[發明專利]一種基于多倍采樣的內窺鏡圖像血管紋理增強方法

有效

• 申請號: 202110443873.X
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN112967209B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 周文舉;顧小剛;任新振;王海寬;劉軍
• 申請（專利權）人: 上海埃爾頓醫療器械有限公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/50;G06T7/40
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

本發明公開了一種基于多倍采樣的內窺鏡圖像血管紋理增強方法，包括紋理提取，紋理合成，紋理優化三個主要部分。紋理提取通過對輸入的內窺鏡圖像及參考圖像的多倍采樣，將生成的圖像拆分成若干個3×3的局部紋理圖像；紋理合成首先生成一張空白圖像，再按相似系數的閾值區間填充入合適的局部紋理圖像；紋理優化通過搭建輸入圖像與合成圖像的數學模型，迭代計算兩個權重參數，得到優化后的內窺鏡血管紋理增強圖像。相比于現有技術，本發明針對現有技術中存在鋸齒和塊效應的缺陷，提出了一種基于多倍采樣的內窺鏡圖像血管紋理增強方法，通過多倍采樣及優化數學模型對現有圖像的細微紋理進行推理恢復，實現內窺鏡圖像的清晰化顯示，避免實際應用中因圖像不清晰而引起的誤操作，降低患者術中風險。

技術領域

本發明涉及圖像處理領域，具體是指一種基于多倍采樣的內窺鏡圖像血管紋理增強方法。

背景技術

一次性醫用內窺鏡系統在醫學臨床應用十分廣泛，目前醫用內窺鏡采用柔性設計以適用各種的人體體內場景，一次性醫用內窺鏡的內部結構包括照明系統，成像系統，工作通道三個部分。鑒于一次性醫用光學內窺鏡成本低廉、體積小巧、隨用隨棄的特點，其內部的CCD成像元件在考慮成本限制后感光面積將大大減小，成像結果遠低于可重復使用的高檔內窺鏡拍攝質量。內窺鏡的分辨率低的缺點實際表現為，在觀察或處理血管病癥時需要多次反復操作，導致手術時間延長，增加術中風險。

多倍采樣技術是對圖像的多尺度表達，是一種以多種分辨率來多層次處理圖像的方法。多倍采樣通過對同一圖像的不斷采樣，使得圖像的分辨率增大或減小。多倍采樣按不同采樣系數可以分為下采樣和上采樣兩種，下采樣的采樣系數小于1，采樣后的圖像尺寸和分辨率會逐步減小，上采樣的采樣系數大于1，采樣后的圖像尺寸和分辨率會逐步增大。

發明內容

本發明的目的是克服了上述現有技術的缺點，提供了一種滿足高相似性、清晰度、適用范圍較為廣泛的一種基于多倍采樣的內窺鏡圖像血管紋理增強方法。

為了實現上述目的，本發明的一種基于多倍采樣的內窺鏡圖像血管紋理增強方法如下：

該基于多倍采樣的內窺鏡圖像血管紋理增強方法，其主要特點是，包括紋理提取、紋理合成、紋理優化三個主要步驟，具體包括以下步驟：

步驟1，將內窺鏡采集的圖像作為輸入圖像；

步驟2，根據所在人體場景，選取一張合適的血管紋理參照圖像；

步驟3，將所述輸入圖像進行上采樣操作，使其達到期望的圖像尺寸，作為圖像a；

步驟4，將所述圖像a拆分成m個3×3的局部紋理子塊，構成局部紋理子塊群1；

步驟5，原始的輸入圖像分別進行2倍下采樣、4倍下采樣、8倍下采樣，生成圖像a1、圖像a2、圖像a3，將所述圖像a1、所述圖像a2、所述圖像a3分別拆分成o個、p個、q個3×3的子塊；

步驟6，將所述參考圖像進行下采樣操作，使其達到期望的圖像尺寸，作為圖像b；

步驟7，將所述圖像b拆分成n個3×3的局部紋理子塊，與所述圖像a1的o個子塊、所述圖像a2的p個子塊、所述圖像a3的q個子塊構成局部紋理子塊群2；

步驟8，計算所述局部紋理子塊群1與局部紋理子塊群2的相似系數；

步驟9，生成一張空白圖像，使其為期望的圖像尺寸；

步驟10，根據所述局部紋理子塊群1與所述局部紋理子塊群2的相似系數，判斷當前的相似水平，若為強相似，將局部紋理子塊群2對應的3×3子塊填充至所述空白圖像的相應位置，否則，將局部紋理子塊群1對應的3×3子塊填充至所述空白圖像的對應位置；

步驟11，重復步驟10，直至空白圖像被所述圖像a、所述圖像a1、所述圖像a2、所述圖像a3、所述圖像b的子塊完全填充，即生成一張血管紋理的合成圖像；