高清电子医用内窥镜图像增强技术研究

发布时间：2020-04-10 13:15

【摘要】：随着现代外科手术向着微创化发展,高清电子医用内窥镜已经成为治愈人体疾病必需的医疗器械。但是在传统白光内窥镜手术中,会存在肿瘤未被完全切除,早期病灶不易发现等问题。国外先进产品通过特殊图像增强算法来增强病灶解决上述问题,但国内产品尚缺乏此方面功能,因此新型内窥镜成像技术的研究至关重要。针对上述问题,本文旨在研究高清电子医用内窥镜图像增强算法。该增强算法包括三个方面增强:细节增强、亮度增强、血管对比度增强。在选取细节增强和亮度增强算法时,本文对经典与当前主流算法进行编程实现,结合增强效果和系统实时性评价指标,确定了适合本实验室自主研制的高清电子胃镜图像增强算法:首先将彩色图像转换成灰度图,接着使用导向滤波将灰度图分成高动态范围的亮度层和包含图像细节信息的细节层,然后对细节层进行增益放大,亮度层使用AINDANE算法进行动态范围压缩,最后将细节增强图像和亮度增强图像合并并进行色彩还原生成增强图像。对于血管对比度增强算法,本文以血管对光谱的吸收特性原理提出基于光谱变换的对比度增强算法,通过降低R分量,提升GB分量达到加强血管的表现效果。为综合评价上述增强方法效果,本文使用细节方差-背景方差(DV-BV)客观指标和两种对比度增强评价指标,分别为色调距离客观指标和韦伯定律对比度评价指标。在评价本文增强算法方面,本文先将该算法对多种内窥镜图像进行增强,主观和客观指标评价均显示增强效果显著。接着将该算法和其他内窥镜图像增强技术相比较,结果也表明本文算法在增强方面表现更优。
【图文】：

影像,图像,高清,电子内窥镜

技术的手术内窥镜系统。在２０１５年１０月，Ｏｌｙｍｐｕｓ公司又一次发布一款分辨率可达到逡逑３８４０ｘ２１６０及更高像素的手术内窥镜系统，超高清的４Ｋ影像可帮助提升手术时的可视度逡逑如图１．１显示，高清图像比标清图像显示更清晰，而４Ｋ图像比高清图像呈现更多细节。逡逑（ａ）逦（ｂ）逦（ｃ）逡逑图１．１标清⑷和氋清（ｂ）和４Ｋ图像（ｃ）对比逡逑在２００７年，Ｓｔｏｒｚ公司也相继推出全高清电子内窥镜，像素达到１９２０ｘ１０８０，图像懫逡逑集和显示均为１６：邋９，可增加３０％的图像显示，使手术视野更宽广，显露更多周边器官情逡逑况便于观察，提高安全性，采用逐行扫描方式，屏幕图像更稳定、不会闪烁。２０１２年Ｓｕｃｋｅｒ逡逑也推出１２８８ＨＤ数字全高清内窥镜，在２０１４年全球上市第一台医用３ＣＭＯＳ晶片摄像机逡逑１４８８，相比传统ＣＣＤ光电耦合器，能够实现采集光信号在ＣＭＯＳ晶片上直接转换为数字逡逑信号，，从而实现抓图速度快３３％、信噪比、亮度及清晰度都得到提高。Ｆｕｊｉ和狼牌等各个逡逑公司也都拥有自己的高清内窥镜。因此高清电子内窥镜已成为目前电子内窥镜领域必须达逡逑到的要求。逡逑１．１．２逦医学图像增强技术研究现状逡逑尽管常规内窥镜已经实现高清技术，但是对于黏膜皮层的微细血管的观察，早期病变逡逑的组织的呈现等都是巨大的挑战

曲线,灰度图

线性传递函数曲线就是斜率为１的直线，没有亮度增强效果。但是图像中的暗区域像素数逡逑不超过所有像素数的１０％，在这种情况下，这些区域的亮度值并不会得到提升。逡逑图２．３显示了灰度图ＣＤＦ和灰度值Ｚ的关系。逡逑ＣＤＦ逡逑令逦，逦，逦！逦，逦逦逡逑０９＾逦－逡逑ａｓ－逦／逡逑０７邋＾逦－逡逑０．６邋ｒ逦－逡逑４逦＾逦？逡逑０＾３－－逦：逦－逡逑ｍ，逦１逦－逡逑ｏｔｂｉｉ逦．．．逡逑ｐ邋ｌ邋ｍ邋ｉｏｏ邋ｉ￥0邋＾00邋２ｍ邋３００逡逑壳度值逡逑图２．３灰度图ＣＤＦ逡逑８逡逑
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH776.1;TP391.41

【参考文献】