膠囊內(nèi)鏡圖像序列冗余數(shù)據(jù)篩查方法研究.pdf

1、膠囊內(nèi)鏡是本世紀(jì)初一項重要的創(chuàng)新技術(shù),從功能上講,膠囊內(nèi)鏡能夠到達(dá)消化道任何位置,克服了傳統(tǒng)內(nèi)鏡無法檢查小腸道疾病的局限,且具有無創(chuàng)傷、耐受性好的特點。雖然膠囊內(nèi)鏡在臨床使用只有僅僅10年的時間,但其檢測的有效性逐漸的得到了醫(yī)學(xué)界的認(rèn)同,目前國內(nèi)外許多著名的醫(yī)院已經(jīng)開始將膠囊內(nèi)鏡作為小腸疾病檢測和診斷的首選設(shè)備。膠囊內(nèi)鏡平均在消化道內(nèi)逗留8個小時(不同的受檢個體會有不同的逗留時間),在膠囊內(nèi)鏡全程消化道檢查期間,其攝像系統(tǒng)會自動拍攝全程

2、消化道場景(平均每秒鐘拍攝兩幅,全程可采集50000~60000幅彩色的消化道圖像數(shù)據(jù))。從這些消化道的圖像數(shù)據(jù)中篩查出含有可疑病變的圖像對于臨床醫(yī)生來說,是一項任務(wù)繁重,且相當(dāng)枯燥的工作。因此針對膠囊內(nèi)鏡圖像數(shù)據(jù)的計算機輔助診斷(ComputerAidedDiagnosis,CAD)技術(shù)逐漸成為了醫(yī)學(xué)圖像處理研究領(lǐng)域中一個熱點問題,其目標(biāo)是縮短臨床醫(yī)生閱片的時間,提高閱片效率。
　　本文從評估膠囊內(nèi)鏡圖像序列幀間的相似度出發(fā),進

3、而分析膠囊內(nèi)鏡圖像序列間數(shù)據(jù)的冗余程度,最終篩查出膠囊內(nèi)鏡圖像序列中具有相似或重復(fù)場景內(nèi)容的圖像數(shù)據(jù),保留內(nèi)容相異、代表性強的圖像數(shù)據(jù),使膠囊內(nèi)鏡圖像序列總的圖片幀數(shù)得到大幅的減少,從而達(dá)到縮短臨床醫(yī)生的閱片時間和提高臨床醫(yī)生的閱片效率的目的。為了有效地篩查出膠囊內(nèi)鏡圖像序列中的冗余數(shù)據(jù),本文提出兩種膠囊內(nèi)鏡圖像冗余數(shù)據(jù)篩查算法,第一種方法是基于相機運動估計的膠囊內(nèi)鏡圖像序列冗余數(shù)據(jù)篩查算法(BAME-SIFTFlow),第二種方法是基

4、于紋理基元統(tǒng)計直方圖的膠囊內(nèi)鏡圖像序列冗余數(shù)據(jù)篩查算法(LTH)。
　　在基于相機運動評估的膠囊內(nèi)鏡圖像序列冗余數(shù)據(jù)篩查算法中,本文提出了膠囊內(nèi)鏡圖像幀間運動模型和膠囊內(nèi)鏡圖像幀間運動評估方法。在該運動模型下膠囊內(nèi)鏡成像受到兩種運動的約束,第一種運動約束來自于膠囊內(nèi)鏡自身的運動,第二種運動約束由消化道自身蠕動產(chǎn)生的?；谒岢龅倪\動模型,膠囊內(nèi)鏡圖像幀間的運動評估,分為兩個步驟:1.膠囊內(nèi)鏡相機運動評估(粗等級運動評估),對于相機

5、運動評估,采用蜜蜂優(yōu)化算法(BA)結(jié)合直接對齊法評估膠囊內(nèi)鏡相機運動參數(shù);2.消化道局部非剛性運動評估(精細(xì)等級運動評估),對于局部非剛性運動評估,采用SIFT-flow算法對局部非剛性形變進行運動估計。在基于運動評估結(jié)果的冗余數(shù)據(jù)篩查過程中采用雙向運動評估方式(向前運動評估和向后運動評估)方式,評估相鄰膠囊內(nèi)鏡圖像間的無效區(qū)域,并利用無效區(qū)域的最大內(nèi)切圓直徑作為評估冗余數(shù)據(jù)依據(jù)。
　　在基于紋理基元的膠囊內(nèi)鏡圖像序列冗余篩查算法

6、中,本文提出了一個基于統(tǒng)計學(xué)習(xí)方法計算兩幅膠囊內(nèi)鏡圖像相似度的方法,該方法分為學(xué)習(xí)階段和測試階段。在學(xué)習(xí)階段,樣本圖像的紋理基元通過聚類算法被提取出,并建立與位置相關(guān)的紋理基元直方圖,在直方圖的建立過程中,采用二次規(guī)劃分配方案建立模糊直方圖。在測試階段,以樣本圖像的紋理基元為參考建立測試圖片的與位置相關(guān)的紋理基元直方圖,并計算樣本圖像和測試圖像的紋理基元直方圖像之間的似然度。最終以評估的似然度值作為膠囊內(nèi)鏡圖像間的相似度評判標(biāo)準(zhǔn)和冗余數(shù)