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医学中的OpenCV:我们的开发人员如何帮助外科医生

高科技应用于教育、科学、医学等重要领域,其重要性怎么估计都不为过。例如,虚拟现实技术已经在科学和医学中得到了积极的应用。我们团队又开发了一个可以帮助外科医生减少手术时间的项目。利用OpenCV库,我们开发了一种在内窥镜检查过程中提高图像清晰度的方法。

关于医学的一些东西

内窥镜检查是一种现代的仪器诊断方法,可以不用手术刀就能看到中空器官内部。内窥镜研究方法扩大了内科医生的诊断和治疗机会。然而,在经尿道接触式激光碎石术中,存在一个尚未解决的图像清晰度损失的问题。当尿结石碎裂时,激光辐射会被结石吸收。然后在石材表面形成微孔,但微爆炸会导致石材周围生理流体的湍流混浊。结果,外科医生监视器上的石头变得看不见了。

如何解决这个问题?您可以使用一些图像处理方法来抑制噪声。如果纠正图像,可以增加石头的清晰度,加快操作时间。

我们是如何找到解决方案的

通常,如果要恢复因噪声而扭曲的图像,则应最小化原始图像和恢复图像之间的距离。自20世纪末以来,已经发明了大量的去噪方法。它们在应用不同的恢复模型方面有所不同。但这里的共同之处是对特定空间邻域进行平均的功能。

目前,各种工具都可以帮助解决视频流的捕获和处理问题。最好的方法是使用OpenCV。那是一个计算机视觉和机器学习库。它有不同编程语言的开放源码和接口,包括Python、Java和C++。

我们研究了1CCD HD Endocam性能HD Endocam。所分析的视频文件的分辨率为720×576(1.25:1),帧率为50,由AVC1编解码器压缩,数字格式为*.mp4(*.M4V),并以空间YUV 4:2:0(Y‘CbCr)表示。YCbCr可以很容易地转换为RGB以进行简单的处理,并且可以进行反向转换。

所开发的技术的精髓在于以下几个方面。为了增加图像的清晰度,在循环中处理实时视频流或某种格式的视频文件。第一步是提供当前帧的预过滤。然后,当检测到笔划时,分离噪声分量。如果噪声检测器有阳性反应,则开始逐帧处理。在激光辐射效应之前,图像被存储在缓冲器中。之后,从噪声帧中减去原始图像,并突出显示噪声分量。之后,从随后的噪声帧中减去噪声分量,噪声分量的相关性是可变的。另外还有图像的后处理,使图像的清晰度有了很大的提高。

拉普拉斯运算符

为了检测轮廓线或改善图像质量,使用了拉普拉斯算子(Laplacian)。它通过以下公式计算函数的二阶导数:

为此,我们选择一个图像通道(主要是灰度),并使用下一个3 x 3内核(拉普拉斯内核)折叠它:

然后计算响应的方差(即标准差的平方)。

所描述的方法非常简单,并且可以用Python中的一段代码来实现。

cv2.Laplacian(image,cv2.CV_64F).var()

#使用OpenCV进行模糊检测

如果方差低于预定阈值,则图像被认为是模糊的。否则,图像不会模糊。

软件开发

根据设定的目标,我们开发了视频流去浊度算法的软件实现。该方法基于内窥镜图像的数字滤波。它允许更快地进行该过程,而不需要等待轮廓出现。它缩短了附加操作的持续时间和操作的持续时间。

OpenCV库为实现所有图像处理操作提供了足够的功能。它允许我们用简洁的代码开发应用程序,并在未来提供可能的修改。

经测试,取得了以下结果:

  • 主模块负责从各种来源抓取视频流,并将帧放入缓冲区进行处理和后续输出、保存;
  • 预滤波模块允许增加最终图像的清晰度,通过应用掩模将其从随机噪声中消除;
  • 噪声检测器基于所有缓冲帧的方差值动态地确定当前帧“模糊”的事实;
  • 算法(噪声排除模块)允许正确选择和排除帧中的异物(粒子、帧的一般浊度);
  • 后置滤波模块均衡帧的直方图,滤除高频干扰。

结果

我们开发的OpenCV项目旨在改善医学领域专家的工作条件。多亏了OpenCV库的使用,我们实现了我们的目标,并清楚地展示了我们产品的工作。如果您对某个项目有想法,请写信给我们,我们的团队将帮助您实现它!

原文发表于此处:https://joy-dev.com/opencv-in-medicine-how-our-developers-helped-surgeons/https://joy-dev.com/opencv-in-medicine-how-our-developers-helped-surgeons/

原创文章,作者:fendouai,如若转载,请注明出处:https://panchuang.net/2021/07/16/%e5%8c%bb%e5%ad%a6%e4%b8%ad%e7%9a%84opencv%ef%bc%9a%e6%88%91%e4%bb%ac%e7%9a%84%e5%bc%80%e5%8f%91%e4%ba%ba%e5%91%98%e5%a6%82%e4%bd%95%e5%b8%ae%e5%8a%a9%e5%a4%96%e7%a7%91%e5%8c%bb%e7%94%9f-2/

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