pre+log₂(V_pre)‑log₂(V_opt)每张图像有一个新的T_opt；步骤4：在新的曝光时间T_opt下再次拍摄各个光谱波段的荧光图，并借由其当前曝光时间下的荧光结果划分荧光感兴趣区域；对所有感兴趣区域作并集合并，得到综合感兴趣区域S_n；重新计算该感兴趣区域下各个图像质量参数V_n，荧光图V_n总和与V_opt相差大于等于阈值a时，回到步骤1，以S_n作为S，T_opt作为T₀，重复步骤2‑4；直至荧光图V_n总和与V_opt相差小于阈值a，进入步骤5；步骤5：在白光图像上划分综合感兴趣区域S_n，以初始白光曝光时间Tn₀拍摄白光图；其中，使用荧光图像上获取的综合感兴趣区域为标准得到白光图像的综合感兴趣区域；还包括以下步骤：步骤51：计算白光图中感兴趣区域S_n和非感兴趣区域的的面积A_Sn和计算白光图的中心区域权重系数R_n，且以非荧光区域为侧重点调整曝光时间，计算方法为：步骤52：计算感兴趣区域的绝对中心力矩值ACM_sn和非感兴趣区域的绝对中心力矩公式如下：其中分别指感兴趣区域和非感兴趣区域内像素点数量；h_i为像素点的灰度值，和分别指感兴趣区域和非感兴趣区域内像素的平均灰度值，即：步骤53：计算白光图像质量参数V_nt，其计算公式为V_nt＝(1‑R_n)×ACM_sn+R_n×ACM_‑sn；步骤6:计算曝光值EVn_pre和目标曝光时间Tn_opt，计算公式如下，EVn_opt＝EVn_pre+log₂(V_nt)‑log₂(V_opt)步骤7：计算当前白光图图像质量参数V_nt，如果由于光影变化问题未能达到V_opt，将得到的综合感兴趣区域S_n带入步骤4，重新进行计算，否则一直进行计算对比，直至设备停止工作。