一种基于图像增强的支气管镜系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于图像增强的支气管镜系统，对支气管镜拍摄的图像进行分割，对于每个分割区域根据HSI颜色模型的I值的平均值，计算得到Retinex增强中高斯函数的尺度系数σ，利用σ对对应的分割区域进行增强，对于分割区域边界上的像素点，确定以该像素点为中心的第一区域，根据第一区域内像素点所在的分割区域以及分割区域对应的尺度系数σ，得到与第一区域对应的尺度系数σ'，利用与第一区域对应的尺度系数σ'对第一区域进行Retinex增强，最后将增强后的分割区域和边界区域进行融合得到最终的增强图像。本发明专利技术避免了MSR计算复杂，SSR效果不好的问题，对每个分区采用一个尺度系数，增强后的支气管图像更为清晰。增强后的支气管图像更为清晰。增强后的支气管图像更为清晰。

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像增强的支气管镜系统


[0001]本申请涉及医疗设备领域，尤其涉及基于图像增强的支气管镜系统。

技术介绍

[0002]支气管镜(Bronchoscopy)是临床上支气管检测中重要的设备，将前端带有摄像头和光源的支气管镜通过鼻或者口深入到支气管中，即可通过直接观察支气管。支气管镜的出现可以追溯到1897年德国科学家Killian利用气管镜从气管中取出异物，经过不断演变，从最初的硬支气管镜发展到软支气管镜，软支气管镜又可以分为纤维支气管镜和电子支气管镜。随着CCD和CMOS以及图像处理技术的发展，电子支气管镜的分辨率越来越高，而且还能实现图像的放大、冻结等功能，电子支气管镜是目前应用最为广泛的支气管镜。
[0003]由于支气管内空间狭窄以及支气管内黏液等的影响，支气管镜成像还不太理想，这就需要对图像进行处理，以得到更为清晰的支气管内的图像。图像增强是指对图像进行消除噪声、增强细节、对比度等，改善图像的视觉效果，Retinex图像增强方法由Edwin.H.Land于1963年提出的，其主要是模仿人类视觉系统，人能看到物体是光照射到物体上反射进入人眼，因此将图像分为入射图像和反射图像，Retinex不仅能应用到灰度图上，还能对彩色图像进行增强。
[0004]无论是使用单尺度Retinex(Single Scale Retinex，SSR)还是使用多尺度(Multi Scale Retinex，MSR)都需要首先确定高斯环绕尺度，MSR使用多个尺度系数增强图像，随时增强效果较好，但是计算复杂；SSR计算相对简单，但是高斯环绕尺度直接决定了Retinex图像增强的效果，如果高斯环绕尺度太小将导致图像彩色失真，高斯环绕尺度过大则起不到图像增强的效果，在对支气管镜的图像进行Retinex增强处理时，一般是将高斯环绕尺度设置为固定值，由于光照、摄像头位置等的影响，高斯环绕尺度设置为固定值并不能很好的适应支气管的不同位置，支气管镜图像增强效果不理想，不易观察细节病变。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种基于图像增强的支气管镜系统，采用不同分区使用不同尺度系数的方式，增强支气管镜的图像，不仅提高了支气管镜的图像质量，而且对于能减少支气管镜中光源直射部分对图像的影响。
[0006]首先，本专利技术提供了一种基于图像增强的支气管镜系统，所述系统包括支气管镜、主机、显示器，所述支气管镜包括摄像单元、冷光源，所述系统还包括以下模块：
[0007]第一Retinex增强模块，用于获取支气管镜摄像装置拍摄的原始图像，将所述原始图像转换到HSI空间，对所述原始图像进行图像分割，将分割边界的像素点的位置放入第一集合中，计算每个分割区域中像素点的I值的平均值对于每个分割区域根据所述平均值计算所述分割区域使用Retinex增强中高斯函数的尺度系数σ，利用所述尺度系数σ对所述分割区域进行图像增强，将图像增强后的分割区域合成第一图像；
[0008]第二Retinex增强模块，用于以第一集合中像素点的位置为中心，以r为半径确定
第一区域，根据第一区域内像素点所在的分割区域以及分割区域对应的尺度系数σ，得到与第一区域对应的尺度系数σ'，利用与第一区域对应的尺度系数σ'对第一区域进行Retinex增强；
[0009]融合模块，用于利用所有增强后的第一区域的像素点的RGB值替换第一图像对应区域的像素点的RGB值，输出增强后的图像。
[0010]优选地，所述对于每个分割区域根据所述平均值计算所述分割区域使用Retinex增强中高斯函数的尺度系数σ，具体为：
[0011]根据公式计算得到尺度系数σ，其中thr1为第一阈值，thr2为第二阈值，thr1<thr2，k为尺度系数的标准值。
[0012]优选地，所述根据第一区域内像素点所在的分割区域以及分割区域对应的尺度系数σ，得到与第一区域对应的尺度系数σ'，具体为：
[0013]根据公式计算尺度系数σ'，其中m为第一区域内的分割区域数量，n为第一区域中包括的分割区域对应的像素点数，i、j为正整数，M为第一区域像素点数。
[0014]优选地，所述利用与第一区域对应的尺度系数σ'对第一区域进行Retinex增强，具体为：
[0015]在原始图像或第一图像的基础上利用与第一区域对应的尺度系数σ
′
，对与第一区域对应的范围进行Retinex增强。
[0016]优选地，k的值与反相关，其中N为所述原始图像的像素点个数，G
k
、B
k
分别为第k个像素点的G值和B值。
[0017]另外一方面，本专利技术提供了一种与支气管镜连接的装置，所述装置包括处理器、计算机可读存储介质，所述装置用于对支气管镜拍摄的图像进行处理，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时，运行以下方法：
[0018]步骤1，获取支气管镜摄像装置拍摄的原始图像，将所述原始图像转换到HSI空间，对所述原始图像进行图像分割，将分割边界的像素点的位置放入第一集合中，计算每个分割区域中像素点的I值的平均值对于每个分割区域根据所述平均值计算所述分割区域使用Retinex增强中高斯函数的尺度系数σ，利用所述尺度系数σ对所述分割区域进行图像增强，将图像增强后的分割区域合成第一图像；
[0019]步骤2，以第一集合中像素点的位置为中心，以r为半径确定第一区域，根据第一区域内像素点所在的分割区域以及分割区域对应的尺度系数σ，得到与第一区域对应的尺度
系数σ'，利用与第一区域对应的尺度系数σ'对第一区域进行Retinex增强；
[0020]步骤3，利用所有增强后的第一区域的像素点的RGB值替换第一图像对应区域的像素点的RGB值，输出增强后的图像。
[0021]优选地，所述对于每个分割区域根据所述平均值计算所述分割区域使用Retinex增强中高斯函数的尺度系数σ，具体为：
[0022]根据公式计算得到尺度系数σ，其中thr1为第一阈值，thr2为第二阈值，thr1<thr2，k为尺度系数的标准值。
[0023]优选地，所述根据第一区域内像素点所在的分割区域以及分割区域对应的尺度系数σ，得到与第一区域对应的尺度系数σ'，具体为：
[0024]根据公式计算尺度系数σ'，其中m为第一区域内的分割区域数量，n为第一区域中包括的分割区域对应的像素点数，i、j为正整数，M为第一区域像素点数。
[0025]优选地，所述利用与第一区域对应的尺度系数σ'对第一区域进行Retinex增强，具体为：
[0026]在原始图像或第一图像的基础上利用与第一区域对应的尺度系数σ
′
，对与第一区域对应的范围进行Retinex增强。
[0027]优选地，k的值与反相关，其中N为所述原始图像的像素点个数，G
k
、B
k
分别为第k个像素点的G值和B值。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于图像增强的支气管镜系统，所述系统包括支气管镜、主机、显示器，所述支气管镜包括摄像单元、冷光源，其特征在于，所述系统还包括以下模块：第一Retinex增强模块，用于获取支气管镜摄像装置拍摄的原始图像，将所述原始图像转换到HSI空间，对所述原始图像进行图像分割，将分割边界的像素点的位置放入第一集合中，计算每个分割区域中像素点的I值的平均值对于每个分割区域根据所述平均值计算所述分割区域使用Retinex增强中高斯函数的尺度系数σ，利用所述尺度系数σ对所述分割区域进行图像增强，将图像增强后的分割区域合成第一图像；第二Retinex增强模块，用于以第一集合中像素点的位置为中心，以r为半径确定第一区域，根据第一区域内像素点所在的分割区域以及分割区域对应的尺度系数σ，得到与第一区域对应的尺度系数σ'，利用与第一区域对应的尺度系数σ'对第一区域进行Retinex增强；融合模块，用于利用所有增强后的第一区域的像素点的RGB值替换第一图像对应区域的像素点的RGB值，输出增强后的图像。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述对于每个分割区域根据所述平均值计算所述分割区域使用Retinex增强中高斯函数的尺度系数σ，具体为：根据公式计算得到尺度系数σ，其中thr1为第一阈值，thr2为第二阈值，thr1&lt;thr2，k为尺度系数的标准值。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述根据第一区域内像素点所在的分割区域以及分割区域对应的尺度系数σ，得到与第一区域对应的尺度系数σ'，具体为：根据公式计算尺度系数σ'，其中m为第一区域内的分割区域数量，n为第一区域中包括的分割区域对应的像素点数，i、j为正整数，M为第一区域像素点数。4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述利用与第一区域对应的尺度系数σ'对第一区域进行Retinex增强，具体为：在原始图像或第一图像的基础上利用与第一区域对应的尺度系数σ
’
，对与第一区域对应的范围进行Retinex增强。5.如权利要求2所述的系统，其特征在于，k的值与反相关，其中N为所述原始图像的像素点个数，G
k
、B
k
分别为第k个像素点的G值和B值。6.一种与支气管镜连接的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张松林，
申请(专利权)人：河南省儿童医院郑州儿童医院，
类型：发明
国别省市：