[發明專利]光纖束圖像處理方法、系統、計算機設備和存儲介質

有效

• 申請號: 202010098735.8
• 申請日: 2020-02-18
• 公開（公告）號: CN111292361B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 劉家林;楊西斌;徐寶騰;周偉;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: G06T7/32
• 分類號: G06T7/32;G06T5/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 馬魯晉

本發明公開了一種光纖束圖像處理方法、系統、計算機設備和存儲介質，方法包括：構建參考圖像；基于參考圖像確定光纖束串擾矩陣和透過率矩陣函數；構建目標函數；基于目標函數對待處理光纖束樣本圖像進行求解，重建待處理光纖束樣本圖像；對多幅重建的光纖束樣本圖像進行配準處理。系統包括：第一構建模塊、數學模型建立模塊、第二構建模塊、重建模塊和配準模塊。計算機設備和存儲介質通過執行計算機程序能夠實現上述方法過程。本發明利用單幅圖像就可以實現去除光纖束圖像的蜂窩狀結構，以及去除噪聲和光纖間串擾對光纖束成像的影響，從而實現提高光纖束成像的分辨率的效果。本發明適用性廣，適合所有利用光纖束成像的應用場景。

技術領域

本發明涉及圖像處理領域，具體涉及光纖束圖像處理領域，特別涉及一種光纖束圖像處理方法、系統、計算機設備和存儲介質。

背景技術

光纖束在內窺鏡成像中發揮了重要作用，為活體內一系列疾病的診斷提供了細胞水平可視化的途徑。通常，光纖束包含大量的光纖纖芯(通常高達30000個)，這些纖芯可以同時傳輸和獲取光學信號。然而，纖芯間距(即包層)會導致所獲取圖像上出現明顯蜂窩狀圖案，從而降低圖像的質量。此外，光纖間的串擾問題以及噪聲會進一步影響光纖束成像分辨率。

目前常用的方法是利用高斯濾波或線性插值的方法來去除光纖束圖像的蜂窩狀結構，但由于圖像噪聲的影響以及采樣不足等原因，上述方法不能提高圖像的空間分辨率。另一種方法是利用多個光纖束圖像來恢復纖芯間距的圖像信息，多個光纖束圖像序列通常是通過利用樣品與光纖束之間的亞像素位移來獲得的，如果能夠精確確定不同圖像間的移動距離，則會因為過采樣而獲得圖像分辨率的增強。然而，考慮到所需掃描系統的小型化和組織的變形，這種方法可能對臨床應用過于困難。

因此，如何實現在去除光纖束圖像蜂窩狀結構的同時提高光纖束成像的分辨率是急需解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠在去除光纖束圖像蜂窩狀結構的同時提高光纖束成像分辨率的方法、系統、計算機設備和存儲介質。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種光纖束圖像處理方法，所述方法包括：

構建參考圖像；

基于所述參考圖像確定光纖束串擾矩陣和透過率矩陣函數；

構建目標函數；

基于目標函數對待處理光纖束樣本圖像進行求解，重建待處理光纖束樣本圖像。

進一步地，所述構建參考圖像，具體包括：通過光纖束對均勻發光樣品進行采樣獲得參考圖像。

進一步地，所述構建參考圖像，具體包括：通過光纖束對均勻發光熒光樣品進行采樣獲得參考圖像。

進一步地，所述基于所述參考圖像確定光纖束串擾矩陣，具體包括：

基于參考圖像，測定光纖束中不同光纖的空間位置以及不同光纖間的空間距離，獲得光纖束串擾矩陣C為：

C_i,j＝exp(-β×d_i,j^α)

式中，C_i,j表示第i個光纖與第j個光纖之間的串擾，d_i,j表示第i個光纖與第j個光纖之間的空間距離，β和α表示光纖間串擾的強度，β、α均為大于0的常數。

進一步地，確定所述透過率矩陣函數，具體包括：

基于光纖束串擾矩陣C，利用圖像復原算法對參考圖像進行處理，獲得光纖束透過率矩陣函數M為：

式中，inv(C)表示光纖束串擾矩陣C的逆，和分別表示傅里葉變換和傅里葉反變換，y_M表示參考圖像，h表示光纖束成像系統的點擴散函數，δ表示圖像復原因子。