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专利号: 2016100974489
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种消化道胶囊内窥镜视频钩虫图像计算机自动检测方法,将内窥镜视频图像进行双匹配滤波,检测出可疑钩虫形状的区域,同时,将不同尺度的匹配滤波检测出的可疑钩虫区域进行多尺度乘积,去除噪声,然后对可疑钩虫区域进行边缘检测,并对检测到的边缘进行平行曲线和中线检测,再根据中线垂直切取可疑钩虫区域及周边黏膜区域并拼接成拉伸管状区域,对拉伸管状区域提取灰度累计直方图特征之后,最终采用Rusboost将可疑钩虫区域区分出钩虫,气泡以及肠道褶皱,从而检测出钩虫图像,包括如下具体步骤:S1:将视频的每一帧图像变换到灰度图像后,进行多尺度双匹配滤波,产生多个尺度的双匹配滤波正响应图像和负响应图像;

S2:将多个尺度双匹配滤波的正响应图像进行多尺度乘积,得到多尺度正响应图像,将多个尺度双匹配滤波的负响应图像进行多尺度乘积,得到多尺度负响应图像;

S3:对多尺度正响应图像和多尺度负响应图像分别用最大类间方差法二值化,得到正响应二值化图像和负响应二值化图像;

S4:分别对正响应二值化图像和负响应二值化图像做Canny边缘检测,得到正边缘图像和负边缘图像;

S5:对正响应二值化图像中的每一个二值区域寻找正边缘图像对应的边缘,并对该边缘用分段线性化平行线检测法做平行曲线检测和中线检测,以及对负响应二值化图像中的每一个二值区域寻找负边缘图像对应的边缘,并对该边缘用分段线性化平行线检测法做平行曲线检测和中线检测;

S6:将正响应检测到的平行线和中线以及负响应检测到的平行线和中线合并,去除重复的平行线和中线,得到多组平行曲线和中线;

S7:对每一条中线,将一个旋转矩形的中心沿着中线从一端移动往另一端移动,其旋转角度等于中线经过的点的倾角,同时截取每个旋转矩形区域的窥镜图像块,并将截取的图像块旋转回水平位置,然后将这些旋转回水平位置的矩形图像块拼接到一起,最后将拼接得到的图像块变换到同样的大小,形成拉伸管状区域图像块;

S8:对拉伸管状区域图像块的每一行像素的亮度求平均值,每行亮度平均值最后形成平均亮度直方图;

S9:拉伸管状区域图像块主要包括钩虫,气泡和肠道褶皱,选取钩虫,气泡和肠道褶皱拉伸管状区域图像块的平均亮度直方图作为特征,并采用Rusboost算法训练识别模型,用于识别钩虫,气泡和褶皱;

S10:如果一张胶囊内镜图中检测到的拉伸管状区域图像块被识别为钩虫类,则这张图像被识别为钩虫图像,否则为非钩虫图像。

2.根据权利要求1所述的消化道胶囊内窥镜视频钩虫图像计算机自动检测方法,其特征在于,所述多尺度双匹配滤波处理中,单个双匹配滤波器计算公式为:其中,σ为尺度参数,x和y为滤波器的像素坐标,L的值为9。

3.根据权利要求1所述的消化道胶囊内窥镜视频钩虫图像计算机自动检测方法,其特征在于,所述多尺度双匹配滤波器响应图像计算公式为:ri(x,y)=mi(x,y)*f(x,y)

其中,f(x,y)为胶囊内镜图像,ri(x,y)是尺度i的匹配滤波器组卷积并平均得到的响应图像,当进行正匹配滤波时,滤波器计算公式取+号K+(x,y),负匹的配滤波时取-号,K-(x,y),其中mi(x,y)为尺度i下的一组匹配滤波器,这一组匹配滤波器有多个旋转匹配滤波器组合得到,每个旋转匹配滤波器由单个匹配滤波器绕图像中心点旋转得到,旋转计算公式为:其中,x和y为单个未旋转的匹配滤波器上每个像素的横坐标和纵坐标,x′和y′为旋转θ独后的匹配滤波器上的点的横坐标和纵坐标,其中θ从0度以15度为间隔递增到180度。

4.根据权利要求1所述的消化道胶囊内窥镜视频钩虫图像计算机自动检测方法,其特征在于,所述多尺度乘积计算公式为:Pi,j(x,y)=ri(x,y)·rj(x,y)

其中ri(x,y)为尺度i下的相应图像,rj(x,y)为尺度j下的响应图像,Pi,j(x,y)为两个尺度i和j下多尺度乘积,尺度参数为1.2到2之间。

5.根据权利要求1所述的消化道胶囊内窥镜视频钩虫图像计算机自动检测方法,其特征在于,所述分段显性化平行线和中线检测具体步骤为:搜索正响应二值化图像中每一个二值化区域对应的正边缘图像中的边缘;

将每个二值化区域中的边缘线两两组合成一组,如果两条边缘线长度差异大,则去除该组边缘线,这里长度比例为1/10到1/5;

对每组边缘,选取其中一条为参考线,另一条为对应参考线的假定平行线,做参考线和假定平行线做平行检测;

对每组边缘,以一个旋转矩形的中心从参考线一端往另一端移动,旋转矩形的旋转角度等于所在参考线当前像素点切线的倾角,这里每次移动的距离为1~3个像素点,矩形框宽为9个像素,长为25个像素;

每次移动旋转矩形框后,根据矩形框内的假定平行线的像素点的坐标计算假定平行线的倾角;

在每次移动的旋转矩形框内,如果假定平行线的倾角和参考线的倾角度数相差在12度以内,则两条线平行,同时计算两条平行线对应点的中点,中点组合为中线;

将每次旋转矩形框移动检测到平行线和中线组合到一起并去除重复的像素点,组合后的边缘线即是参考线的平行线和中线;

负响应二值化图像中的边缘线和中线检测步骤与上述步骤相同。

6.根据权利要求5所述的消化道胶囊内窥镜视频钩虫图像计算机自动检测方法,其特征在于,对边缘线倾角的计算公式为:其中Xi和Yi为旋转矩形框内参考线或假定平行线中各个像素的横坐标和纵坐标, 和为旋转矩形框内参考线或假定平行线中各个像素的横坐标和纵坐标的平均值。

7.根据权利要求5所述的消化道胶囊内窥镜视频钩虫图像计算机自动检测方法,其特征在于,所述旋转矩形框的区域内计算公式为:其中,x和y为矩形框中心在平面直角坐标时矩形区域各个像素点的横坐标和纵坐标,tx和ty为旋转矩形中心在参考线上的点的横坐标和纵坐标,θ为旋转倾角,x′和y′为旋转矩形区域旋转后各个像素点的横坐标和纵坐标。

8.根据权利要求1所述的消化道胶囊内窥镜视频钩虫图像计算机自动检测方法,其特征在于,所述拉伸管状区域图像块生成过程S5中的矩形框大小,倾角计算公式以及旋转计算公式与分段显性化平行线和中线检测中处理方式相同,拉伸管状区域图像块每行为25像素,每列为75像素。