[發明專利]基于光纖探頭的共聚焦內窺鏡圖像畸變校正方法

有效

• 申請號: 201910926443.6
• 申請日: 2019-09-27
• 公開（公告）號: CN110766620B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 徐寶騰;楊西斌;周偉;劉家林;熊大曦
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 張川

本發明公開了一種基于光纖探頭的共聚焦內窺鏡圖像畸變校正方法，包括以下步驟：通過基于光纖探頭的共聚焦內窺鏡采集背景圖像；根據背景圖像中光纖端面的實際圖像形狀和位置計算光纖端面在理論圖像中的形狀和位置；根據背景圖像中光纖端面的實際圖像形狀、位置與光纖端面在理論圖像中的形狀、位置的關系建立畸變校正函數；利用得到的畸變校正函數校正基于光纖探頭的共聚焦內窺鏡采集的樣品圖像的橫向畸變。本發明的圖像畸變校正方法在沒有增加共聚焦內窺鏡硬件復雜度的前提下，只根據單幅圖片即可實現消除共聚焦內窺鏡的圖像橫向畸變的問題，并能自適應振鏡運動規律的變化，能提高圖像的質量，具有重要的臨床價值。

技術領域

本發明涉及共聚焦內窺成像技術領域，特別涉及一種基于光纖探頭的共聚焦內窺鏡圖像畸變校正方法。

背景技術

基于光纖探頭的共聚焦顯微內鏡是一種把激光共聚焦顯微技術和傳統內窺鏡技術結合起來的新型內窺鏡，它可以對活體組織進行高分辨率組織學診斷，并能實現一定深度的斷層掃描，對于早期腫瘤和癌前病變的篩查具有重要的作用。

基于光纖探頭的激光共聚焦內窺鏡結構如圖1所示，激光器發出的激光在X/Y軸掃描振鏡的偏轉作用下掃描樣品表面。樣品表面激發出的熒光經光路傳輸到光電探測器上轉換成電信號。所述電信號經采集卡采集后由計算機拼接成一幅圖像。

基于光纖探頭的共聚焦內窺成像技術一般采用共振振鏡作為X軸掃描振鏡以提高圖像采集速度，但是由于共振振鏡的運動速度呈非線性變化，采集到的圖像呈橫向畸變。共振振鏡的速度變化規律如圖2所示，圖中的黑色虛線表示共振振鏡的位置，黑色實線表示共振振鏡的速度。共振振鏡在邊緣的速度為0，在中間的速度最高。基于共聚焦內窺鏡采集到的圖像在橫向中間呈壓縮畸變，在橫向兩端呈拉伸畸變。圖像校正前共聚焦內窺鏡對等間距條紋的光柵成像如圖3所示，圖像呈現兩端被拉伸中間被壓縮的畸變形態。傳統解決共聚焦內窺成像橫向畸變的方法分為硬件方法和軟件方法，軟件方法之一是將兩側畸變比較嚴重的區域直接切除，留下中間線性度比較好的區域，但是剩余圖像的中間部分仍然存在畸變問題。另一種軟件方法是直接采用正弦曲線表示振鏡的運動狀態以此校正運動產生的畸變，但是實際使用中振鏡受環境、壽命等原因的影響而偏離標準的正弦曲線運動，此時，若仍使用正弦曲線校正會使圖像產生更大的畸變。硬件校正方法一般通過像素時鐘來進行非等時采樣，但是振鏡的掃描曲線會隨環境因素變化，而像素時鐘不能跟隨這種變化。而且采用像素時鐘會增加系統的硬件成本。為了解決圖像的畸變問題，并且在不增加硬件復雜度的前提下適應振鏡運動規律的變化，本申請提出了一種基于光纖探頭的共聚焦顯微內鏡圖像畸變校正方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種基于光纖探頭的共聚焦內窺鏡圖像畸變校正方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種基于光纖探頭的共聚焦內窺鏡圖像畸變校正方法，包括以下步驟：

1)通過基于光纖探頭的共聚焦內窺鏡采集背景圖像；

2)根據背景圖像中光纖端面的實際圖像形狀和位置計算光纖端面在理論圖像中的形狀和位置；

3)根據背景圖像中光纖端面的實際圖像形狀、位置與光纖端面在理論圖像中的形狀、位置的關系建立畸變校正函數；

4)利用得到的畸變校正函數校正基于光纖探頭的共聚焦內窺鏡采集的樣品圖像的橫向畸變。

優選的是，所述步驟1)具體包括：將共聚焦內窺鏡的光纖探頭在有光照的環境中采集圖像，光纖探頭端面在圖像上形成光斑區域，然后對圖像進行二值化處理，得到光斑區域邊緣清晰的背景圖像。