一种血管图像增强方法技术

一种血管图像增强方法，包括以下步骤：步骤一：输入内窥血管图像；步骤二：将输入血管图像分离成RGB三个信道平面；步骤三：分别对每个信道用非线性映射函数进行自适应拉伸；步骤四：在步骤三的结果上应用多尺度细节增强MISCE来进行进一步进行自适应多尺度增强和去模糊化以及提升暗区；步骤五：在步骤四的结果使用对比度限制的直方图均衡化CLAHE对每个信道进行一个限制对比度的直方图的均衡化；步骤六：将上述经过处理的RGB三个信道融合输出成最后的增强结果图。本发明专利技术可以对不同层级的血管进行不同的一个自适应的增强，得到更丰富的血管图像，以此辅助医生对癌症早期的一个诊断。断。断。

【技术实现步骤摘要】
一种血管图像增强方法


[0001]本专利技术属于辅助医疗诊断及图像增强领域，特别是涉及到一种血管图像增强方法。

技术介绍

[0002]在调研了癌变区域的特异性组织信息以后，发现癌变区域通常会导致组织的成分改变，研究表明正常组织和癌变组织在血红蛋白成分含量上会有较大差异。血红蛋白在血液中大量存在，恶性肿瘤组织的血管会表现得更加丰富，且肿瘤组织上血管排列相对混乱，血管弯曲程度变大，直径不均匀，分支较多，且正常组织与癌变组织的血氧饱和度差别也较大。所以只要做到能够对可疑的癌变区域进行一个对血管信息的大幅增强，就可以帮助医生来更好的诊断效果。而早期癌症多无明显的临床症状及体征，内镜下主要表现为黏膜结构微小改变，所以增强血管特征来放大这些可以辅助诊断的特征信息且肉眼可观察的形状特征便可以达到帮助医生来缩短早期癌症的确诊时间，以免最佳的癌症的黄金治疗时间。
[0003]当下已经应用的内窥血管图像增强专有技术上目前主流有NBI(narrow band imaging)、FICE(Flexible spectral imaging color enhancement)和I
‑
Scan三种技术，它们均以增强血管特征来达到实时处理。NBI是一种利用窄带光照明的硬件图像增强技术，而FICE和I
‑
Scan均为电子染色技术。FICE通过计算选择若干个特定波长处的反射强度来重构彩色图像，以增强感兴趣目标。它在使用前需对内窥镜系统进行严格定标，且增强图像的颜色与真实颜色差别很大；而I
‑/>Scan技术不仅可以选择不同波长组合来显示图像，还引入了表面增强和对比度增强两种方式，但算法较为复杂。
[0004]从血红蛋白(含氧和缺氧)的光谱特性可以明显的发现在410nm、540左右分别存在一个强烈的吸收峰和一个次吸收峰，其实在760nm左右还存在一个微弱的小型吸收峰，而随着波长的增加，穿透深度也增加。黏膜组织血管一般来说又分为表层血管，浅层血管，深层的微血管。波长越短，浅、表层毛细血管成像越清晰，细节越丰富；反之位于粘膜层深层的细微血管是在较长波长处才能有更为细节的图像信息。因此为了得到更好的血管细节信息，很有必要对不同层级的均进行一个增强才好。而当下窄带光成像技术(NBI)：该方法使用415nm和540nm的窄带光照明，是一种专门用于增强血管系统和浅层表面粘膜对比度的技术，并依据毛细血管或静脉在这两个波段下响应光谱来进行增强。可以看出它丢失了更深层级的血管信息。

技术实现思路

[0005]为了克服已有技术的不足，本专利技术提供了一种血管图像增强方法，可以对不同层级的血管进行不同的一个自适应的增强，得到更丰富的血管图像，以此辅助医生对癌症早期的一个诊断。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007]一种血管图像增强方法，包括以下步骤：
[0008]步骤一：输入内窥血管图像；
[0009]步骤二：将输入血管图像分离成RGB三个信道平面；
[0010]步骤三：分别对每个信道用非线性映射函数进行自适应拉伸；
[0011]步骤四：在步骤三的结果上应用多尺度细节增强MISCE来进行进一步进行自适应多尺度增强和去模糊化以及提升暗区；
[0012]步骤五：在步骤四的结果使用对比度限制的直方图均衡化CLAHE对每个信道进行一个限制对比度的直方图的均衡化；
[0013]步骤六：将上述经过处理的RGB三个信道融合输出成最后的增强结果图。
[0014]进一步，所述步骤三的处理过程如下：
[0015]首先将每个分开的每个信道平面像素值归一化到(0.0，1.0)范围用于后续处理，过(0，0)(1，1)且只对图像的(0.2，0.8)区间段进行拉伸；
[0016]然后，求出每个信道平面的像素均值g，代入公式(1)求取自适应的图像增益系数d
g
；
[0017][0018]再然后逐点像素值代入到公式(2)中进行一个增强；
[0019]f
output1
(x，y)＝[1+dg*((f
input
(x，y))
‑1‑
1)2‑1ꢀꢀ
(2)
[0020]最后将三个信道平面的像素值重新归一化到(0.0,255.0)这个常规像素值区间。
[0021]再进一步，所述步骤四的处理过程如下：
[0022]首先由公式(3)决定选取规则：
[0023][0024]其中，X，Y为输入图片的行高和列宽，k1、k2、k3为后续的邻域大小；
[0025]计算三个不同尺度的邻域均值S
k
作为一个阈值来对当前点是否是差异较大的点进行一个判别，如果是则代入到公式(4)中的第一个公式，反之带入到(4)中的第二个公式；
[0026][0027]其中，B为全局像素的最大值点，S
k
为上述(3)中的k邻域均值，f
output1
(x，y)为式(2)中的计算结果，采用下列公式(5)对A参数进行计算，
[0028]然后采用下列公式(5)对A参数进行一个计算，
[0029][0030]其中，x为像素值，M为下面的一个参数根据实验建议设置为6000
‑
8000，B为全局像素的最大值点；
[0031]接着就是公式中M接着就是公式中M值的选取，内窥血管图像照片设置6000
‑
8000；
[0032]最后得到三组不同尺度的自适应增强的像素值的结果，然后取其三组尺度的平均值。
[0033]更进一步，所述步骤五中，对三个信道均进行CLAHE算法来进行一个限制对比度自适应的直方图均衡化，过程如下：
[0034]预处理，进行图像分块填充；
[0035]对每个分块处理，计算映射关系，计算映射关系时使用了对比度限制；
[0036]使用插值方法得到最后的增强图像。
[0037]本专利技术的技术构思为：依据血红蛋白的不同波段的吸收谱(410nm，540nm，760nm)可以推论出，表层血管的信息该是蕴含在g通道信息，而浅层血管于b通道，深层血管信息位于r通道。所以对其都进行一个自适应的增强方能得到更多的关于的血管的细节信息图像，而不再局限于一种层级的血管信息。如此一来对三个信道平面进行自适应的增强必然会得到一个更多血管信息的结果。
[0038]由于血红蛋白的光谱特性和波长越长穿透性越强可以得知，表层、浅层、微细血管分别位于GBR的三个不同信道平面，故而首先需要对拿到的图像进行分信道处理，而后需要做的是对其每个信道进行步骤三和步骤四中的自适应增强，最后利用限制的直方图均衡化做一个统一的处理。
[0039]本专利技术的有益效果主要表现在：1、可以对不同层级的血管进行不同的一个自适应的增强，得到更丰富的血管图像；2、满足内窥的实时处理要求。
附图说明
[0040]图1是一种血管图像增强方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种血管图像增强方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一：输入内窥血管图像；步骤二：将输入血管图像分离成RGB三个信道平面；步骤三：分别对每个信道用非线性映射函数进行自适应拉伸；步骤四：在步骤三的结果上应用多尺度细节增强MISCE来进行进一步进行自适应多尺度增强和去模糊化以及提升暗区；步骤五：在步骤四的结果使用对比度限制的直方图均衡化CLAHE对每个信道进行一个限制对比度的直方图的均衡化；步骤六：将上述经过处理的RGB三个信道融合输出成最后的增强结果图。2.如权利要求1所述的一种血管图像增强方法，其特征在于，所述步骤三的处理过程如下：首先将每个分开的每个信道平面像素值归一化到(0.0，1.0)范围用于后续处理，过(0，0)(1，1)且只对图像的(0.2，0.8)区间段进行拉伸；然后，求出每个信道平面的像素均值g，代入公式(1)求取自适应的图像增益系数d
g
；再然后逐点像素值代入到公式(2)中进行一个增强；f
output1
(x，y)＝[1+d
g
*((f
input
(x，y))
‑1‑
1)2]
‑1ꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)最后将三个信道平面的像素值重新归一化到(0.0,255.0)这个常规像素值区间。3.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立强，李晗，张明，袁波，
申请(专利权)人：浙江之科立上医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：