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基于光照模型的细胞内镜图像不均匀光照校正算法

邹鸿博 章彪 王子川 陈可 王立强 袁波

邹鸿博, 章彪, 王子川, 陈可, 王立强, 袁波. 基于光照模型的细胞内镜图像不均匀光照校正算法[J]. 中国光学(中英文), 2024, 17(1): 160-166. doi: 10.37188/CO.2023-0059
引用本文: 邹鸿博, 章彪, 王子川, 陈可, 王立强, 袁波. 基于光照模型的细胞内镜图像不均匀光照校正算法[J]. 中国光学(中英文), 2024, 17(1): 160-166. doi: 10.37188/CO.2023-0059
ZOU Hong-bo, ZHANG Biao, WANG Zi-chuan, CHEN Ke, WANG Li-qiang, YUAN Bo. Non-uniform illumination correction algorithm for cytoendoscopy images based on illumination model[J]. Chinese Optics, 2024, 17(1): 160-166. doi: 10.37188/CO.2023-0059
Citation: ZOU Hong-bo, ZHANG Biao, WANG Zi-chuan, CHEN Ke, WANG Li-qiang, YUAN Bo. Non-uniform illumination correction algorithm for cytoendoscopy images based on illumination model[J]. Chinese Optics, 2024, 17(1): 160-166. doi: 10.37188/CO.2023-0059

基于光照模型的细胞内镜图像不均匀光照校正算法

doi: 10.37188/CO.2023-0059
基金项目: 国家重点研发计划项目(No. 2021YFC2400103);之江实验室科研项目(No. 2019MC0AD02,No. 2022MG0AL01)
详细信息
    作者简介:

    邹鸿博(2000—),男,四川内江人,硕士研究生,2021年6月于天津大学获得学士学位,2021年9月进入浙江大学光电学院学习。主要从事内窥成像、医学图像处理等方面的研究。E-mail:22130039@zju.edu.cn

    袁 波(1978—),男,江西萍乡人,副教授,硕士生导师,1999年、2005年于上海交通大学分别获得学士、博士学位,主要从事光电成像技术及内窥镜方面的研究。E-mail:yuanbo@zju.edu.cn

  • 中图分类号: TN29;TP391.4

Non-uniform illumination correction algorithm for cytoendoscopy images based on illumination model

Funds: Supported by the National Key Research and Development Program of China (No. 2021YFC2400103); Key Research Project of Zhejiang Lab (No. 2019MC0AD02, No. 2022MG0AL01)
More Information
  • 摘要:

    细胞内镜需实现最大倍率约500倍的连续放大成像,受光纤照明及杂散光的影响,其图像存在不均匀光照,且光照分布会随放大倍率的变化而变化。这会影响医生对病灶的观察及判断。为此,本文提出一种基于细胞内镜光照模型的图像不均匀光照校正算法。根据图像信息由光照分量和反射分量组成这一基础,该算法通过卷积神经网络学习图像的光照分量,并基于二维Gamma函数实现不均匀光照校正。实验表明,经本文方法进行不均匀光照校正后,图像的光照分量平均梯度和离散熵分别为0.22和7.89,优于自适应直方图均衡化、同态滤波和单尺度Retinex等传统方法以及基于深度学习的WSI-FCN算法。

     

  • 图 1  常规成像模式下的照明光路

    Figure 1.  Optical path in conventional imaging mode

    图 2  显微成像模式下的杂散光产生过程

    Figure 2.  The process of stray light generation in microscopic imaging mode

    图 3  光照提取网络结构图

    Figure 3.  Structure diagram of illumination extraction network

    图 4  空间金字塔模块示意图

    Figure 4.  Schematic diagram of spatial pyramid module

    图 5  图像不均匀光照校正算法流程图

    Figure 5.  Flow chart of non-uniform illumination correction algorithm

    图 6  细胞内镜不均匀光照数据集展示

    Figure 6.  Images of non-uniform illumination dataset under cytoendoscope

    图 7  图像采集装置

    Figure 7.  Image acquisition device

    图 8  不同方法的图像校正结果

    Figure 8.  Image correction results using different correction methods

    表  1  不同方法的定量结果对比

    Table  1.   Comparison of quantitative results for different correction methods

    AGICDE
    AHE0.405.58
    HF0.267.68
    SSR0.347.54
    WSI-FCN0.297.23
    Ours0.227.89
    下载: 导出CSV

    表  2  不同方法的速度对比

    Table  2.   Speed comparison of different correction methods

    耗时(GPU)/ms耗时(CPU)/ms
    AHE/5260
    HF/120
    SSR/1340
    WSI-FCN1851190
    Ours650
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-04-04
  • 修回日期:  2023-05-15
  • 网络出版日期:  2023-09-14

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