CN111798387A - 一种用于共聚焦内窥镜的图像处理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于共聚焦内窥镜的图像处理方法及系统，方法包括获取内窥镜采集到的图像；根据图像信息去除模糊图像至采集到第一清晰图像；根据图像信息去除模糊图像至采集到第二清晰图像；比对第一清晰图像和第二清晰图像，获取图像参数信息；根据图像参数信息生成对内窥镜的控制指令；发送控制指令；通过获取并对比第一清晰图像和第二清晰图像，从而获取到第二清晰图像和第一清晰图像的相对的图像参数信息，进而根据这些图像参数信息生成对内窥镜的控制指令，控制内窥镜焦点的移动，从而使内窥镜能够对准病理区域，使病理区域始终保持在拍摄到的图像的正中央，方便医生观察，具备很好的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及于共聚焦内窥镜技术领域，尤其涉及一种用于共聚焦内窥镜的图像处理方法及系统。
背景技术
近几年，出现了一种采用激光扫描共聚焦成像技术和荧光标记物的新型内窥镜——共聚焦内窥镜。它能够呈现与活检病理成像高度一致的细胞形态，从而使医生能够在给病人带来最小不适的前提下，原位准确判断癌症、癌前病变或者健康状态。
在用共聚焦内窥镜对细胞进行成像时，需要发现具体的病理区域，但是由于人体内体肠道始终处于蠕动状态，因此会导致拍摄到的病理区域的图像分辨率极低，甚至随着肠道的蠕动，病理区域无法保持在图像的中部，不便于医生的观察和确诊。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种能够克服肠道蠕动，有效的识别病理区域并能够保持病理区域始终位于图像中央，方便医生观察的用于共聚焦内窥镜的图像处理方法及系统。
为了实现上述的目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种用于共聚焦内窥镜的图像处理方法，应用于一电子设备，包括以下步骤：
获取内窥镜采集到的图像；
根据图像信息去除模糊图像至采集到第一清晰图像；
根据图像信息去除模糊图像至采集到第二清晰图像；
比对第一清晰图像和第二清晰图像，获取图像参数信息；
根据图像参数信息生成对内窥镜的控制指令；
发送控制指令。
可选的，比对第一清晰图像和第二清晰图像，获取图像参数信息具体包括：
获取第二清晰图像和第一清晰图像中特征相同的区域；
以第一清晰图像的一边框角构建参考坐标系；
获取第二清晰图像在参考坐标系中的横坐标参数信息和纵坐标参数信息。
可选的，根据图像参数信息生成对内窥镜的控制指令具体包括：
根据第二清晰图像在参考坐标系中的横坐标参数信息和纵坐标参数信息以及第一清晰图像的显示比例和第二清晰图像的显示比例的倍数关系，生成对内窥镜的焦点的横坐标与纵坐标位移的控制信息。
可选的，生成对内窥镜的焦点的横坐标与纵坐标位移的控制信息具体包括：
根据第一清晰图像的显示比例和第二清晰图像的显示比例的倍数关系，将第二清晰图像在参考坐标系中的横坐标参数信息和纵坐标参数信息等倍数转换，获取第二清晰图像在参考坐标系中转换后的横坐标参数信息和纵坐标参数信息；
根据第二清晰图像在参考坐标系中转换后的横坐标参数信息和纵坐标参数信息，预设内窥镜的焦点的横坐标与纵坐标的位移变化量。
可选的，第二清晰图像在参考坐标系中的横坐标参数信息为第二清晰图像最靠近纵坐标轴的点的横坐标，第二清晰图像在参考坐标系中的纵坐标参数信息为第二清晰图像最靠近横坐标轴的点的纵坐标。
本发明还提供一种用于共聚焦内窥镜的图像处理系统，应用于一电子设备，包括：
图像获取单元，用于获取内窥镜采集到的图像；
图像筛分单元，用于根据图像信息去除模糊图像至采集到第一清晰图像，还用于根据图像信息去除模糊图像至采集到第二清晰图像；
图像比对单元，用于比对第一清晰图像和第二清晰图像，获取图像参数信息；
指令生成单元，用于根据图像参数信息生成对内窥镜的控制指令；
指令发送单元，用于发送控制指令。
可选的，图像比对单元具体用于：
获取第二清晰图像和第一清晰图像中特征相同的区域；
以第一清晰图像的一边框角构建参考坐标系；
获取第二清晰图像在参考坐标系中的横坐标参数信息和纵坐标参数信息。
可选的，指令生成单元具体用于：
根据第二清晰图像在参考坐标系中的横坐标参数信息和纵坐标参数信息以及第一清晰图像的显示比例和第二清晰图像的显示比例的倍数关系，生成对内窥镜的焦点的横坐标与纵坐标位移的控制信息。
可选的，指令生成单元生成对内窥镜的焦点的横坐标与纵坐标位移的控制信息具体包括：
根据第一清晰图像的显示比例和第二清晰图像的显示比例的倍数关系，将第二清晰图像在参考坐标系中的横坐标参数信息和纵坐标参数信息等倍数转换，获取第二清晰图像在参考坐标系中转换后的横坐标参数信息和纵坐标参数信息；
根据第二清晰图像在参考坐标系中转换后的横坐标参数信息和纵坐标参数信息，预设内窥镜的焦点的横坐标与纵坐标的位移变化量。
可选的，第二清晰图像在参考坐标系中的横坐标参数信息为第二清晰图像最靠近纵坐标轴的点的横坐标，第二清晰图像在参考坐标系中的纵坐标参数信息为第二清晰图像最靠近横坐标轴的点的纵坐标。
本发明提供了一种用于共聚焦内窥镜的图像处理方法和打印方法，通过获取内窥镜采集到的图像并得到相邻的第一清晰图像和第二清晰图像；接着比对第一清晰图像和第二清晰图像的病理区域，从而获取到第二清晰图像和第一清晰图像的相对的图像参数信息，进而根据这些图像参数信息生成对内窥镜的控制指令，控制内窥镜焦点的移动，从而使内窥镜能够对准病理区域，使病理区域始终保持在拍摄到的图像的正中央，方便医生观察，具备很好的实用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的用于共聚焦内窥镜的图像处理方法的方法流程图；
图2是本发明的用于共聚焦内窥镜的图像处理系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例中的附图，对本发明的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
将理解的是，尽管在这里可使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开来。
实施例一
本发明实施例一公开了一种用于共聚焦内窥镜的图像处理方法，应用于一电子设备，电子设备可以可以是电脑，也可以是与电脑连接的设备，也可以是具有图像显示单元的设备。
如图1所示，本实施例的用于共聚焦内窥镜的图像处理方法包括以下步骤：
S01、获取内窥镜采集到的图像；
在临床检测过程中，需要先将共聚焦内窥镜的探头伸入患者体内，才能够通过内窥镜的的探头拍摄获取患者体内特定的病理区域的成像信息。需要说明的是，病理区域指的是患者体内需要检测的区域，而非一定发病的区域，也就是说，病理区域可以是胃黏膜、小肠上皮或者大肠上皮组织等区域。该病理区域在将共聚焦内窥镜的探头伸入患者体内时就可以进行选定。接着可以控制内窥镜的拍摄频率，通常来讲，是以每秒钟20张图像来保证能够及时的拍摄到患者体内组织的状态。当然，在用共聚焦内窥镜对细胞进行成像时，由于人体内体肠道始终处于蠕动状态，因此会导致部分拍摄到的成像组织的图像分辨率极低，因此拍摄到的图像中，有些是无法获取清晰的黏膜上皮化生组织的成像信息，那么也就无法从这些不清晰的图像中发现并识别具体的病理区域，甚至随着肠道的蠕动，即使发现了病理区域，也无法始终保持在图像的中部。因此，需要对采集到的图像进行处理。
S02、根据图像信息去除模糊图像至采集到第一清晰图像；
在本实施例的步骤S02中，当获取到步骤S01中的内窥镜采集到的图像，就会根据该图像的的清晰程度选择保留该图像作为第一清晰图像或者是删除该图像。具体来说，根据较为常用的梯度函数算法或者灰度方差算法，可以计算出图像中两个相邻像素点之间的灰度方差，通过与设定的灰度差异阈值进行比对，具有较大的灰度差异的图像即为清晰图像，而灰度变化较为平缓的图像即为模糊图像。例如，拍摄第一张图像，计算灰度方差，灰度差异较小即删除图像；接着拍摄第二张图像，计算灰度方差，灰度差异较小即删除图像；再接着拍摄第三张图像，计算灰度方差，灰度差异较大即将该图像作为第一清晰图像。需要说明的是，图像清晰度的识别方法可以根据实际需要进行设置。即使是采用本实施例的灰度计算方法，其区分清晰与不清晰的灰度差异阈值也可以根据实际需要进行设置。例如对于经验不足的医生，可以通过设定较高的灰度差异阈值来获得较为清晰的图像方便其进行准确的判断，对于经验的丰富的医生，可以通过设定较低的灰度差异阈值来提高获得图像的速率，同样可以节省其对病例部位的判断。
S03、根据图像信息去除模糊图像至采集到第二清晰图像；
在本实施例的步骤S03中，当获取到步骤S02中的第一清晰图像之后，需要继续拍摄并识别内窥镜采集到的图像的清晰度，该清晰度的判断方法可以和步骤S02中的相同。例如在获得第一清晰图像之后，继续拍摄第四张图像，计算灰度方差，灰度差异较小即删除图像；接着拍摄第五张图像，计算灰度方差，灰度差异较小即删除图像；再接着拍摄第六张图像，计算灰度方差，灰度差异较大即将该图像作为第二清晰图像。由于患者肠道的蠕动和部分器官会随着呼吸发生形态变化，所以第一清晰图像和第二清晰图像的局部特征将不同，也就是说，第一清晰图像和第二清晰图像将记录不同位置的黏膜上皮化生组织的成像信息。
S04、比对第一清晰图像和第二清晰图像，获取图像参数信息；
在本实施例的步骤S04中，比对第一清晰图像和第二清晰图像，获取图像参数信息具体包括获取第二清晰图像和第一清晰图像中特征相同的区域；由于肠道的蠕动，连续拍摄的两张清晰图像中只有一部分区域是重复的，代表着镜头下的病理区域的位置发生了变化。此时以第一清晰图像的一边框角构建参考坐标系，在本实施例中，第一清晰图像为方形图像，即采用的是第一清晰图像的左下角作为坐标系的原点，当然也可以采用其他角作为坐标系的原点。而如果第一清晰图像为圆形，则以将该圆作为内切圆的方形的一边框角作为坐标系的原点，如果第一清晰图像为其他形状，则以四条边均与该图像边缘相切或重叠且能将该图像完全包覆的方形的一边框角作为坐标系的原点。
坐标系构件完成后，由于第二清晰图像和第一清晰图像中特征相同的区域向互重叠，就可以获取第二清晰图像在参考坐标系中的横坐标参数信息和纵坐标参数信息。需要说明的是，第二清晰图像在参考坐标系中的横坐标参数信息为第二清晰图像最靠近纵坐标轴的点的横坐标，第二清晰图像在参考坐标系中的纵坐标参数信息为第二清晰图像最靠近横坐标轴的点的纵坐标。第二清晰图像在参考坐标系中的横坐标参数信息和第二清晰图像在参考坐标系中的纵坐标参数信息共同构成图像参数信息。
需要说明的是，第二清晰图像和第一清晰图像中特征相同的区域可以是使用者主动选取的，例如在获得第一清晰图像后，使用者通过电子设备在图像中框选出一个特定的区域，表示想要重点观察该区域。那么，在后续的图像比对过程中，将会主动比对出第二清晰图像中与被框选的区域相同的部分。当然，如果使用者不主动框选，则默认对比所有特征相同的区域。
S05、根据图像参数信息生成对内窥镜的控制指令；
在本实施例的步骤S05中，根据图像参数信息生成对内窥镜的控制指令具体包括根据第二清晰图像在参考坐标系中的横坐标参数信息和纵坐标参数信息以及第一清晰图像的显示比例和第二清晰图像的显示比例的倍数关系来生成对内窥镜的焦点的横坐标与纵坐标位移的控制信息。因为在肠道蠕动的过程中，会导致共聚焦内窥镜的探头到肠道的距离发生细微的变化，从而导致第二清晰图像的显示比例相对于第一清晰图像的显示比例略小或者略大，那么需要相应地放大或者缩小第二清晰图像的显示比例。也就是说肠道蠕动会造成的内窥镜的焦点的位置相对肠道发生变化，如果在发现病变区域后，这种变化会造成病变区域在第一清晰图像中处于较为中心的位置，而在第二清晰图像中则处于边缘位置，其观察效果不明显。那么就需要控制内窥镜的焦点发生相应的偏移，从而能够跟上肠道蠕动的变化，使内窥镜的焦点能够始终对准医生想要观察的病变区域。在传动的控制内窥镜的焦点的过程中，都是医生手动控制，操作十分不便。
而在本实施例中，生成对内窥镜的横坐标与纵坐标位移的控制信息，具体包括根据第一清晰图像的显示比例和第二清晰图像的显示比例的倍数关系，将第二清晰图像在参考坐标系中的横坐标参数信息和纵坐标参数信息等倍数转换，从而使第二清晰图像和第一清晰图像中特征相同的区域完全重叠，这时第二清晰图像在参考坐标系中的横坐标参数信息和纵坐标参数信息也会等比例的发生变化，而重新生成的第二清晰图像在参考坐标系中的横坐标参数信息和纵坐标参数信息才是最准确的图像参数信息。
进一步的，获取第二清晰图像在参考坐标系中转换后的横坐标参数信息和纵坐标参数信息，根据第二清晰图像在参考坐标系中转换后的横坐标参数信息和纵坐标参数信息，生成预设内窥镜的焦点的横坐标与纵坐标位移的变化量的控制指令。
S06、发送控制指令。
将预设内窥镜的焦点的横坐标与纵坐标位移的变化量的控制指令发送给共聚焦内窥镜之后，共聚焦内窥镜就可以根据指令调整探头的焦点的位置。共聚焦内窥镜根据型号的不同，可以是通过液压驱动调整探头的焦点的共聚焦内窥镜，也可以是通过光纤拉伸调整探头的焦点的共聚焦内窥镜。
实施例二
如图2所示，本发明的实施例二提供一种用于共聚焦内窥镜的图像处理系统，应用于一电子设备，包括：
图像获取单元21，用于获取内窥镜采集到的图像；
图像筛分单元22，用于根据图像信息去除模糊图像至采集到第一清晰图像，还用于根据图像信息去除模糊图像至采集到第二清晰图像；
图像比对单元23，用于比对第一清晰图像和第二清晰图像，获取图像参数信息；
指令生成单元24，用于根据图像参数信息生成对内窥镜的控制指令；
指令发送单元25，用于发送控制指令。
进一步的，图像比对单元23具体用于：
获取第二清晰图像和第一清晰图像中特征相同的区域；
以第一清晰图像的一边框角构建参考坐标系；
获取第二清晰图像在参考坐标系中的横坐标参数信息和纵坐标参数信息。
进一步的，指令生成单元24具体用于：
根据第二清晰图像在参考坐标系中的横坐标参数信息和纵坐标参数信息以及第一清晰图像的显示比例和第二清晰图像的显示比例的倍数关系，生成对内窥镜的横坐标与纵坐标位移的控制信息。
进一步的，指令生成单元24生成对内窥镜的横坐标与纵坐标位移的控制信息具体包括：
根据第一清晰图像的显示比例和第二清晰图像的显示比例的倍数关系，将第二清晰图像在参考坐标系中的横坐标参数信息和纵坐标参数信息等倍数转换，获取第二清晰图像在参考坐标系中转换后的横坐标参数信息和纵坐标参数信息；
根据第二清晰图像在参考坐标系中转换后的横坐标参数信息和纵坐标参数信息，预设内窥镜的横坐标与纵坐标位移的变化量。
进一步的，第二清晰图像在参考坐标系中的横坐标参数信息为第二清晰图像最靠近纵坐标轴的点的横坐标，第二清晰图像在参考坐标系中的纵坐标参数信息为第二清晰图像最靠近横坐标轴的点的纵坐标。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出至少两个改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于共聚焦内窥镜的图像处理方法，其特征在于，应用于一电子设备，包括以下步骤：
获取内窥镜采集到的图像；
根据图像信息去除模糊图像至采集到第一清晰图像；
根据图像信息去除模糊图像至采集到第二清晰图像；
比对所述第一清晰图像和所述第二清晰图像，获取图像参数信息；
根据所述图像参数信息生成对所述内窥镜的控制指令；
发送所述控制指令。
2.根据权利要求1所述的用于共聚焦内窥镜的图像处理方法，其特征在于，所述比对所述第一清晰图像和所述第二清晰图像，获取图像参数信息具体包括：
获取所述第二清晰图像和所述第一清晰图像中特征相同的区域；
以所述第一清晰图像的一边框角构建参考坐标系；
获取所述第二清晰图像在所述参考坐标系中的横坐标参数信息和纵坐标参数信息。
3.根据权利要求2所述的用于共聚焦内窥镜的图像处理方法，其特征在于，所述根据所述图像参数信息生成对所述内窥镜的控制指令具体包括：
根据所述第二清晰图像在所述参考坐标系中的横坐标参数信息和纵坐标参数信息以及所述第一清晰图像的显示比例和所述第二清晰图像的显示比例的倍数关系，生成对所述内窥镜的焦点的横坐标与纵坐标的位移控制信息。
4.根据权利要求3所述的用于共聚焦内窥镜的图像处理方法，其特征在于，所述生成对所述内窥镜的焦点的横坐标与纵坐标的位移控制信息具体包括：
根据所述第一清晰图像的显示比例和所述第二清晰图像的显示比例的倍数关系，将所述第二清晰图像在所述参考坐标系中的横坐标参数信息和纵坐标参数信息等倍数转换，获取所述第二清晰图像在所述参考坐标系中转换后的横坐标参数信息和纵坐标参数信息；
根据所述第二清晰图像在所述参考坐标系中转换后的横坐标参数信息和纵坐标参数信息，预设所述内窥镜的焦点的横坐标与纵坐标的位移变化量。
5.根据权利要求2～4任一项所述的用于共聚焦内窥镜的图像处理方法，其特征在于，所述第二清晰图像在所述参考坐标系中的横坐标参数信息为所述第二清晰图像最靠近纵坐标轴的点的横坐标，所述第二清晰图像在所述参考坐标系中的纵坐标参数信息为所述第二清晰图像最靠近横坐标轴的点的纵坐标。
6.一种用于共聚焦内窥镜的图像处理系统，其特征在于，应用于一电子设备，包括：
图像获取单元，用于获取内窥镜采集到的图像；
图像筛分单元，用于根据图像信息去除模糊图像至采集到第一清晰图像，还用于根据图像信息去除模糊图像至采集到第二清晰图像；
图像比对单元，用于比对所述第一清晰图像和所述第二清晰图像，获取图像参数信息；
指令生成单元，用于根据所述图像参数信息生成对所述内窥镜的控制指令；
指令发送单元，用于发送所述控制指令。
7.根据权利要求6所述的用于共聚焦内窥镜的图像处理系统，其特征在于，所述图像比对单元具体用于：
获取所述第二清晰图像和所述第一清晰图像中特征相同的区域；
以所述第一清晰图像的一边框角构建参考坐标系；
获取所述第二清晰图像在所述参考坐标系中的横坐标参数信息和纵坐标参数信息。
8.根据权利要求7所述的用于共聚焦内窥镜的图像处理系统，其特征在于，所述指令生成单元具体用于：
根据所述第二清晰图像在所述参考坐标系中的横坐标参数信息和纵坐标参数信息以及所述第一清晰图像的显示比例和所述第二清晰图像的显示比例的倍数关系，生成对所述内窥镜的焦点的横坐标与纵坐标位移的控制信息。
9.根据权利要求8所述的用于共聚焦内窥镜的图像处理系统，其特征在于，所述指令生成单元生成对所述内窥镜的焦点的横坐标与纵坐标位移的控制信息具体包括：
根据所述第一清晰图像的显示比例和所述第二清晰图像的显示比例的倍数关系，将所述第二清晰图像在所述参考坐标系中的横坐标参数信息和纵坐标参数信息等倍数转换，获取所述第二清晰图像在所述参考坐标系中转换后的横坐标参数信息和纵坐标参数信息；
根据所述第二清晰图像在所述参考坐标系中转换后的横坐标参数信息和纵坐标参数信息，预设所述内窥镜的焦点的横坐标与纵坐标的位移变化量。
10.根据权利要求7～9任一项所述的用于共聚焦内窥镜的图像处理系统，其特征在于，所述第二清晰图像在所述参考坐标系中的横坐标参数信息为所述第二清晰图像最靠近纵坐标轴的点的横坐标，所述第二清晰图像在所述参考坐标系中的纵坐标参数信息为所述第二清晰图像最靠近横坐标轴的点的纵坐标。
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