[发明专利]基于多特征融合的无线胶囊内窥镜冗余图像筛除方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于多特征融合的无线胶囊内窥镜冗余图像筛除方法，属于医学图像处理技术领域。

背景技术

无线胶囊内窥镜(WirelessCapsuleEndoscopy，WCE)是由无线传输模块与微型摄像机构成，用以无创检查人体肠胃器官的胶囊状医疗仪器。在胃肠道疾病检测过程中，WCE依靠胃肠道蠕动对人体消化道内壁进行拍摄，并通过胶囊中的无线发射装置将图片传输至患者随身携带的无线接收器中，最终由医生从无线接收器中下载图片进行浏览诊断。由于胶囊内部的微型摄像机是以每秒2—3帧的拍摄速度得到480×480像素的彩色图片，而无线胶囊内窥镜的工作时间可维持6—8小时，故单次检查将会产生3万—8万张WCE图片，从而使医生诊断所需时间过长，可能造成医生眼睛疲劳而产生漏诊率高、工作强度大等问题。

经临床应用表明，WCE图像集中存在大量连续的图像具有较高的相似性。其主要原因是：WCE在消化道内拍摄过程中，在某些时刻其前进的速度比较缓慢，从而造成邻近图像之间无较大差异，产生了相似度高的冗余图片。

因此，采用先进的信息处理技术实现WCE图像集进行冗余帧筛除具有实际应用价值。文献(Q.Zhao,M.Q.H.Meng,andB.P.Li,"WCEvideoclipssegmentationbasedonabnormality,"inRoboticsandBiomimetics(ROBIO),2010IEEEInternationalConferenceon,pp.442-447,2010.)融合了基于WCE图像多特征融合以及非参数检测算法进行关键帧提取的方法，实验结果表明该方法能够有效地检测出具有突变特征的WCE图像作为关键帧图像进行提取；文献(Y.Chen,Y.H.Lan,andH.Z.Ren,"TrimmingtheWirelessCapsuleEndoscopicVideobyRemovingRedundantFrames,"inWirelessCommunications,NetworkingandMobileComputing(WiCOM),20128thInternationalConferenceon,pp.1-4,2012.)在研究WCE冗余帧消除方面采用了高斯-拉盖尔变换(GaussLaguerreTransform，GLT)筛除具有气泡特征的无信息价值WCE图片，同时采用了Canny算子提取图像纹理的边缘特征，并通过对比相邻图像的边缘特征与设定的固定阈值，来决策二者是否为相似图像，该算法能够较好地筛除部分气泡图片与相似性图片，其平均压缩率大约为70％。文献(Y.Q.Sun,Q.W.Lv,Z.X.Liu,andS.D.Liu,"Unsupervisedredundantimagedeletionforwirelesscapsuleendoscopyexamination,"ApplicationResearchofComputers,vol.29,pp.2393-6,2400,2012.)通过对WCE图像的HSV色彩空间进行量化降维提取颜色特征，然后计算相邻图像的归一化互信息量与归一化互相关系数表示相邻图像的相似性，最后根据由用户决定的筛除比例进行迭代筛除冗余帧，实验结果表明在按照70％的筛除比例情况下，可以得到100％的病灶图片保留率和较低的图像误删率。文献(J.S.Huo,Y.X.Zou,andL.Li,"AnadvancedWCEvideosummaryusingrelationmatrixrank,"inBiomedicalandHealthInformatics(BHI),2012IEEE-EMBSInternationalConferenceon,pp.675-678,2012.)一方面在HSV颜色空间提取WCE图像的颜色特征，另一方面通过水平和垂直Sobel算子提取WCE图像纹理特征，并将二者结合基于relationmatrixrank进行关键帧提取，该文通过实验表明在此方法的基础上将阈值设定为5能够保证有较好的筛除质量，并对10组1000张WCE图像片进行冗余图像筛除，其平均压缩率为84.65％，平均保真度为95％。