用于增强宫颈成像中的血管图案的方法技术

一种对比度增强方法，用于改进诸如血管之类的诊断上重要的组织结构的可视化。应用纹理分析算法以识别具有疾病的高可能性的区。应用数学形态学运算以识别高和低亮度（强度）的区域。然后低强度区域被减去，并且高强度区域的可控可变量被添加，由可选择的调谐参数控制，从而产生具有可控可变的可视化增强的图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及医学成像和图像增强。本专利技术更具体地涉及子宫颈癌和癌前期病 变的计算机辅助检测和/或诊断。
技术介绍
尽管本专利技术是有关宫颈癌被公开的，但是其可应用于许多其他医学领域。目视检 查是医学领域中用于检测和/或诊断疾病的常规实践。例如，为了识别和排序病变的严重 性，阴道镜检查包括下生殖道(宫颈、阴户和阴道)的系统性目视评估，以使得如果必要的话 可以进行代表最高级别异常的活组织检查。有时，在医学成像中采用可视化增强技术以改进对诊断上有意义的组织结构的 识别。在阴道镜中，不同的彩色滤光片(filter)被用来加重通过使用常规的白光而不能 容易看见的血管图案。通常使用绿色滤光片并且其阻止除绿光之外的所有光且考虑到 了增加的宫颈血管图案可视化。在阴道镜检查期间可以区分三种不同的异常血管图案 马赛克(mosaic)、斑点(pimctation)和非典型(atypical)；所有的这些都是宫颈的癌前 期区的识别中的主要诊断特征(Reid，R.，Herschman, B. R.，Crum, C. P.，Fu, Y. S.， Braun, L. , Shah, K. V.等人的 Genital warts and cervical cancer. V. The tissue basis of colposcopic change, Am. J. Obstet. Gynecol. 149(3): 293-303. 1984, 通过弓I用而合并于此；Reid, R.禾口 Scalzi, P. , Genital warts and cervical cancer. VII. An improved colposcopic index for differentiating benign papillomaviral infections from high-grade cervical intraepithelial neoplasia, Am. J. Obstet. Gynecol. 153(6) : 611-618. 1985，通过引用而合并于此；D. G. Ferris, J. Τ. Cox, D. Μ. 0' Connor, V. C. Wright禾口 J. Foerster, Modem Colposcopy. Textbook and Atlas, pp. 1-699, American Society for Colposcopy and Cervical Pathology, 2004,通过 引用而合并于此)。绿色滤光片视觉增强的实施方式通常通过对标准白光进行过滤来完成，所述过滤 是通过将绿颜色的光学滤光片放在光源的输出端，即用绿光照射宫颈；或者通过将绿颜 色的滤光片放在宫颈和阴道镜检测光学元件之间，即在由操作者目视地或者用成像传感器 电子地检测之前过滤反射的白光。这些方法有许多缺陷首先，彩色滤光片的使用减少了可 用光的量并且可能导致图像质量的下降。其次，彩色滤光片添加了成本和机械复杂性，因为 滤光片组件必须被合并，这考虑到在阴道镜检查期间的标准白光和绿色过滤的光二者。第 三，彩色滤光片受限于滤光片的颜色。在其中使用光敏成像传感器电子地捕获宫颈的图像或视频并将其显示在外部监 视器上的数字阴道镜中，可以采用其他可视化增强技术。本专利技术以数学形态学运算的形式 应用图像算法以便增强宫颈血管图案和周围组织之间的对比度，并且照此提供用于增加的 血管结构可视化的非物理实施方式，这类似于使用光学绿色滤光片的效果。数学形态学是一种用于分析和处理几何结构的技术并且已用于(如与本专利技术有关的)根据血管造影片对血管的自动化分析(K. Sun和N. Sang, Enhancement of vascular angiogram by multiscale morphology, in Bi ο in forma tics and Biomedical Engineering, 1311-1313 (2007)，通过引用而合并于此)，根据乳房X线照 片的微 丐化分析(Wirth, M. , Fraschini, M.禾口 Lyon, J. , Contrast enhancement of microcalcifications in mammograms using morphological enhancement and non-flat structuring elements, Proc. 17th IEEE Symposium on Computer-Based Medical Systems, (2008)，通过引用而合并于此)和脑磁共振成像(J. D. Mendiola-Santibanez, I. R. Terol-Villalobos, G. Herrera-Ruiz 禾口 k. Fernandez-Bouzas, Morphological contrast measure and contrast enhancement: One application to the segmentation of brain MRI, Signal Processing 87，(2008)，通过引用而合并于此)。通过将可视化增强实施为应用于宫颈图像的算法，与光学绿色滤光片方法相比提 供了若干个优点。首先，该算法方法不会减少光量并且将维持所捕获的图像或视频的图像 质量。其次，不会添加增加的成本或机械复杂性。第三，该算法实施方式可以通过改变一个 或若干个算法参数来提供类似于不同过滤特性(诸如颜色)的可变可视化增强的能力。第 四，该算法方法可以应用于标准白光图像，从而提供对人眼更愉悦的图像显示。第五，图像 预处理步骤可以被执行以进一步改进可视化增强。一个这样的步骤会是将图像分割成不同 的区并且仅对这些区中的某些(例如，仅那些具有发现癌前期或癌病变的高可能性的区)应 用可视化增强。将如本专利技术中描述的视觉增强算法应用到子宫颈图像可以给内科医生提供有时 用肉眼很难检测的血管图案的增加的可视化。这种算法可以辅助内科医生识别诊断上重要 的结构并在诊断过程中提供重要的信息。尽管本专利技术中描述的许多算法在本领域中是公知的，但是专利技术人并不知道另一种 结合识别具有疾病的高可能性的区的预处理步骤、识别高强度区和低强度区的数学形态学 步骤以及应用可变可视化增强的调谐参数(所有都将稍后描述)的对比度增强方法，其达到 意想不到的更好结果。可以认为以下专利和专利申请与本专利技术的领域相关通过引用而合并于此的Krauter等人的美国专利号6，147，705公开了包括具有存储于 存储器中的颜色平衡等级的算法的系统微型计算机的视频阴道镜。视频摄像机获得主体对 象的主体电子图像，并且使用算法驱动的数字信号处理电路(DSP)，根据以前存储的DSP参 考滤光片算法和参考颜色平衡等级来修改主体电子图像的颜色饱和度、色调和强度等级， 因而产生对应于主体电子图像的修改的电子图像。随着对应的主体图像由视频摄像机获 得，该修改的电子图像连续实时地输出到显示器。该修改的电子图像仿真通过光学绿色滤 光片获得的图像并且合并模拟的白平衡。通过引用而合并于此的Blair本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　一种用于图像对比度增强的方法，包括：在所述图像中识别具有血管结构的纹理区；检测所述纹理区中的高强度区域和低强度区域；通过使用调谐参数来可控可变地将所述高强度区域添加到所述纹理区和通过从所述纹理区中减去所述低强度区域，在不引入不可接受的不需要的噪声的情况下可控可变地增加所述高强度区域和所述低强度区域之间的对比度，由此可控可变地增强所述血管图案的可视化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于图像对比度增强的方法，包括在所述图像中识别具有血管结构的纹理区；检测所述纹理区中的高强度区域和低强度区域；通过使用调谐参数来可控可变地将所述高强度区域添加到所述纹理区和通过从所述 纹理区中减去所述低强度区域，在不引入不可接受的不需要的噪声的情况下可控可变地增 加所述高强度区域和所述低强度区域之间的对比度，由此可控可变地增强所述血管图案的 可视化。2.根据权利要求1所述的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·李，S·文卡塔拉曼，U·P·古斯塔夫松，J·T·哈格罗夫，
申请(专利权)人：国际科学技术医疗系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US