消化道膠囊內(nèi)窺鏡視頻的縱覽圖生成方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖像處理技術領域，特別是涉及一種消化道膠囊內(nèi)窺鏡視頻的縱覽圖 生成方法。
【背景技術】
[0002] 膠囊內(nèi)窺鏡檢查是目前消化道疾病檢測診斷的一線技術。膠囊內(nèi)窺鏡是一種膠囊 形狀的用于拍攝人體消化道的微型攝像裝置?；颊邚耐谭撃z囊內(nèi)窺鏡到排出體外，膠囊 內(nèi)窺鏡在人體內(nèi)工作約8小時并拍攝大約50000幀圖像。膠囊內(nèi)窺鏡檢查的主要缺點是:每 份視頻包含大量的圖像，每張圖像都要由醫(yī)生進行人工檢查，不僅耗費時間長，而且勞動強 度大，并且醫(yī)生疲勞后容易造成漏診。因此，采用計算機對膠囊內(nèi)窺鏡視頻進行處理來輔助 診斷有廣泛的市場需求。
[0003] 現(xiàn)有的膠囊內(nèi)窺鏡視頻的計算機分析技術主要是從每幀圖像正中心垂直切取一 個像素列拼接而成縱覽圖，縱覽圖的優(yōu)點是能夠讓醫(yī)生從迅速把握患者的消化道的整體狀 況，但是縱覽圖的缺點也很明顯，就是由于像素列的切取方向固定，如果視頻圖像內(nèi)含有食 物摻渣等不可視區(qū)域，像素列切取在食物摻渣上，就不能準確顯示消化道的整體狀況，容易 造成漏診。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明主要解決的技術問題是提供一種消化道膠囊內(nèi)窺鏡視頻的縱覽圖生成方 法，能夠準確顯示消化道的整體狀況。
[0005] 為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的一個技術方案是：提供一種消化道膠囊內(nèi)窺 鏡視頻的縱覽圖生成方法，包括:S1:將視頻的每一幀圖像變換到HSV顏色空間后，將每一幀 圖像繞圖像中心點進行多次單位角度的旋轉，其中，所述多次單位角度之和為180度;S2:對 每一幀圖像及其每次旋轉后的圖像在色度Η分量上沿圖像中心線垂直切取矩形色度圖像 塊，并對矩形色度圖像塊進行均值濾波得到色度像素列，以及對每一幀圖像及其每次旋轉 后的圖像在亮度V分量上沿圖像中心線垂直切取矩形亮度圖像塊，并對矩形亮度圖像塊進 行均值濾波得到亮度像素列;S3:根據(jù)每一幀圖像的每個色度像素列的方差值、均值和峰態(tài) 值計算色度顯著值，并將最小色度顯著值對應的旋轉角度作為最佳色度旋轉角度，以及根 據(jù)每一幀圖像的每個亮度像素列的方差值、均值和峰態(tài)值計算亮度顯著值，并將最小亮度 顯著值對應的旋轉角度作為最佳亮度旋轉角度;S4:將每一幀圖像按照最佳色度旋轉角度 進行旋轉，在旋轉后沿圖像中心線垂直切取第一矩形圖像塊，并在色度分量上計算第一矩 形圖像塊的第一差異值，以及將每一幀圖像按照最佳亮度旋轉角度進行旋轉，在旋轉后沿 圖像中心線垂直切取第二矩形圖像塊，并在色度分量上計算第二矩形圖像塊的第二差異 值;S5:對每一幀圖像的第一差異值和第二差異值進行比較，并統(tǒng)計第一差異值大于第二差 異值的圖像的第一幀數(shù)和第二差異值大于第一差異值的圖像的第二幀數(shù);S6:如果第一幀 數(shù)多于第二幀數(shù)，將每一幀圖像按照最佳色度旋轉角度進行旋轉，如果第二幀數(shù)多于第一 幀數(shù)，將每一幀圖像按照最佳亮度旋轉角度進行旋轉;S7:在每一幀圖像旋轉后沿圖像中心 線垂直切取像素列，將每一幀圖像的像素列進行合并生成縱覽圖。
[0006] 優(yōu)選地，所述單位角度為5-15度。
[0007] 優(yōu)選地，所述矩形色度圖像塊和矩形亮度圖像塊的高度為圖像的高度，所述矩形 色度圖像塊和矩形亮度圖像塊的寬度為9或11個像素寬度。
[0008] 優(yōu)選地，在進行均值濾波時，濾波窗口的大小與矩形色度圖像塊或矩形亮度圖像 塊的寬度相同。
[0009] 優(yōu)選地，所述對矩形色度圖像塊進行均值濾波得到色度像素列的步驟具體為:對 矩形色度圖像塊的每一行像素進行取均值運算得到色度像素列;所述對矩形亮度圖像塊進 行均值濾波得到色度像素列的步驟具體為:對矩形亮度圖像塊的每一行像素進行取均值運 算得到亮度像素列。
[0010]優(yōu)選地，所述色度顯著值和亮度顯著值的計算式為：
[0011]
[0012]其中，c為色度像素列或亮度像素列，〇(c)為色度像素列或亮度像素列的方差值，μ (c)為色度像素列或亮度像素列的均值，k(c)為色度像素列或亮度像素列的峰態(tài)值，sinh〇 為雙曲正弦函數(shù)。
[0013]優(yōu)選地，所述在色度分量上計算第一矩形圖像塊的第一差異值的步驟具體為:計 算第一矩形圖像塊上半部分和下半部分的色度直方圖的第一歐氏距離，將第一歐氏距離量 化為第一差異值;所述在色度分量上計算第二矩形圖像塊的第二差異值的步驟具體為:計 算第二矩形圖像塊上半部分和下半部分的色度直方圖的第二歐氏距離，將第二歐氏距離量 化為第二差異值。
[0014] 優(yōu)選地，在步驟S1之前，還包括:將視頻按照時間順序進行分段。
[0015] 區(qū)別于現(xiàn)有技術的情況，本發(fā)明的有益效果是:可以提高腸腔、腸胃粘膜等消化道 可視區(qū)域的顯示范圍，提高醫(yī)生對消化道膠囊內(nèi)窺鏡視頻的診斷效率，減少消化道可視區(qū) 域的漏診。
【附圖說明】
[0016] 圖1是本發(fā)明實施例消化道膠囊內(nèi)窺鏡視頻的縱覽圖生成方法的流程示意圖。
[0017] 圖2是應用本發(fā)明實施例的縱覽圖生成方法得到色度像素列或亮度像素列的示意 圖。
[0018] 圖3是應用本發(fā)明實施例的縱覽圖生成方法切取像素列和應用現(xiàn)有技術切取像素 列的對比示意圖。
[0019] 圖4是應用本發(fā)明實施例的縱覽圖生成方法和應用現(xiàn)有技術對含有食物殘渣的腸 道的圖像樣本生成縱覽圖的對比示意圖。
[0020] 圖5是應用本發(fā)明實施例的縱覽圖生成方法和應用現(xiàn)有技術對正常腸道的圖像樣 本生成縱覽圖的對比示意圖。
【具體實施方式】
[0021] 下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0022] 參見圖1，是本發(fā)明實施例消化道膠囊內(nèi)窺鏡視頻的縱覽圖生成方法的流程示意 圖。本實施例的縱覽圖生成方法包括以下步驟：
[0023] S1:將視頻的每一幀圖像變換到HSV顏色空間后，將每一幀圖像繞圖像中心點進行 多次單位角度的旋轉，其中，多次單位角度之和為180度。
[0024]其中，膠囊內(nèi)窺鏡視頻的圖像為RGB空間圖像，當變換到HSV顏色空間后，膠囊內(nèi)窺 鏡視頻的圖像變?yōu)镠SV空間圖像。HSV顏色空間具有三個分量，分別是色度Η、飽和度S、亮度V 分量。
[0025] 圖像中心點為圖像的幾何中心，圖像經(jīng)過多次旋轉后，由于多次單位角度之和為 180度，圖像就從0度旋轉了 180度。可選地，單位角度為5-15度。以單位角度為10度為例，圖 像每次旋轉10度，那么需要旋轉17次。
[0026] 在本實施例中，在步驟S1之前，還包括:將視頻按照時間順序進行分段。考慮到膠 囊內(nèi)窺鏡視頻含有海量的圖像，一次處理這么多圖像可能對于計算機要求較高，而本實施 例通過將將視頻按照時間順序進行分段，以每段視頻作為一次處理的數(shù)據(jù)。
[0027] S2:對每一幀圖像及其每次旋轉后的圖像在色度分量上沿圖像中心線垂直切取矩 形色度圖像塊，并對矩形色度圖像塊進行均值濾波得到色度像素列，以及對每一幀圖像及 其每次旋轉后的圖像在亮度分量上沿圖像中心線垂直切取矩形亮度圖像塊，并對矩形亮度 圖像塊進行均值濾波得到亮度像素列。
[0028] 其中，色度像素列和亮度像素列可以是在步驟S2中同時得到的，也可以是在步驟 S2中先后得到的。對于每一幀圖像及其每次旋轉后的圖像，通過分別分離出色度Η和亮度V 兩個分量，在分別在色度分量上切取矩形色度圖像塊并在亮度分量上切取矩形亮度圖像 塊。如圖2(a)所示，圖（a)中的圖像表示腸道，該圖像經(jīng)過旋轉后，沿圖像中心線垂直切取了 矩形色度圖像塊或矩形亮度圖像塊(見圖中白色線條矩形框所示）。
[0029] 由于圖像的最小單位是像素，因此矩形色度圖像塊和矩形亮度圖像塊的每行每列 均由像素組成，可選地，矩形色度圖像塊和矩形亮度圖像塊的高度為圖像的高度，矩形色度 圖像塊和矩形亮度圖像塊的寬度可以為9或11個像素寬度。
[0030] 通過在像素級上進行均值濾波即可得到色度像素列和亮度像素列。在本實施例 中，對矩形色度圖像塊進行均值濾波得到色度像素列的步驟具體為:對矩形色度圖像塊的 每一行像素進行取均值運算得到色度像素列。對矩形亮度圖像塊進行均值濾波得到色度像 素列的步驟具體為:對矩形亮度圖像塊的每一行像素進行取均值運算得到亮度像素列?？?選地，在進行均值濾波時，濾波窗口的大小與矩形色度圖像塊或矩形亮度圖像塊的寬度相 同。如圖2(b)所示，圖（b)中的矩形框表示矩形色度圖像塊或矩形亮度圖像塊，通過對矩形 框每一行像素進行取平均值即可得到一列像素(見圖中右方豎線），該列像素即為色度像素 列或亮度像素列。
[0031] S3:根據(jù)每一幀圖像的每個色度像素列的方差值、均值和峰態(tài)值計算色度顯著值， 并將最小色度顯著值對應的旋轉角度作為最佳色度旋轉角度，以及根據(jù)每一幀圖像的每個 亮度像素列的方差值、均值和峰態(tài)值計算亮度顯著值，并將最小亮度顯著值對應的旋轉角 度作為最佳亮度旋轉角度。
[0032]其中，色度顯著值和亮度顯著值可以是在步驟S3中同時得到的，也可以是在步驟 S3中先后得到的。
[0033]在本實施例中，色度顯著值和亮度顯著值的計算式為：
[0034]
[0035] 在該計算式中，c為色度像素列或亮度像素列，〇(c)為色度像素列或亮度像素列的 方差值，y(c)為色度像素列或亮度像素列的均值，K( c)為色度像素列或亮度像素列的峰態(tài) 值，sinh()為雙曲正弦函數(shù)。也就是說，如果c為色度像素列，則得到的是色度顯著值;如果c 為亮度像素列，則得到的是亮度顯著值。
[0036] 由于每一幀圖像要旋轉多次，每一幀圖像及其旋轉后的圖像都有對應的色度像素 列和亮度像素列，那么每一幀圖像就