[发明专利]内窥镜弱纹理图像增强方法及装置

说明书

内窥镜弱纹理图像增强方法及装置，能够实现视觉错误感知的去除，提高视觉特征点提取数量，提高图像的纹理梯度信息。方法包括：(I)提取临床手术中内窥镜图像数据；(II)基于色彩通道强度偏移获取单帧内窥镜影像中的高光区域；(III)根据所述内窥镜高光区域，对所述内窥镜影像区域补全；(IV)以图像的空间对称性为依据，对内窥镜图像的弱纹理区域进行空间对称性描述；以图像的颜色梯度为依据，对内窥镜图像的弱纹理区域进行颜色梯度描述；(V)根据图像像素空间对称性和颜色梯度的加权和，得到弱纹理指数，对内窥镜弱纹理图像数据进行量化；(VI)基于局部线性关系对弱纹理图像进行自适应梯度保留。

技术领域

本发明涉及计算机视觉的技术领域，尤其涉及一种内窥镜弱纹理图像增强方法，以及内窥镜弱纹理图像增强装置。

背景技术

近年来，随着计算机视觉研究方向的延伸，内窥镜图像特征在检测、识别、定位、重建中应用广泛，而且也成为了计算机视觉领域实现价值提升的有效途径。因此，内窥镜图像的特征匹配技术成为获取物体表面形态的关键技术。然而，由于临床手术中操作环境的特殊性，手术时间的限制和内窥镜设备差异，导致获取的内窥镜图像质量差异较大。一些图像存在弱纹理性质。

弱纹理内窥镜图像整体颜色单一，结构相似度高，视觉响应点稀少，提取视觉特征困难，对于之后的特征匹配，病灶识别，手术器械定位和内环境三维重建等应用中会造成严重的影响。目前，广泛运用的图像特征点采集方法在弱纹理内窥镜图像上的视觉特征点检测数量较少，另外，图像增强方法主要依据两点：(1)利用改变图像照明条件的动态范围增强图像纹理。(2)构建物体几何边界描述符，对弱纹理对象增强描述。这样的增强方法在提高图像特征点提取数量的同时，会引入较多随机噪声，造成误匹配。并且，临床医用内窥镜镜头直径微小，手术中内窥镜镜头靠近拍摄表面，导致视野狭窄，不能显示单个物体表面轮廓。这些限制因素都将严重影响后续的视觉应用。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种内窥镜弱纹理图像增强方法，其能够实现视觉错误感知的去除，提高视觉特征点提取数量，提高图像的纹理梯度信息。

本发明的技术方案是：这种内窥镜弱纹理图像增强方法，其包括以下步骤：

(I)提取临床手术中内窥镜图像数据；

(II)基于色彩通道强度偏移获取单帧内窥镜影像中的高光区域；

(III)根据所述内窥镜高光区域，对所述内窥镜影像区域补全；

(IV)以图像的空间对称性为依据，对内窥镜图像的弱纹理区域进行空间对称性描述；以图像的颜色梯度为依据，对内窥镜图像的弱纹理区域进行颜色梯度描述；

(V)根据图像像素空间对称性和颜色梯度的加权和，得到弱纹理指数，对内窥镜弱纹理图像数据进行量化；

(VI)基于局部线性关系对弱纹理图像进行自适应梯度保留。

本发明基于临床手术中获取的内窥镜图像，用以增强由于术中溶液填充，运动模糊和焦距散失造成的弱纹理图像。构建图像RGB三通道强度偏移优化模型，获取内窥镜图像中镜面反射区域，并采用快速匹配模型对图像镜面反射区域缺失的信息进行补全。利用图像的纹理信息，通过自适应梯度保留方法增强弱纹理内窥镜图像。最终生成内窥镜弱纹理图像增强方案。因此能够实现视觉错误感知的去除，提高视觉特征点提取数量，提高图像的纹理梯度信息。

还提供了另一种内窥镜弱纹理图像增强方法，其包括以下步骤：

(1)探测内窥镜图像中镜面反射区域；

(2)通过计算图像整体空间对称性和颜色梯度，得到弱纹理图像的评价指标；