CN107578381A - 一种内窥光干涉断层成像颜色映射方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光干涉断层成像领域，具体涉及一种内窥光干涉断层成像颜色映射方法，其中首先将血管内OCT信号强度值进行预处理，转为原始灰度图像；再对灰度原始图做直方图变换，做色阶调整；以建立可调参数的非线性拟合颜色空间映射关系；同时提供多个颜色映射方案，建立图像显示与互动调节接口；最后一种色阶和拟合公式单独调节和分离调节两种映射可选方式的颜色表生成方法。本发明对获取的强度信号值进行不同颜色分量映射，映射方式采用非线性拟合多项式公式生成的颜色查找表，生成伪彩色图像。

Description

一种内窥光干涉断层成像颜色映射方法

技术领域

本发明涉及光干涉断层成像领域，具体涉及一种内窥光干涉断层成像颜色映射方法。

背景技术

光学相干断层成像（Optical Coherence Tomography，简称OCT）是一种基于光学具有一定的穿透性所发明的技术，它集光、机、电、算于一身，是一种新型断层成像技术。因其具有一定的穿透性，无创伤性和高分辨率特点，在生物医学领域和临床方面已经大量使用。与CT，超声，MRI等其他成像方式相比，OCT技术在分辨率方面具有显著优势；与激光共聚焦显微镜等传统的光学成像手段相比，OCT的组织成像深度大大优于传统光学成像技术。OCT光干涉原始成像也是基于信号功率强弱生成的灰度图像。

人眼视觉对颜色的分辨，可以用亮度、色调和饱和度来进行描述。亮度即为强度的明暗程度，色调则是表面不同颜色类别，饱和度则是色彩的深浅。人眼视觉对不同颜色的亮度敏感性不同，对不同颜色之间的差异性敏感度更强烈。

尽管人眼对各种彩色的分辨能力要比对黑白的分辨能力低, 但是人眼对灰度微弱递变的分辨能力远比颜色变化低。人眼对灰度的分辨率是几十个灰度级, 而对彩色的分辨率可达近千个。所以增加颜色类别是提高人眼对图像视觉分辨率的一条有效途径。

因此，为了更进一步的发挥人眼对图像的视觉分辨能力, 往往变灰度图像为彩色图像，用各种不同的颜色代表图像的不同灰度,从而使观察者能从图像中取得更多的信息。这种伪彩色处理方法已广泛运用于图像显示的领域。目前，医疗器械领域的眼科OCT多采用了伪彩色方案进行图像转换，还有其它内窥OCT的厂商也有采用伪彩色方法进行颜色映射变换。

现有的伪彩色变换方案一般是利用通用的伪彩色颜色表进行变换，一般为线性的变换或者阶梯型的分段变换。有些非线性的也是针对固定模式进行变换。

发明内容

本发明专利针对内窥OCT成像特点，采用有针对性的非线性可调的颜色映射方案，通过非线性拟合生成需要变换的颜色表继而生成伪彩色图像，生成的伪彩色不存在突兀的颜色跳变，提供交互颜色变换窗口，使医生可进行颜色微调，提供了一种内窥光干涉断层成像颜色映射方法，

步骤一：血管内OCT信号强度值进行预处理，转为原始灰度图像；

步骤二：对灰度原始图做直方图变换，做色阶调整；

步骤三：建立可调参数的非线性拟合颜色空间映射关系；

步骤四：提供多个颜色映射方案，建立图像显示与互动调节接口；

步骤五：一种色阶和拟合公式单独调节和分离调节两种映射可选方式的颜色表生成方法。

进一步地，OCT信号强度值预处理，是指利用加权滤波方法，对随机脉冲噪声去除。

进一步地，建立可调参数的非线性拟合颜色空间映射关系，其中的非线性拟合颜色空间映射关系是指利用多项式拟合方式，建立颜色分量和灰度值的映射关系。

进一步地，建立图像显示与互动调节接口，是指引入调节参数，调节参数可实时调节颜色映射关系，生成可需要的颜色图像。

进一步地，单独调节是指把强度调节参数与灰度值绑定调节并进行颜色映射，分离调节是指把颜色映射关系与强度调节参数分别调节。

进一步地，利用灰度空间到颜色空间映射变换非线性关系，可生成实时的颜色查找表。

本发明专利的有益效果为：本发明专利针对内窥OCT成像特点，采用有针对性的非线性可调的颜色映射方案，通过非线性拟合生成需要变换的颜色表继而生成伪彩色图像，生成的伪彩色不存在突兀的颜色跳变，提供交互颜色变换窗口，使医生可进行颜色微调；本发明对获取的强度信号值进行不同颜色分量映射，映射方式采用非线性拟合多项式公式生成的颜色查找表，生成伪彩色图像。

附图说明

图1 为实施例一颜色映射方法的整体方案流程图；

图2 为实施例二图像映射模块具体流程图；

图3 为实施例三颜色映射方法的另一种实施方式流程图；

图4 为R、G、B颜色一种映射曲线图；

图5 为R、G、B颜色另一种映射曲线图；

图6 为R、G、B颜色另一种映射曲线图；

图7 为一种颜色映射条示例图；

图8为彩色灰度映射图像示例图；

图9 为彩色映射图像示例图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：一种内窥光干涉断层成像颜色映射方法，

步骤一：血管内OCT信号强度值进行预处理，转为原始灰度图像；

步骤二：对灰度原始图做直方图变换，做色阶调整；

步骤三：建立可调参数的非线性拟合颜色空间映射关系；

步骤四：提供多个颜色映射方案，建立图像显示与互动调节接口；

步骤五：一种色阶和拟合公式单独调节和分离调节两种映射可选方式的颜色表生成方法。

其中，OCT信号强度值预处理，是指利用加权滤波方法，对随机脉冲噪声去除。

其中，建立可调参数的非线性拟合颜色空间映射关系，其中的非线性拟合颜色空间映射关系是指利用多项式拟合方式，建立颜色分量和灰度值的映射关系。

其中，建立图像显示与互动调节接口，是指引入调节参数，调节参数可实时调节颜色映射关系，生成可需要的颜色图像。

其中，单独调节是指把强度调节参数与灰度值绑定调节并进行颜色映射，分离调节是指把颜色映射关系与强度调节参数分别调节。

其中，利用灰度空间到颜色空间映射变换非线性关系，可生成实时的颜色查找表。

实施例一、请参阅图1本部分是一种内窥光干涉断层成像颜色映射方法的整体方案，该方案包括采集卡内存数据1，数据信号处理2，内存接收3，R、G、B颜色映射4，伪彩色图生成5，用户交互6。

采集卡内存数据：内窥OCT设备底层采集到的信号首先存储到采集卡板载内存。

数据信号处理：采集到的信号需要进行信号去噪和信号解调，信号去噪是利用高频滤波和窗滤波方法对采集的原始信号进行滤波。

内存接收：信号经过预处理后传输到上位机内存进行分配和下一步处理。

R、G、B颜色映射：对获取的信号强度信号，分别投影到颜色空间R、G、B三个分量，对投影曲线进行多项式拟合。

伪彩色图生成：利用多项式拟合生成的曲线，引入调节参数对多项式拟合进行修改，生成需要的颜色查找表。然后利用强度值和查找表对应关系生成伪彩色图像。

用户交互：引入参数，提供动态修改参数，生成需要的伪彩图像。

具体实施方式控制为：采集卡内存数据先进性进行信号预处理，处理的信号传入到上位机内存进行分配和进一步处理，然后利用灰度到R、G、B颜色空间的映射关系生成伪彩色图像，通过设置用户接口，可以让用户进行交互操作。

实施例二、请参阅图2，本部分是图像映射模块具体过程，其中包括血管内OCT图像特征7，人眼对色彩与强度敏感性8，多种颜色选择组合9，强度值与RGB对应关系10，颜色曲线拟合11，颜色查找表12，灰度图到彩色图映射13。

强度值与RGB对应关系：强度值和颜色分量R、G、B对应关系，通过手动调制曲线进行颜色合成预览，调制合适的曲线完成颜色配制。在调制曲线时，兼顾人眼对颜色的分辨特性。

颜色曲线拟合：采用多项式曲线拟合的方法对调制的曲线进行多项式非线性拟合请参考图4，如下：

（其中：x为信号强度值，a1，a2，a3，a4，a5，b1，b2，b3，b4，b5，c1，c2，c3，c4，c5为多项式拟合系数。R、G、B为对应的颜色分量值。 ）

颜色查找表：对拟合的曲线公式，代入强度值生成所需的颜色查找表。

灰度图到彩色图像映射：利用所生成颜色查找表，确定灰度图到彩色图的映射。

具体实施方式控制为：综合血管内OCT图像特征，人眼对色彩与强度敏感性，根据医生需求多颜色选择配合因素，建立强度值与R、G、B对应关系，通过多项式非线性曲线拟合的方式建立颜色曲线拟合，通过代入强度值生成所需要的颜色查找表，最终确定灰度图到彩色图映射。

实施例三、请参阅图3，本部分是一种内窥光干涉断层成像颜色映射方法的另一种实施方式。其中包括：R、G、B颜色分量调制14，多项式曲线拟合15，引入强度系数和对比度系数16，颜色映射公式17，颜色查找表18。

多项式曲线拟合：同实施例二，利用强度和颜色分量的对应关系，进行多项式曲线拟合。

引入强度系数和对比度系数：直接进行拟合的多项式曲线是一个定值曲线，然而实际情况下，有时根据信号的强度信息需要对颜色进行微调和校正。在此，引入两个参数变量k和m提供颜色调节。

颜色映射公式如下：在这里此公式为强度绑定式参数调节公式，对应的曲线图请参考图5.

（其中：k，m为引入的调节参数，k，m为实数。x为信号强度值，a1，a2，a3，a4，a5，b1，b2，b3，b4，b5，c1，c2，c3，c4，c5为多项式拟合系数。R、G、B为对应的颜色分量值。）

另一种，引入参数的表达式定义为参数分离式调节如下，对应的曲线图请参考图6：

（其中：k，m为引入的调节参数，k，m为实数。x为信号强度值，a1，a2，a3，a4，a5，b1，b2，b3，b4，b5，c1，c2，c3，c4，c5为多项式拟合系数。R、G、B为对应的颜色分量值。）

颜色查找表：利用颜色映射公式生成颜色查找表。

实施具体方式控制为：利用颜色分量RGB调制的曲线，进行多项式拟合，建立4次非线性拟合公式。通过引入强度系数和对比度系数，对拟合多项式公式进行优化修改，然后得到颜色映射公式，把强度值代入公式获取颜色查找表。请参照图7，根据颜色表做成的颜色条。

最后说明的是，选取上述实施例并对其进行了详细的说明和描述是为了更好的说明本发明专利的技术方案，并不是想要局限于所示的细节。本领域的技术人员对本发明的技术方案进行修改或同等替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围的，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种内窥光干涉断层成像颜色映射方法，其特征在于：

步骤一：血管内OCT信号强度值进行预处理，转为原始灰度图像；

步骤二：对灰度原始图做直方图变换，做色阶调整；

步骤三：建立可调参数的非线性拟合颜色空间映射关系；

步骤四：提供多个颜色映射方案，建立图像显示与互动调节接口；

步骤五：一种色阶和拟合公式单独调节和分离调节两种映射可选方式的颜色表生成方法。

2.根据权利要求1所述的一种内窥光干涉断层成像颜色映射方法，其特征在于：OCT信号强度值预处理，是指利用加权滤波方法，对随机脉冲噪声去除。

3.根据权利要求1所述的一种内窥光干涉断层成像颜色映射方法，其特征在于：建立可调参数的非线性拟合颜色空间映射关系，其中的非线性拟合颜色空间映射关系是指利用多项式拟合方式，建立颜色分量和灰度值的映射关系。

4.根据权利要求1所述的一种内窥光干涉断层成像颜色映射方法，其特征在于：建立图像显示与互动调节接口，是指引入调节参数，调节参数可实时调节颜色映射关系，生成可需要的颜色图像。

5.根据权利要求1所述的一种内窥光干涉断层成像颜色映射方法，其特征在于：单独调节是指把强度调节参数与灰度值绑定调节并进行颜色映射，分离调节是指把颜色映射关系与强度调节参数分别调节。

6.根据权利要求1所述的一种内窥光干涉断层成像颜色映射方法，其特征在于：利用灰度空间到颜色空间映射变换非线性关系，可生成实时的颜色查找表。