本发明专利技术公开了一种肠道图像二维平面表示方法，该方法的实现基于内嵌姿态运动感知模块与肠道腔识别模块的无线球囊内视镜系统，包括以下几个步骤：读取图像；将图像集分类成混浊图像和非混浊图像；将非混浊图像集分成若干子集；计算每幅图像拍摄时，摄像头与肠道壁的相对位置关系；将图像作校正或映射处理；将校正或映射后的图像进行配准拼接或相似匹配；子集合并，形成肠道壁的二维展开图。采用本发明专利技术提供的肠道图像二维表示方法，可以大大减少无线内视镜采集图像的冗余内容，利于医生对图像的理解，可降低其工作难度，提高阅片效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及临床观察与肠道疾病诊断辅助设备
，特别涉及一种。
技术介绍
近十年来，随着微电子、微机械、信息处理、无线通信等技术的迅速发展，医用内窥镜技术的发展得到了极大的推动。以无线胶囊内视镜系统(Wireless Capsule Endoscopy) 为代表，通过被检者吞服内置具有无线功能微型摄像机的胶囊，可以完成对人体消化道，特别是小肠腔体的检查。该技术的独特优势在于不仅实现了无痛诊断，同时也突破了常规内窥镜无法实现对小肠进行直接检查的局限性。目前，其已被广泛应用于对食道与小肠进行检查的医疗诊断中。现有无线胶囊内视镜由于其内置的图像传感器的个数有限，且单个传感器的拍摄视角也有限，因此造成内视镜检查过程中漏拍现象严重，而在专利CN101499090、 CN101579227中提出了一种全新的无线球囊内视镜系统，内置6个图像传感器，使得获取消化道全面信息成为可能。通过对内视镜拍摄到的图像进行浏览与观察，医生可以对人体消化道病变，如出血、溃疡或其它异常做出相应的诊断。但是目前的情况是，从进行患者消化道影像浏览和观察开始，到最终给出诊断结果需要花费医生相当长的时间，平均在2个小时左右，且很大程度上依赖于医生的经验。原因主要来自两个方面一是进行一次无线内视镜检查所采集到的消化道影像数据量相当大(约57，600帧影像)；另一方面，由于体腔内胶囊的前进动力来自于消化道的蠕动力和重力，造成胶囊运动的随机性较大，从而使得其内部图像传感器拍摄视角的随机性也较大，这样拍摄得到的影像与常规内视镜影像差别较大，不适合医生的正常观察。另外，采集的图像分辨率过低(256X256)也是造成医生阅片时间较长的一个重要原因。如果能够针对采集图像的特点，将消化道管腔的图像展开成二维平面的显示形式，同时丢弃那些重复的图像内容，将会大大提高图像的易懂性，明显突出病变的形态，从而减少医生观察浏览消化道图像所需的时间，提高诊断的准确率和效率。利用无线胶囊内视镜图像进行消化道腔体二维展开的技术研究方面，在可见的报道中，已提出一种可变形环模型(Model of Deformable Rings，MDR)，并结合张力计算、弹性匹配、速度估计和相异测量等，最后形成基于该模型的胃肠道的二维展开图。但是该模型基于对胶囊内视镜运动的检测，这种模型只能追踪胶囊向前或向后的平稳运动，当它朝侧面运动或翻转时，产生的拼接图则并不是胃肠道的准确描述，且由于胶囊拍摄视角的问题， 肠道的腔体对图像的拼接造成了影响，使得最后的拼接效果图并不理想，虽然文章中提到该模型产生的展开图能够减少医生诊断的时间，但是效果有限，事实上很大程度上是由于胶囊运动的随机性，使获得的展开图并不完全是消化道的二维展开，其中还有很多无效信息。另外，在专利CN101716077A中提出了一种基于无线胶囊内视镜系统的图像处理方法，但是由于其并没有解决上述提到的拍摄视角及肠道腔体的影响，根据该方法产生的肠道内壁图也很难达到理想，同样会出现上述缺陷。上文中提到采用无线球囊内视镜系统可实现对肠道信息的全视角采集，在现有技术中可利用加速度传感器、磁阻传感器等嵌入到球囊系统中以获取其在工作过程中的姿态运动信息，从而获知图像拍摄时摄像头的姿态信息。 并且通过在其中嵌入肠道腔识别模块，通过对肠腔的识别结果结合摄像头的构成结构确定肠道坐标系，从而结合姿态信息可获取图像拍摄时摄像头与肠道的相对位置关系。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是如何在人体消化道图像二维平面表示中减少采集图像的冗余内容。( 二 )技术方案为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种，包括以下步骤Sl 对读取的图像进行分类，以区分混浊图像和非混浊图像；S2 将非混浊图像根据拍摄图像时球囊的运动距离信息分成若干子集；S3:根据图像拍摄时球囊的姿态信息及消化道坐标信息计算摄像头与消化道壁的相对位置关系；S4:根据所述相对位置关系将读取的图像校正成摄像头正视拍摄的图像或进行旋转角度一致后结合球囊运动距离信息映射到与消化道相对应的二维平面上的相应位置；S5 将校正或映射后的图像形成各个子集对应的图像片段；S6 根据拍摄图像时的运动距离信息将所述子集对应的图像片段进行合并，以形成消化道壁图像的二维平面表示。其中，所述步骤Sl中区分混浊图像和非混浊图像的步骤包括在任一颜色空间中提取所述读取的图像的颜色直方图；对于提取的颜色直方图进行量化，将量化后的颜色直方图作为每幅图像的特征向量；采用基于模式识别的方法对所述特征向量进行训练，以对读取的图像进行分类。其中，所述步骤S2具体包括根据球囊的运动距离信息，对相邻两幅图像拍摄时球囊的位置关系进行估计；当相邻图像拍摄过程中球囊运动距离大于预定的门限值时，将当前拍摄图像之前的拍摄的图像作为一个子集；以当前图像为起始图像重新进行上述过程，直至将所有读取的图像分组完毕。其中，所述步骤S3具体包括S3. 1 根据图像拍摄时球囊的姿态信息计算拍摄该图像的摄像头在姿态参考坐标系中的矢量表示；S3. 2 根据图像拍摄时消化道坐标信息计算姿态参考坐标系和消化道坐标之间的变换关系；S3. 3 根据S3. 1和S3. 2中得到的结果计算拍摄相应图像的摄像头与消化道壁的相对位置关系。其中，所述步骤S3. 2中所述消化道坐标信息的获取方式为定时控制球囊内视镜的消化道腔识别模块对拍摄图像进行消化道腔识别，以此确定消化道的径向方向，再依据多个摄像头构成的几何结构确定三维坐标系另外两维的方向，从而获取消化道的坐标信息，所述消化道的坐标信息使用识别时球囊内视镜的姿态信息表示。其中，所述步骤S4中采用对读取的图像校正的方式将读取的图像处理成摄像头正视拍摄的图像，具体为根据摄像头与消化道壁的相对位置关系横滚角θ、俯仰角W、及航向角α，将任意角度拍摄的消化道图像校正为摄像头与消化道壁垂直拍摄时的效果图像。其中，所述步骤S4中采用对读取的图像进行映射处理的方式将读取的图像旋转到角度一致后结合球囊运动距离信息将图像映射到与消化道壁相对应的二维平面上的相应位置，具体包括S4. 1 根据无线球囊内视镜中摄像头的视角、图像分辨率及球囊内视镜结构尺寸、 消化道半径信息确定最终二维平面表示图的最大宽度，根据消化道蠕动频率、球囊内视镜运动的平均速度并结合球囊的运动距离信息估算最终二维平面表示图的最大长度；S4. 2 在确定了几何尺寸的二维平面上进行网格划分，纵向划分为消化道壁的径向信息，横向划分为消化道壁的轴向信息；S4. 3 根据图像拍摄时摄像头相对消化道的姿态信息对拍摄的图像进行角度校正，使得拍摄的图像间不存在旋转关系；S4. 4 根据图像拍摄时摄像头相对消化道的姿态信息及球囊内视镜的运动距离信息将图像映射到经过网格划分后的二维平面上。其中，所述步骤S5具体为采用加入相关性判定的基于相位相关的图像配准方法，若接受判定的两幅图像判定结果为有重叠部分，则进行配准拼接，否则，将使得图像间相关性最大的一组图像间的变换关系参数作为相似匹配的结果对图像进行标记，子集图像均经过上述处理后，将配准拼接形成的大的图像片段及无法配准拼接但经过相似匹配参数标记后的图像按姿态信息和运动距离信息提供的其相对位置关系摆放，以形成子集图像对应的二维平面表示图像片段本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王丹，谢翔，李国林，谷荧柯，孙天佳，胡军，王志华，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。