基于視覺的膠囊內(nèi)窺鏡導(dǎo)航研究.pdf

1、膠囊內(nèi)鏡是對現(xiàn)有胃腸道內(nèi)窺鏡的改進(jìn)與提高——將基于纜線的影像傳輸改進(jìn)為無線信息傳輸,使得內(nèi)鏡可以進(jìn)入小腸做檢測,擴(kuò)展了消化道內(nèi)窺鏡檢測范圍;將被動式移動變?yōu)橹鲃邮?使得內(nèi)鏡在人體內(nèi)存留時間由原來的6~8小時降為20分鐘左右,減輕了病患在診療過程中的痛苦。膠囊內(nèi)鏡在消化道內(nèi)主動式移動需要導(dǎo)航系統(tǒng)提供位置信息以正確過腔道而不造成消化道壁損傷。這里為最大程度地減小膠囊尺寸,我們將不額外增加傳感器,僅利用內(nèi)鏡頭部固攝像頭實現(xiàn)膠囊內(nèi)鏡基于視覺的自

2、主導(dǎo)航。
　　文章提出基于暗區(qū)的自適應(yīng)導(dǎo)航算法,其理論核心是內(nèi)鏡圖像上最暗的部分(暗區(qū))對應(yīng)腔道的延伸方向。但在觀察真實內(nèi)鏡圖片后我們發(fā)現(xiàn),光源角度及腔道內(nèi)固有雜物會使得暗區(qū)消失或出現(xiàn)暗區(qū)群。為此,我們基于“相鄰圖片導(dǎo)航點(diǎn)近似一致”原則,設(shè)立感興趣區(qū)以減小搜索范圍;引入數(shù)字形態(tài)學(xué)手段去除常見的干擾物,如囊泡、憩室等;引入“位置權(quán)重”概念,在無法找到有效暗區(qū)的情況下,根據(jù)上一幀導(dǎo)航點(diǎn)位置,合理推斷本幀導(dǎo)航信息。此外,為保證暗區(qū)法失效

3、時仍能有效導(dǎo)航,我們提出基于模板匹配的導(dǎo)航方法。該方法的基礎(chǔ)是工業(yè)中常見的基于灰度的模板匹配技術(shù),其運(yùn)算速度快且與暗區(qū)法原理上截然不同,可作為一種獨(dú)立的導(dǎo)航方式與暗區(qū)法并行存在。我們提出將兩種算法串行化融合,并通過仿真證明,合并后的算法在導(dǎo)航成功率及處理速度上皆優(yōu)于上述兩種算法各自運(yùn)行時的結(jié)果。
　　我們進(jìn)行了仿真及實驗以驗證算法性能。仿真基于大量的、來源不同的內(nèi)鏡圖片,通過對比我們發(fā)現(xiàn)本文算法性能優(yōu)于現(xiàn)有算法。實驗中,將本文算法