[发明专利]用于便携式电子内镜的图像融合方法

说明书

本发明提供一种用于便携式电子内镜的图像融合方法。本发明根据整体图像质量，如像素曝光质量、细节丰富程度，从图像序列中选择参考图像。从像素曝光质量、细节丰富程度及与参考图像之间的局部相似性三个角度对图像内容进行评价，并根据评价结果确定融合权重。采用拉普拉斯金字塔图像融合算法进行图像融合，从而得到高动态范围图像。

技术领域

本发明涉及到图像融合技术，特别涉及便携式电子内镜中的图像融合方法。

背景技术

电子内镜系统是一种对人体内部的各种器官和组织的健康状态进行检查的医疗仪器，其插入人体内的一端装有由一小块硅片集成的CCD镜头，它能将待查部位的图像转化为数字化的电信号，输出至体外由图像监视器接收并显示。这一技术的应用使人体内部图像的贮存、再现、会诊以及管理成为可能。常用的电子内镜包含镜体、光源、图像处理单元、水气供给单元、显示器、图像处理工作站等设备，整套系统体积庞大，需要多人共同完成操作，因此并不适用于野战、救灾等特殊情况。

本发明涉及的便携式电子内镜系统体积小，其内部集成供电模块、水气模块、LED光源模块及嵌入式图像处理系统及界面，可单人携带、独立完成诊疗操作，机动性好。不受电子、电磁、辐射、高温、干燥等影响，对水、电、气要求低，环境适应性强，适合在一些恶劣环境下对病人的紧急检查和治疗。

便携式电子内镜主要对胃部环境进行检测，观察组织的病变情况。由于胃部环境狭窄不平整，可能出现某些部位很亮或者很暗的情况，图像中将不可避免地出现过度曝光或曝光不足的失真区域。内镜图像的最大亮度与最小亮度之比被称为动态范围，由于数字成像设备的动态范围远小于内镜检查环境，因此便携式电子内镜中需要一种高效的高动态范围(High Dynamic Range，HDR)的成像技术来应对病人胃部组织的检查。

多次曝光是获取HDR图像的一种常用方法。经典的HDR算法包含两个步骤，首先对相机的响应函数(Camera Response Function，CRF)进行估计，根据不同曝光时间的图像序列重建现实场景的辐射图，再对重建结果应用色调映射(Tone Mapping)算法，得到适用于常规显示设备的低动态范围图像(Low Dynamic Range，LDR)。与经典的HDR算法不同，曝光融合算法跳过合成HDR图像的过程，直接通过图像融合方法来重建与HDR成像效果类似的高质量图像。相比之下，曝光融合算法无需进行相机响应函数估计与色调映射，因而更加高效。由于体内环境中往往存在器官收缩舒张等生理现象，如何在实现高动态范围图像融合过程中排除运动物体的干扰，成为近年来研究的热点问题。2007年，T.Mertens等人提出了曝光融合的概念，根据图像局部对比度、饱和度和曝光质量计算权重，对不同曝光时间下的图像序列进行融合，但该方法仅对静态场景有效，当场景中存在动态目标时，融合结果中将出现运动模糊、鬼影等现象。2009年，Gallo等人利用相机响应曲线重建场景辐射图，通过图像序列与参考图像之间的关系来判别运动鬼影所在的区域，进而在融合过程中去除鬼影。但该方法需要重建相机响应曲线，并且在去除鬼影的同时往往会造成连同运动目标一起去除，导致融合结果与真实场景不符。2012年，Sen等人针对动态场景提出一种图像对齐与鬼影去除算法，该算法在图像序列中选择一帧参考图像，通过最小化能量方程获得局部最优相似性。该算法对鬼影具有较好的抑制效果，但同样需要重建相机响应曲线，并且重建结果仍会有少量区域存在过度曝光现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于便携式电子内镜的动态场景曝光融合算法实现高动态范围的动态场景图像融合。本发明根据整体图像质量，如像素曝光质量、细节丰富程度，从图像序列中选择参考图像。从像素曝光质量、细节丰富程度及与参考图像之间的局部相似性三个角度对图像内容进行评价，并根据评价结果确定融合权重。采用拉普拉斯金字塔图像融合算法进行图像融合，从而得到高动态范围图像。

本发明的用于便携式电子内镜的图像融合方法，包括：

步骤1.利用便携式电子内镜，得到人体内部组织的图像序列；