面向视频图像测量的虚拟标尺构建方法、系统、测量方法技术方案

本发明专利技术涉及一种面向视频图像测量的虚拟标尺构建方法、系统、测量方法。一种面向视频图像测量的虚拟标尺构建方法包括以下步骤：S1.获取内窥镜捕捉到的目标区域的影像数据。S2.对影像数据进行分帧处理，提取各帧图像中对应的端帽轮廓。S3.采用霍夫梯度计算端帽轮廓的几何中心和几何半径。S4.在影像数据中各帧图像上建立一个作为空白标尺的相对坐标系。S5.对空白标尺进行刻度标记进而得到所需的虚拟标尺。本发明专利技术通过在内窥镜的端帽上构建虚拟标尺，能够在内窥镜采集到的影像上直接读取被测物体的长宽或者直径，根据桶形失真的情况重新对虚拟标尺的数值进行调参，降低读取误差。降低读取误差。降低读取误差。

【技术实现步骤摘要】
面向视频图像测量的虚拟标尺构建方法、系统、测量方法


[0001]本专利技术涉及病变区域形位测量
，特别是涉及一种面向视频图像测量的虚拟标尺构建方法、面向视频图像测量的虚拟标尺构建系统、实现所述面向视频图像测量的虚拟标尺构建方法功能的计算机终端、一种面向视频图像的测量方法。

技术介绍

[0002]内镜是通过物理成像的原理，将一根配有灯光的管子经口腔进入胃内或经其他天然孔道进入体内，进行检查或治疗疾病。它能深入外通式管道脏器(如消化道、呼吸道、泌尿道)和闭合式体内镜穴(如胸腔、腹腔、关节腔)进行观察诊断、活体取材，同时兼能腔内手术(如肿瘤摘除、疏通癌性梗阻、胆囊截除、Oddi括约肌切开等)，应用高新技术(如微波、激光等)开展介入治疗，还具有摄影、录像等多种功能。
[0003]例如用于消化道内窥镜探查、治疗过程中，需要测量病灶或血管、息肉、腺瘤等体内组织的长宽，传统的方式是通过目测或者器械尺等方式进行测量，但是由于内窥镜本身的技术问题，直接通过内窥镜拍摄的图像视频进行读取数据均不准确，由于为了获取腔内更多的视野，内窥镜通常会采用广角镜头，这会造成从图像的中心点到图像的边缘点图像的相对大小逐渐变小，看起来就像把一张正常大小的图片包裹在一个球上一样，形成桶形失真，在具有桶形失真的图像视频直接读取，会小于真实值，造成测量的准确度不高。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对图像视频桶形失真而造成读取数据小于真实值的问题，提供一种面向视频图像测量的虚拟标尺构建方法、面向视频图像测量的虚拟标尺构建系统、实现面向视频图像测量的虚拟标尺构建方法功能的计算机终端、一种面向视频图像的测量方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
[0006]一种面向视频图像测量的虚拟标尺构建方法，包括以下步骤：
[0007]S1.获取内窥镜捕捉到的目标区域的影像数据；
[0008]S2.对影像数据进行分帧处理，提取各帧图像中对应的端帽轮廓，端帽轮廓的提取过程如下：
[0009]S21.对影像数据中各帧图像进行降噪处理；
[0010]S22.通过Canny边缘检测算法识别降噪后的各帧图像中具有梯度差异的边缘区域；
[0011]S23.通过圆检测算法识别边缘检测后的各帧图像中具有圆形边缘特征的区域，进而得到端帽轮廓；
[0012]S3.采用霍夫梯度计算端帽轮廓的几何中心和几何半径；
[0013]S4.在影像数据中各帧图像上建立一个作为空白标尺的相对坐标系，相对坐标系具有如下特征：
[0014](1)以端帽轮廓的几何中心为原点；
[0015](2)以水平方向为X轴、以竖直方向为Y轴；
[0016](3)以端帽的几何半径为基准确定各轴的界限；
[0017]S5.对空白标尺进行刻度标记进而得到所需的虚拟标尺；刻度标记的标记过程如下：
[0018]S51.对空白标尺进行初步刻度划分，得到刻度线；
[0019]S52.在一个空白纸面上标记一个真实的具有刻度标记的基准标尺，得到基准标尺纸面；
[0020]S53.通过内窥镜拍摄基准标尺纸面，并使得基准标尺原点与空白标尺的原点重合，得到测试图像；
[0021]S54.根据测试图像中基准标尺的刻度值对空白标尺中的刻度线进行数值标记进而得到所需的虚拟标尺。
[0022]进一步的，降噪处理方法包括高斯滤波、中值滤波、均值滤波、P
‑
M方程或TV模型中的任意一种。
[0023]进一步的，边缘区域的识别方法包括以下步骤：
[0024]计算影像数据中各帧图像中每个像素点的梯度幅度和梯度方向；
[0025]根据梯度方向对像素点的梯度幅度进行非极大值抑制；
[0026]对像素点的梯度幅度进行双阈值处理，连接边缘进而得到边缘区域。
[0027]进一步的，像素点的梯度强度和梯度方向的计算方法包括Sobel滤波算子或Prewitt算子。
[0028]在其中一个实施例中，空白标尺的刻度数值标记方法包括以下步骤：
[0029]S100.提取测试图像上的基准标尺。
[0030]S200.根据上步骤提取的基准标尺的原点为定点按照一个预设的比例调整。并使得基准标尺的刻度线与空白标尺的刻度线部分重合。
[0031]S300.按照比例计算出空白标尺的重合刻度线的刻度值。
[0032]S400.重复步骤S200，直至标记完空白标尺的刻度。
[0033]进一步的，真实标尺的提取方法包括以下步骤：
[0034]将测试图像进行高斯降采样；
[0035]对降采后的测试图像的每个像素点进行梯度计算，得到每个像素点的梯度幅度和梯度方向；
[0036]预设一个梯度阈值，对每个像素点的梯度幅度与预设的梯度阈值进行判断，将梯度幅度大于梯度阈值的像素点标记为关联像素点，将梯度幅度小于梯度阈值的像素点标记为孤立像素点；
[0037]将关联像素点构建成一个线段支持域，并根据关联像素点的梯度方向进行整合，得到一个线段支持域方向；
[0038]计算线段支持域周围的孤立像素点的梯度方向和线段支持域方向之间的方向误差；
[0039]若方向误差小于一个预设的容忍误差值，则判断方向误差是否大于梯度阈值；
[0040]若大于则将该方向误差对应的孤立像素点更改为关联像素点，并纳入线段支持域
内；
[0041]对线段支持域进行更新，将更新完成的线段支持域矩形近似计算，得到估计矩形；
[0042]判断估计矩形的像素密度是否大于一个预设的密度值；
[0043]是则判定该估计矩形为线段，保留相互连通的线段，得到真实标尺。
[0044]进一步的，像素密度的计算方法包括以下步骤：
[0045]统计估计矩形内的关联像素点数量，得到关联点数量m；
[0046]判断上步骤关联像素点的梯度幅度是否大于梯度阈值；
[0047]将大于梯度阈值的关联像素点标记，并进行统计得到标记数量n；
[0048]将标记数量n与关联点数量m进行比值计算，得到像素密度。
[0049]本专利技术还包括一种面向视频图像测量的虚拟标尺构建系统，其应用于前述的面向视频图像测量的虚拟标尺构建方法，面向视频图像测量的虚拟标尺构建系统包括数据采集模块和图像处理模块。
[0050]数据采集模块用于采集内窥镜捕捉到的目标区域的影像数据。
[0051]图像处理模块用于对影像数据进行分帧处理，提取各帧图像中对应的端帽轮廓；还用于采用霍夫梯度计算端帽轮廓的几何中心和几何半径；还用于在影像数据中各帧图像上建立一个作为空白标尺的相对坐标系；还用于对空白标尺进行刻度标记进而得到所需的虚拟标尺。
[0052]本专利技术还提供一种面向视频图像的测量方法，包括以下步骤：
[0053]采用前述面向视频图像测量的虚拟标尺构建方法对内窥镜的端帽构建虚拟标尺。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向视频图像测量的虚拟标尺构建方法，其用于在内窥镜采集到的端帽内部区域的影像上搭建虚拟标尺，其特征在于，所述虚拟标尺构建方法包括以下步骤：S1.获取内窥镜捕捉到的目标区域的影像数据；S2.对所述影像数据进行分帧处理，提取各帧图像中对应的端帽轮廓，端帽轮廓的提取过程如下：S21.对所述影像数据中各帧图像进行降噪处理；S22.通过Canny边缘检测算法识别降噪后的各帧图像中具有梯度差异的边缘区域；S23.通过圆检测算法识别边缘检测后的各帧图像中具有圆形边缘特征的区域，进而得到端帽轮廓；S3.采用霍夫梯度计算所述端帽轮廓的几何中心和几何半径；S4.在所述影像数据中各帧图像上建立一个作为空白标尺的相对坐标系，所述相对坐标系具有如下特征：(1)以所述端帽轮廓的几何中心为原点；(2)以水平方向为X轴、以竖直方向为Y轴；(3)以所述端帽的几何半径为基准确定各轴的界限；S5.对所述空白标尺进行刻度标记进而得到所需的虚拟标尺；所述刻度标记的标记过程如下：S51.对所述空白标尺进行初步刻度划分，得到刻度线；S52.在一个空白纸面上标记一个真实的具有刻度标记的基准标尺，得到基准标尺纸面；S53.通过所述内窥镜拍摄所述基准标尺纸面，并使得基准标尺原点与空白标尺的原点重合，得到测试图像；S54.根据测试图像中基准标尺的刻度值对空白标尺中的刻度线进行数值标记进而得到所需的虚拟标尺。2.根据权利要求1所述的面向视频图像测量的虚拟标尺构建方法，其特征在于，所述降噪处理方法包括高斯滤波、中值滤波、均值滤波、P
‑
M方程或TV模型中的任意一种。3.根据权利要求1所述的面向视频图像测量的虚拟标尺构建方法，其特征在于，所述边缘区域的识别方法包括以下步骤：计算所述影像数据中各帧图像中每个像素点的梯度幅度和梯度方向；根据梯度方向对所述像素点的梯度幅度进行非极大值抑制；对所述像素点的梯度幅度进行双阈值处理，连接边缘进而得到所述边缘区域。4.根据权利要求3所述的面向视频图像测量的虚拟标尺构建方法，其特征在于，所述像素点的梯度强度和梯度方向的计算方法包括Sobel滤波算子或Prewitt算子。5.根据权利要求4所述的面向视频图像测量的虚拟标尺构建方法，其特征在于，所述空白标尺的刻度数值标记方法包括以下步骤：S100.提取所述测试图像上的基准标尺；S200.根据上步骤提取的基准标尺的原点为定点按照一个预设的比例调整；并使得基准标尺的刻度线与空白标尺的刻度线部分重合；S300.按照所述比例计算出空白标尺的重合刻度线的刻度值；
S400.重复步骤S200，直至标记完空白标尺的刻度。6.根据权利要求5所述的面向视频图像测量的虚拟标尺构建方法，其特征在于，所述真实标尺的提取方法包括以下步骤：将所述测试图像进行高...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔德润，董兰芳，董天意，晋晶，彭杰，宋绍方，谢鑫，吴艾久，
申请(专利权)人：合肥中纳医学仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：