[發明專利]一種基于光纖顯微內鏡圖像的胃腸上皮隱窩結構自動量化分析方法及系統

在審

• 申請號: 201810793315.4
• 申請日: 2018-07-18
• 公開（公告）號: CN109255775A
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發明（設計）人: 王璐瑤;吳郁清;安昕;林立
• 申請（專利權）人: 蘇州精觀醫療科技有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/12;G06T7/136;G06T7/155;G06T7/194
• 代理公司: 蘇州謹和知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32295
• 代理人: 唐靜芳

本發明提供了一種基于光纖顯微內鏡圖像的胃腸上皮隱窩結構自動量化分析方法及系統，其中系統包括圖像濾波預處理模塊，對比度增強模塊，隱窩分割模塊，隱窩形態特征量化模塊。本發明可以應用在鑒別良性、病變上皮組織的計算機輔助診斷系統中，還能夠即時處理，將幫助內鏡醫生實現高準確度和一致性的實時、現場診斷，減輕醫生工作和訓練負擔，提升臨床效率。

技術領域

本發明涉及醫學圖像處理及應用領域，具體地說，涉及一種基于光纖顯微內鏡圖像的胃腸上皮隱窩結構自動量化分析方法及系統。

背景技術

胃腸道腫瘤是世界范圍內常見的惡性疾病，我國屬于胃癌高發地區，早期發現是改善患者生存率和生活質量的關鍵。

基于光纖束的光纖顯微內鏡具有亞細胞實時成像能力，包括共聚焦熒光顯微內鏡、高清顯微內鏡等。在胃腸粘膜篩查應用領域，已有不少研究表明光纖顯微內鏡將產生有用的臨床數據，能幫助早期檢測胃腸道上皮的癌前病變和癌性病變。因此，光纖顯微內鏡在胃腸道病變早期檢測方面有巨大的臨床應用價值。

與其他先進的胃腸道內鏡技術一樣，光纖顯微內鏡的學習曲線長，圖像的診斷效果依賴于醫生的病理學基礎、高水平培訓和豐富經驗，這些阻礙了其在疾病篩查中的應用推廣。近年來，以計算機輔助診斷技術為核心的內鏡圖像定量分析被認為將是一種有效方法而受到關注。前期，光纖顯微內鏡圖像的量化分析集中在口腔、食管病變的診斷方面，結果表明圖像定量分析作為一種客觀的分類方法，能提供準確、一致性高的結果輔助光纖顯微內鏡圖像診斷，其表現與經驗豐富的內鏡醫師的評估能力相當。

在胃腸道病變方面，腺體隱窩是其診斷的重要結構。異常胃腸上皮組織是紊亂的，隱窩結構隨著上皮不規則增厚而拉長，而正常的胃腸上皮組織的隱窩為類圓形結構，且分布較均勻，因此，與異常圖像相比，正常圖像中的隱窩結構更接近于圓形，同時面積偏小，間距相對一致。量化隱窩的上述形態特征降將幫助區分正常和異常的胃腸上皮組織。隱窩的形態特征對胃腸道內鏡圖像診斷的價值已在光纖顯微內鏡設備上得到證實。Peieto等人將隱窩形態特征的量化應用在腸上皮光纖顯微內鏡圖像的診斷中，然而該研究的方法在對低對比度的光纖顯微內鏡圖像增強時，需要通過多次強度自適應對比度增強實驗選擇出最佳參數組合，增加了臨床應用的復雜度。內鏡檢查應用場景要求實時、現場的圖像判讀，因此無人工參與、全自動的量化分析在臨床應用上更具優勢。目前，已有科學家基于食管上皮細胞和腺體的形態特征開發了一套全自動光纖顯微內鏡圖像量化分析算法，然而，整個方法的執行時間需要52秒，仍然難以滿足實時性要求。

因此，需要開發出一種更加有效便捷的圖像分析方法。

發明內容

本發明是為了解決上述技術問題而做出的，其目的是提供一種更加有效、便捷的基于光纖顯微內鏡圖像的胃腸上皮隱窩結構自動量化分析方法及系統。

為了實現上述目的，本發明提供了一種基于光纖顯微內鏡圖像的胃腸上皮隱窩結構自動量化分析方法，包括以下步驟：

(1)使用雙邊濾波方法，對原始光纖顯微內鏡圖像進行濾波預處理，以消除圖像像素化的問題，并保持圖像的邊緣；

(2)對圖像進行對比度增強：

(2.1)使用CLAHE方法，對濾波后的圖像進行第一次增強操作；

(2.2)采用二次函數進行非線性灰度變換，讓圖像的直方圖往兩端擴散，拉大圖像前景和背景的對比度，對圖像上每一個像素點按如下公式計算非線性灰度變換后的灰度值，獲得新圖像：

其中，坐標(x，y)表示像素點的坐標，為像素點的新灰度值，f(x，y)為處理前像素點的原始灰度值；

(3)對圖像進行分割，提取出隱窩結構：