CN110139039B - 胶囊内窥镜bayer图像的压缩处理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种胶囊内窥镜bayer图像的压缩处理方法及处理系统，所述方法包括：S1、采集原始的bayer格式的图像数据；S2、对bayer格式的图像数据中的RGB数据进行分离，并重新排列；S3、对重新排列的图像数据进行滤波处理；S4、将滤波处理后的图像数据进行压缩处理后进行输出。本发明的胶囊内窥镜bayer图像的压缩处理方法及系统，对bayer格式的图像数据进行重新排列，利用各颜色通道之间的相关性，增加图像的连续性，从而提高了数据压缩效率，增加了电池的使用时间，可以得到更多的消化道图像，以进行更全面的诊断。

Description

胶囊内窥镜bayer图像的压缩处理方法及系统

技术领域

本发明涉及医疗设备成像领域，尤其涉及一种胶囊内窥镜bayer图像的压缩处理方法及系统。

背景技术

胶囊内窥镜是一种医疗设备，胶囊内窥镜将摄像头、无线传输天线等核心器件集成于一个可被人体吞咽的胶囊内，在进行检查过程中，将胶囊内窥镜吞入体内，内窥镜在体内采集消化道图像并同步传送到体外，以根据获得的图像数据进行医疗检查；胶囊内窥镜工作过程中，需采集到尽可能多的、全面的消化道图像；为了达到这一目的，需要将消化道图像存储空间尽可能的压缩到很小且保证图像质量，从而节省传输时间，增加拍摄图像张数，提高诊断质量。

无线胶囊内窥镜采用电池供电，为保证低成本和低功耗，需要压缩算法具有低复杂度；采用现有技术的压缩算法对图像进行压缩时，图像变化越连续，压缩后的图像尺寸越小；因而需要在图像进行压缩之前，对图像进行预处理，使其变化更加连续。

例如：专利公开号CN1799492A，发明名称为“无线内窥镜系统的准无损图像压缩和解压缩方法，其将bayer图像3个颜色通道R、G、B分别进行低通滤波，减少图像变化，然后送入JPEG-LS进行压缩；该方法将3个通道分开处理，没有考虑到通道之间的相关性，且其滤波方式使用滤波后的数据参与后面计算，会使得误差扩散。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种胶囊内窥镜bayer图像的压缩处理方法及系统。

为了实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种胶囊内窥镜bayer图像的压缩处理方法，所述方法包括：S1、采集原始的bayer格式的图像数据；

S2、对bayer格式的图像数据中的RGB数据进行分离，并重新排列；

S3、对重新排列的图像数据进行滤波处理；

S4、将滤波处理后的图像数据进行压缩处理后进行输出。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述步骤S2中“对bayer格式的图像数据中的RGB数据进行分离”具体包括：

自原始分辨率为H*W的bayer格式的图像数据分离出红色通道R数据、蓝色通道B数据以及绿色通道G数据；

将分离出的红色通道R数据、蓝色通道B数据以及绿色通道G数据按照其分离的排布顺序分别进行整体排序，以获得H/2*W/2的红色通道R数据、H/2*W/2的蓝色通道B数据、H*W/2的绿色通道G数据；其中，H表示图像高度，W表示图像宽度。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述步骤S2中“对分离后的RGB数据重新排列”具体包括：将G数据按照RGB数据的排布顺序进行整体排布；

将R数据和B数据按照行交错的方式排列在G数据左侧和/或右侧，或将R数据和B数据按照列交错的方式排列在G数据上方和/或下方。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述步骤S3具体包括：

对重新排布的图像数据依次进行横向滤波和纵向滤波；

则所述横向滤波表示为：

所述纵向滤波表示为：

其中，i，j分别表示重新排布的图像数据所对应的行号和列号，

表示向下取整，data为重新排布的图像数据，col_filtered为横向滤波后的结果，row_filtered为纵向滤波后的结果。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述步骤S4具体包括：

采用JPEG2000无损压缩、FELICS以及JPEG-LS无损压缩方式其中之一进行压缩处理。

为了解决上述发明目的另一，本发明一实施方式提供一种胶囊内窥镜图像的处理系统，所述系统包括：图像数据采集模块，用于采集原始的bayer格式的图像数据；

数据重排模块，用于对bayer格式的图像数据中的RGB数据进行分离，并重新排列；

图像数据滤波模块，用于对重新排列的图像数据进行滤波处理；

数据压缩及输出模块，用于将滤波处理后的图像数据进行压缩处理后进行输出。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述数据重排模块对bayer格式的图像数据中的RGB数据进行分离时具体用于：

自原始分辨率为H*W的bayer格式的图像数据分离出红色通道R数据、蓝色通道B数据以及绿色通道G数据；

将分离出的红色通道R数据、蓝色通道B数据以及绿色通道G数据按照其分离的排布顺序分别进行整体排序，以获得H/2*W/2的红色通道R数据、H/2*W/2的蓝色通道B数据、H*W/2的绿色通道G数据；其中，H表示图像高度，W表示图像宽度。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述数据重排模块对分离后的RGB数据重新排列时具体用于：将G数据按照RGB数据的排布顺序进行整体排布；

将R数据和B数据按照行交错的方式排列在G数据左侧和/或右侧，或将R数据和B数据按照列交错的方式排列在G数据上方和/或下方。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述图像数据滤波模块具体用于对重新排布的图像数据依次进行横向滤波和纵向滤波；

则所述横向滤波表示为：

所述纵向滤波表示为：

其中，i，j分别表示重新排布的图像数据所对应的行号和列号，

表示向下取整，data为重新排布的图像数据，col_filtered为横向滤波后的结果，row_filtered为纵向滤波后的结果。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述数据压缩及输出模块具体用于：

采用JPEG2000无损压缩、FELICS以及JPEG-LS无损压缩方式其中之一进行压缩处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的胶囊内窥镜bayer图像的压缩处理方法及系统，对bayer格式的图像数据进行重新排列，利用各颜色通道之间的相关性，增加图像的连续性，从而提高了数据压缩效率，增加了电池的使用时间，可以得到更多的消化道图像，以进行更全面的诊断。

附图说明

图1是本发明第一实施方式的胶囊内窥镜bayer图像的压缩处理方法的流程示意图；

图2是本发明一具体示例中bayer格式的图像数据的示意图；

图3是本发明一具体示例中对bayer格式的图像数据重新排列的示意图；

图4是本发明一实施方式的胶囊内窥镜bayer图像的压缩处理系统的模块示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

如图1所示，本发明第一实施方式中提供一种胶囊内窥镜bayer图像的压缩处理方法，所述方法包括：

S1、采集原始的bayer格式的图像数据，bayer数据中的每一像素点仅保留RGB共3个通道中的一个灰度值。

S2、对bayer格式的图像数据中的RGB数据进行分离，并重新排列，以增加图像数据变化的连续性。

S3、对重新排列的图像数据进行滤波处理，以进一步增加数据变化的连续性。

S4、将滤波处理后的图像数据进行压缩处理后进行输出。

结合图2所示，为一具体示例中的bayer格式的图像数据，该图像数据的每一个单元格表示一个像素点，每个像素点中保留RGB共3个通道中的一个灰度值，且不同通道的灰度值具有差别，因而bayer格式的图像数据具有较大的不连续性。通常情况下，每行或每列数据中包含相等数量的R值和G值，或包含相等数量的B值和G值，即G值数量等于R值和B值的和。

对于步骤S2，结合图3所示，所述步骤S2中“对bayer格式的图像数据中的RGB数据进行分离”具体包括：

自原始分辨率为H*W的bayer格式的图像数据分离出红色通道R数据、蓝色通道B数据以及绿色通道G数据；将分离出的红色通道R数据、蓝色通道B数据以及绿色通道G数据按照其分离的排布顺序分别进行整体排序，以获得H/2*W/2的红色通道R数据、H/2*W/2的蓝色通道B数据、H*W/2的绿色通道G数据；其中，H表示图像高度，W表示图像宽度。

进一步的，所述步骤S2中“对分离后的RGB数据重新排列”具体包括：将G数据按照RGB数据的排布顺序进行整体排布；将R数据和B数据按照行交错的方式排列在G数据左侧和/或右侧，或将R数据和B数据按照列交错的方式排列在G数据上方和/或下方。

接续图3所示，本发明一具体示例中，将G数据按照RGB数据的排布顺序整体排布在右侧，将B数据和R数据按照行交错的方式排列在G数据左侧；以利用各通道之间的相关性增加图像变化的连续性。当然，在本发明的其它实施方式，其排布方式还有多种，例如，将B数据和R数据按照行交错的方式排列在G数据右侧，将B数据和R数据按照行交错的方式一部分排列在G数据的左侧，一部分排列在G数据的右侧，在此不做一一列举；本发明另一实施方式中，将G数据按照RGB数据的排布顺序整体排布，将R数据和B数据按照列交错的方式排列在G数据的上方和/或下方。

对于步骤S3，所述方法具体包括：对重新排布的图像数据依次进行横向滤波和纵向滤波；

则所述横向滤波表示为：

所述纵向滤波表示为：

其中，i，j分别表示重新排布的图像数据所对应的行号和列号，

表示向下取整，data为重新排布的图像数据，col_filtered为横向滤波后的结果，row_filtered为纵向滤波后的结果。

本发明步骤S3的滤波处理过程中，纵向滤波处理时，对第一行的数据未采用滤波后的数据进行后续滤波，而采用原始数据，可以避免误差的扩散；且后面结果不依赖于前面的结果，如此，可以并行计算，提高效率。

对于步骤S4，本发明可实现实施方式中，可采用JPEG2000无损压缩、FELICS以及JPEG-LS无损压缩等方式进行压缩处理。本发明具体实施方式中，采用JPEG-LS无损压缩滤波处理后的图像数据进行压缩处理。

进一步的，将压缩处理的结果发送到外部的装置，以进行存储、显示、输出等操作，并用于后续调取，方便诊断，在此不做赘述。

结合图4所示，本发明提供一种胶囊内窥镜图像的处理系统，所述系统包括：图像数据采集模块100，图像数据重排模块200，图像数据滤波模块300以及数据压缩及输出模块400。

图像数据采集模块100用于采集原始的bayer格式的图像数据，bayer数据中的每一像素点仅保留RGB共3个通道中的一个灰度值。

图像数据重排模块200用于对bayer格式的图像数据中的RGB数据进行分离，并重新排列，以增加图像数据变化的连续性；

图像数据滤波模块300用于对重新排列的图像数据进行滤波处理，以进一步增加数据变化的连续性；

数据压缩及输出模块400用于将滤波处理后的图像数据进行压缩处理后进行输出。

结合图2所示，为一具体示例中的bayer格式的图像数据，该图像数据的每一个单元格表示一个像素点，每个像素点中保留RGB共3个通道中的一个灰度值，且不同通道的灰度值具有差别，因而bayer格式的图像数据具有较大的不连续性。通常情况下，每行或每列数据中包含相等数量的R值和G值，或包含相等数量的B值和G值，即G值数量等于R值和B值的和。

本发明较佳实施方式中，结合图3所示，所述图像数据重排模块200对bayer格式的图像数据中的RGB数据进行分离时具体用于：自原始分辨率为H*W的bayer格式的图像数据分离出红色通道R数据、蓝色通道B数据以及绿色通道G数据；将分离出的红色通道R数据、蓝色通道B数据以及绿色通道G数据按照其分离的排布顺序分别进行整体排序，以获得H/2*W/2的红色通道R数据、H/2*W/2的蓝色通道B数据、H*W/2的绿色通道G数据；其中，H表示图像高度，W表示图像宽度。

进一步的，所述图像数据重排模块200对分离后的RGB数据重新排列时具体用于：将G数据按照RGB数据的排布顺序进行整体排布；

将R数据和B数据按照行交错的方式排列在G数据左侧和/或右侧，或将R数据和B数据按照列交错的方式排列在G数据上方和/或下方。

接续图3所示，本发明一具体示例中，将G数据按照RGB数据的排布顺序整体排布在右侧，将B数据和R数据按照行交错的方式排列在G数据左侧；以利用各通道之间的相关性增加图像变化的连续性。当然，在本发明的其它实施方式，其排布方式还有多种，例如，将B数据和R数据按照行交错的方式排列在G数据右侧，将B数据和R数据按照行交错的方式一部分排列在G数据的左侧，一部分排列在G数据的右侧，在此不做一一列举；本发明另一实施方式中，将G数据按照RGB数据的排布顺序整体排布，将R数据和B数据按照列交错的方式排列在G数据的上方和/或下方。

本发明较佳实施方式中，所述图像数据滤波模块300具体用于：对重新排布的图像数据依次进行横向滤波和纵向滤波；

则所述横向滤波表示为：

所述纵向滤波表示为：

其中，i，j分别表示重新排布的图像数据所对应的行号和列号，

表示向下取整，data为重新排布的图像数据，col_filtered为横向滤波后的结果，row_filtered为纵向滤波后的结果。

本发明在滤波处理过程中，纵向滤波处理时，对第一行的数据未采用滤波后的数据进行后续滤波，而采用原始数据，可以避免误差的扩散；且后面结果不依赖于前面的结果，如此，可以并行计算，提高效率。

数据压缩及输出模块400具体用于：可采用JPEG2000无损压缩、FELICS以及JPEG-LS无损压缩等方式进行压缩处理。本发明具体实施方式中，采用JPEG-LS无损压缩滤波处理后的图像数据进行压缩处理。

综上所述，本发明的胶囊内窥镜bayer图像的压缩处理方法及系统，对bayer格式的图像数据进行重新排列，利用各颜色通道之间的相关性，增加图像的连续性，从而提高了数据压缩效率，增加了电池的使用时间，可以得到更多的消化道图像，以进行更全面的诊断。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本发明时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施方式方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种胶囊内窥镜bayer图像的压缩处理方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、采集原始的bayer格式的图像数据；

S2、对bayer格式的图像数据中的RGB数据进行分离，并重新排列，以利用各通道之间的相关性增加图像变化的连续性；

S3、对重新排列的图像数据进行滤波处理；

S4、将滤波处理后的图像数据进行压缩处理后进行输出；

其中，所述步骤S3具体包括：

对重新排布的图像数据依次进行横向滤波和纵向滤波；

则所述横向滤波表示为：

所述纵向滤波表示为：

i，j分别表示重新排布的图像数据所对应的行号和列号，

表示向下取整，data为重新排布的图像数据，col_filtered为横向滤波后的结果，row_filtered为纵向滤波后的结果。

2.根据权利要求1所述的胶囊内窥镜bayer图像的压缩处理方法，其特征在于，所述步骤S2中“对bayer格式的图像数据中的RGB数据进行分离”具体包括：

自原始分辨率为H*W的bayer格式的图像数据分离出红色通道R数据、蓝色通道B数据以及绿色通道G数据；

将分离出的红色通道R数据、蓝色通道B数据以及绿色通道G数据按照其分离的排布顺序分别进行整体排序，以获得H/2*W/2的红色通道R数据、H/2*W/2的蓝色通道B数据、H*W/2的绿色通道G数据；其中，H表示图像高度，W表示图像宽度。

3.根据权利要求2所述的胶囊内窥镜bayer图像的压缩处理方法，其特征在于，所述步骤S2中“对分离后的RGB数据重新排列”具体包括：将G数据按照RGB数据的排布顺序进行整体排布；

将R数据和B数据按照行交错的方式排列在G数据左侧和/或右侧，或将R数据和B数据按照列交错的方式排列在G数据上方和/或下方。

4.根据权利要求1所述的胶囊内窥镜bayer图像的压缩处理方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：

采用JPEG2000无损压缩、FELICS以及JPEG-LS无损压缩方式其中之一进行压缩处理。

5.一种胶囊内窥镜bayer图像的压缩处理系统，其特征在于，所述系统包括：

图像数据采集模块，用于采集原始的bayer格式的图像数据；

数据重排模块，用于对bayer格式的图像数据中的RGB数据进行分离，并重新排列，以利用各通道之间的相关性增加图像变化的连续性；

图像数据滤波模块，用于对重新排列的图像数据进行滤波处理；

数据压缩及输出模块，用于将滤波处理后的图像数据进行压缩处理后进行输出；

其中，所述图像数据滤波模块具体用于对重新排布的图像数据依次进行横向滤波和纵向滤波；

则所述横向滤波表示为：

所述纵向滤波表示为：

i，j分别表示重新排布的图像数据所对应的行号和列号，

表示向下取整，data为重新排布的图像数据，col_filtered为横向滤波后的结果，row_filtered为纵向滤波后的结果。

6.根据权利要求5所述的胶囊内窥镜bayer图像的压缩处理系统，其特征在于，

所述数据重排模块对bayer格式的图像数据中的RGB数据进行分离时具体用于：

自原始分辨率为H*W的bayer格式的图像数据分离出红色通道R数据、蓝色通道B数据以及绿色通道G数据；

将分离出的红色通道R数据、蓝色通道B数据以及绿色通道G数据按照其分离的排布顺序分别进行整体排序，以获得H/2*W/2的红色通道R数据、H/2*W/2的蓝色通道B数据、H*W/2的绿色通道G数据；其中，H表示图像高度，W表示图像宽度。

7.根据权利要求6所述的胶囊内窥镜bayer图像的压缩处理系统，其特征在于，所述数据重排模块对分离后的RGB数据重新排列时具体用于：将G数据按照RGB数据的排布顺序进行整体排布；

将R数据和B数据按照行交错的方式排列在G数据左侧和/或右侧，或将R数据和B数据按照列交错的方式排列在G数据上方和/或下方。

8.根据权利要求5所述的胶囊内窥镜bayer图像的压缩处理系统，其特征在于，所述数据压缩及输出模块具体用于：

采用JPEG2000无损压缩、FELICS以及JPEG-LS无损压缩方式其中之一进行压缩处理。

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