[发明专利]光纤束图像处理方法、系统、计算机设备和存储介质

说明书

本发明公开了一种光纤束图像处理方法、系统、计算机设备和存储介质，方法包括：构建参考图像；基于参考图像确定光纤束串扰矩阵和透过率矩阵函数；构建目标函数；基于目标函数对待处理光纤束样本图像进行求解，重建待处理光纤束样本图像；对多幅重建的光纤束样本图像进行配准处理。系统包括：第一构建模块、数学模型建立模块、第二构建模块、重建模块和配准模块。计算机设备和存储介质通过执行计算机程序能够实现上述方法过程。本发明利用单幅图像就可以实现去除光纤束图像的蜂窝状结构，以及去除噪声和光纤间串扰对光纤束成像的影响，从而实现提高光纤束成像的分辨率的效果。本发明适用性广，适合所有利用光纤束成像的应用场景。

技术领域

本发明涉及图像处理领域，具体涉及光纤束图像处理领域，特别涉及一种光纤束图像处理方法、系统、计算机设备和存储介质。

背景技术

光纤束在内窥镜成像中发挥了重要作用，为活体内一系列疾病的诊断提供了细胞水平可视化的途径。通常，光纤束包含大量的光纤纤芯(通常高达30000个)，这些纤芯可以同时传输和获取光学信号。然而，纤芯间距(即包层)会导致所获取图像上出现明显蜂窝状图案，从而降低图像的质量。此外，光纤间的串扰问题以及噪声会进一步影响光纤束成像分辨率。

目前常用的方法是利用高斯滤波或线性插值的方法来去除光纤束图像的蜂窝状结构，但由于图像噪声的影响以及采样不足等原因，上述方法不能提高图像的空间分辨率。另一种方法是利用多个光纤束图像来恢复纤芯间距的图像信息，多个光纤束图像序列通常是通过利用样品与光纤束之间的亚像素位移来获得的，如果能够精确确定不同图像间的移动距离，则会因为过采样而获得图像分辨率的增强。然而，考虑到所需扫描系统的小型化和组织的变形，这种方法可能对临床应用过于困难。

因此，如何实现在去除光纤束图像蜂窝状结构的同时提高光纤束成像的分辨率是急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够在去除光纤束图像蜂窝状结构的同时提高光纤束成像分辨率的方法、系统、计算机设备和存储介质。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种光纤束图像处理方法，所述方法包括：

构建参考图像；

基于所述参考图像确定光纤束串扰矩阵和透过率矩阵函数；

构建目标函数；

基于目标函数对待处理光纤束样本图像进行求解，重建待处理光纤束样本图像。

进一步地，所述构建参考图像，具体包括：通过光纤束对均匀发光样品进行采样获得参考图像。

进一步地，所述构建参考图像，具体包括：通过光纤束对均匀发光荧光样品进行采样获得参考图像。

进一步地，所述基于所述参考图像确定光纤束串扰矩阵，具体包括：

基于参考图像，测定光纤束中不同光纤的空间位置以及不同光纤间的空间距离，获得光纤束串扰矩阵C为：

C_i,j＝exp(-β×d_i,j^α)

式中，C_i,j表示第i个光纤与第j个光纤之间的串扰，d_i,j表示第i个光纤与第j个光纤之间的空间距离，β和α表示光纤间串扰的强度，β、α均为大于0的常数。

进一步地，确定所述透过率矩阵函数，具体包括：

基于光纤束串扰矩阵C，利用图像复原算法对参考图像进行处理，获得光纤束透过率矩阵函数M为：

式中，inv(C)表示光纤束串扰矩阵C的逆，和分别表示傅里叶变换和傅里叶反变换，y_M表示参考图像，h表示光纤束成像系统的点扩散函数，δ表示图像复原因子。