一种内窥成像算法及控制系统技术方案

技术编号:15438416 阅读:173 留言:0更新日期:2017-05-26 04:20
本发明专利技术公开了一种内窥系统中影像增强及其特征识别的算法和成像系统自动控制的一种方案。本发明专利技术涉及的内窥成像涉及血管内超声成像和光学相干断层成像,包括一种复合图像采集架构,超声光学光谱成像算法,横视图变换增强、自动光程校准、内膜估计检测、纵视图平滑处理、光谱图像分析法、自动感兴趣区域标记划分方法。

Endoscope imaging algorithm and control system

The invention discloses an algorithm for image enhancement and feature recognition in an endoscope system, and a scheme for automatic control of an imaging system. The present invention relates to endoscopic imaging involving intravascular ultrasound imaging and optical coherence tomography, including a composite image acquisition architecture, ultrasonic optical spectral imaging algorithm, cross view transform enhancement, automatic calibration, path detection, estimation of endometrial longitudinal view smoothing, spectral image analysis, automatic ROI marker classification method.

【技术实现步骤摘要】
一种内窥成像算法及控制系统
本专利技术涉及一种内窥成像架构和算法,图像增强及其特征信息识别算法和自动控制的方案,尤其涉及一种内窥成像算法及控制系统。
技术介绍
现有的医学图像具有数据量大,信噪比低,因此需要设计一种高速多用途采集处理架构满足医疗影像平台要求。由于光学相干成像算法,超声成像算法和光谱成像算法的特殊性,目前没有可以为多用途开发的板卡和算法。本专利技术中提出了一种通用协处理卡,以满足可以对两种数据采集进行通用的需要。医学图像处理和增强作为影像设备成像的一块重要部分,影响着医疗图像的发展和变革。图像增强,在近年来是一项热门的技术。研究图像增强其目的是使图像更便于后续处理,更便于医务工作者诊断。常用的方法一般包括灰度变换、直方图操作、滤波处理其中包括空间域和频域滤波,以及梯度增强和拉普拉斯增强等。血管内超声成像(IVUS)和光学相干层析影像技术(OCT)是目前比较热门心血管内的技术,光学相干层析影像增强和特征识别也是目前热门研究的技术之一。IVUS数据要通过RF信号采集,RF信号滤波,径向时间增益补偿,包络检波。然后对数据进行对数压缩变化和正常化后,利用图像插值和增强算法构建极坐标图像,然后经坐标变换转成直角坐标图像。OCT时域信号要经过傅立叶变换,变为频域信号。然后,利用求对数的方式计算信号的功率谱。继而可以转为像素数值,通过像素操作转为终端显示设备上的图像。为了使图像的显示效果更加饱满,重点细节更加突出,需要在图像显示之前做进一步的图像增强预处理。一般的预处理方法:①直接减去低噪:估计一个本地噪声值,用图像整体减去这个本地噪声。效果:减去本地噪声之后,我们感兴趣的图像部分相对于整个图像来说更加突出。不足:整体图像亮度下降,感兴趣边缘接近于低噪过渡部分的细节极易被破坏掉。②灰度直方图操作:直方图均衡化操作及直方图规定化操作。效果:采用直方图修正后可使图像的灰度间距拉大或使灰度分布均匀,增大了视觉反差,使图像有效信息明显,达到增强图像清晰度的目的。不足:对基本图像有一定改善效果,但是针对光学相干层析图像,细节改善不大。③图像平滑,利用卷积模板滤波的方式进行图像平滑。效果:针对图像的方格和锯齿边缘有一定的改善效果。缺点:平滑本就是一个图像信息量下降的过程,如果使用不恰当会造成图像关键细节及其一些病灶部位识别受到影响。④对比度拉伸,效果:可以在一定程度上改善图像。缺点:在图像背景噪声和感兴趣区域的细节改善上并没较大表现。OCT成像技术中的内膜检测的一般现有技术和方法:1.①首先对图像预处理,然后进行霍夫空间变换,去掉中心圆环区域。②建立一个MRF模型,结合局部强度分配及其近邻的强度相似性,进行像素聚类。③建立贝叶斯框架分类方法。④利用高斯分配,优化的迭代条件模型,以及CWT分析识别血管壁。2.①基于灰度强度筛选支架点。②能量模型和支架点掩模计算。③迭代计算和置信验证。④识别血管壁内膜。3.①利用样条形变算法。②构建样条形变约束力。以上算法,优点是识别比较精确,但是缺点是算法复杂,对图像要求比较高。而真正设备成像往往效果较差。本专利技术在以下要提供一个简单有效的内膜检测方法。专利技术专利内容本专利技术的目的在于提供一种图像增强和特征识别的方法。其中包括图像可视效果提高,内膜检测以及感兴趣区域检测和标注,其中,自动光程校准控制方法,包括图像的特征识别,以及图像信息处理结合命令的形式对下位机的控制。一种内窥成像算法及控制系统,包括如下步骤:(1)一种信号采集处理架构,完成采集,处理,传输及控制的一体式硬件架构;(2)基于超声,光学干涉,光谱成像的内窥成像算法;(3)提高成像质量和特征识别的成像算法。进一步地,提高成像质量和特征识别的成像算法包括如下步骤:(1)图像变换增强,利用新的变换插值方法,进行图像增强,包括时域插值,插值补零,频域变换,频域插值等;(2)自动光程校准,通过图像识别算法和自动控制设计方法,提供一个可以自动控制光程调节器系统的方案;(3)内膜自动检测,利用一个新的由内到外的发散式搜索方法,进行识别内膜壁;(4)纵视图平滑处理,利用基于低通滤波的方法进行图像处理,低通方法可以是时域或者频域、可以是高斯低通或者巴沃斯低通滤波;(5)结合近红外光谱分析的光学相干层析方法,利用光谱分析特性及血管壁不同组织对光谱吸收的不同进行光谱分析成像;(6)感兴趣区域的自动识别和标注方法,利用病例切片样本结合对照影像进行图像配准,通过特征信息分析,建立训练数据库,利用训练数据库对获取的影像图像进行特征分析,并利用不同伪彩色方法标注感兴趣区域。进一步地,基于超声,光学干涉,光谱成像的内窥成像算法,血管内超声成像。进一步地,用于自动光程校准模块,利用图像识别和命令传送控制相结合的方法。进一步地,所述的感兴趣区域的自动识别和标注方法模块中的特征信息分析方法,转换到傅立叶域或者小波域的分析。进一步地,图像纵视图提高和图像感兴趣识别方法,对血管内超声成像与光学相干断层成像适用。附图说明图1为本专利技术的实施例1的原理图图2为本专利技术的实施例2的原理图图3为本专利技术的实施例3的原理图图4为本专利技术的实施例4的原理图图5为本专利技术的实施例5的原理图图6为本专利技术的实施例6的原理图图7为本专利技术的实施例7的原理图图8为本专利技术的实施例8的原理图图9为本专利技术的实施例9的原理图图10为本专利技术的实施例10的原理图图11为本专利技术的实施例10第二原理图。具体实施方式一种内窥成像算法及控制系统,包括如下步骤:(1)一种信号采集处理架构,完成采集,处理,传输及控制的一体式硬件架构;(2)基于超声,光学干涉,光谱成像的内窥成像算法;(3)提高成像质量和特征识别的成像算法。实施例一为通用采集协处理卡,完成采集,处理,传输及控制的一体式硬件架构.通用采集协处理器卡1架构如实施例一所示,发送接收转换器2进行超声波的链路的发送接收控制。数字信号处理器5生成激励波形并驱动功率驱动电路4。功率放大电路3放大所需信号至相应功率用于驱动压电晶体或压电薄膜等。接收电路由光路接收电路和超声接收电路两部分组成。放大电路6可以接收由发送接收转换器2传递的超声电信号,也可以直接接收由光电转换器转换得到的光电信号,该信号经过滤波器电路7,差分放大电路8,模数转换电路9进入数字信号处理器5。同时数字信号处理器5接收外部信号源输入的控制信号10。该控制信号作用是起到信号同步和输出控制等功能。该控制信号还需进入电压转换或隔离电路11,该模块是起到电压保护和输入输出接口保护的功能。数字信号处理器进行数据计算需要与缓存14模块相连接。数字信号处理器处理后的数据进入高速传输电路12传输至微处理器13。实施例二为血管内超声成像算法。外部信号进入超声成像算法15,数据缓冲模,16,完成异步数据同步化,数字滤波器17完成数字滤波频率截断。包络检测器18提取信号包络,提取信号一般采用希尔伯特变换法。数字坐标变换模块19完成极坐标和直角坐标系的变换,由于数据量较大,因此还需要缓冲区进行数据存储。数据压缩和对齐20主要是完成数据格式的统一,最后通过传输协议控制模块21传输至上位机。实施例三为采集传输处理算法。该算法对OCT成像应用。采集得到的信号在信道A22进入采集模块,输入模块模拟数字信号转换25。把通道采集本文档来自技高网...
一种内窥成像算法及控制系统

【技术保护点】
一种内窥成像算法及控制系统,其特征在于:包括如下步骤:(1)一种信号采集处理架构,完成采集,处理,传输及控制的一体式硬件架构;(2)基于超声,光学干涉,光谱成像的内窥成像算法;(3)提高成像质量和特征识别的成像算法。

【技术特征摘要】
1.一种内窥成像算法及控制系统,其特征在于:包括如下步骤:(1)一种信号采集处理架构,完成采集,处理,传输及控制的一体式硬件架构;(2)基于超声,光学干涉,光谱成像的内窥成像算法;(3)提高成像质量和特征识别的成像算法。2.根据权利要求1所述的一种内窥成像算法及控制系统,其特征在于:提高成像质量和特征识别的成像算法包括如下步骤:(1)图像变换增强,利用新的变换插值方法,进行图像增强,包括时域插值,插值补零,频域变换,频域插值等;(2)自动光程校准,通过图像识别算法和自动控制设计方法,提供一个可以自动控制光程调节器系统的方案;(3)内膜自动检测,利用一个新的由内到外的发散式搜索方法,进行识别内膜壁;(4)纵视图平滑处理,利用基于低通滤波的方法进行图像处理,低通方法可以是时域或者频域、可以是高斯低通或者巴沃斯低通滤波;(5)结合近红外光谱分析的光学相干层析方法,利用光谱分析特性及血...

【专利技术属性】
技术研发人员:田洁
申请(专利权)人:天津恒宇医疗科技有限公司
类型:发明
国别省市:天津,12

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