医用内窥镜多光谱成像技术研究

摘要

普通内镜仅能显示病变组织的普通图像，可以发现形态或颜色发生明显变化的病灶，但是不能显示病变组织腺管开口的形态和各级血管的微细变化，对扁平的早期癌变则不易诊断。随着内镜技术的不断发展，多光谱成像技术在内镜检查中得到了广泛的应用。它克服了染色内镜操作繁琐、费时费力等缺点，更加清晰地显示毛细血管的形态和微血管的结构，与染色内镜具有一样的图像效果，因此称之为“电子染色技术”。 本文的研究工作主要围绕多光谱成像技术而展开。首先介绍了多光谱成像技术的实现方法，基于窄带光照明的方法和基于宽光谱照明的方法，其中重点阐述了智能分光比色技术FICE的原理及其具体实现过程。从FICE十组波长组合中选出有代表性的三组(1、2和6组)，采用白光结合窄带滤光片照明的方式获得对应波长的分光图像，并对图像进行重组，比较了FICE技术与窄带光照明成像技术对图像增强效果的影响。然后采用白蓝光照明目标，改变蓝光和白光的光强比值，对图像进行采集，并计算不同强度比下图像的差异。对血管进行标识和提取轮廓，先对图像做归一化处理，再利用二维高斯匹配滤波器分割血管，对分割结果进行最大类间方差二值化，剔除非血管的小连通区域，以此作为血管增强效果的评价依据。以白蓝光与白光图像差异和白蓝光与蓝光血管数目差异为综合评价指标，确定出最佳蓝光与白光光强比例范围。当蓝光与白光的光强比例在1.20～1.45之间时，增加蓝光不会影响图像的观察效果，且进行FICE处理后，血管的增强效果较好。

目录

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致谢

摘要

1绪论

1．1生物组织的光学特性

1．2光谱成像技术国内外研究概况

1．3课题研究内容及论文结构

2多光谱成像技术

2．1多光谱成像技术的实现方法

2．1．1基于窄带光照明的实现方法

2．1．2基于宽光谱照明的实现方法

2．2 FICE技术

2．2．1 FICE技术原理

2．2．2 FICE技术存在的不足

2．3 FICE技术不足的解决方案

2．4本章小结

3 FICE技术与窄带光成像技术的对比研究

3．1 FICE代表性波长组合的选择及系统搭建

3．2窄带光成像技术的图像采集

3．3实验数据处理及结果分析

3．3．1对白光图像的处理

3．3．2对窄带光图像的处理

3．3．3实验结果分析

3．4本章小结

4白蓝光照明成像方法研究

4．1实验系统搭建

4．2图像采集及光源光谱测量

4．3实验数据处理及结果分析

4．3．1计算蓝光与白光光谱峰值的强度比

4．3．2计算不同强度比下图像像素值的差异

4．3．3血管增强效果的评价

4．3．4 最佳光强比例范围的确定

4．4本章小结

5总结与展望

5．1总结

5．2展望

参考文献

作者简历