[毕业论文] 用于球囊内视镜系统的图像拼接技术研究 [复制链接]

资料简介：

毕业论文-用于球囊内视镜系统的图像拼接技术研究，共90页，43079字

中文摘要

目前，对于临床医生来说，进行无线内视镜图像的解释诊断工作非常繁冗，

一方面由于图像数量巨大，另一方面由于内视镜系统采集到的图像不便于医生的

正常观察。一个可行的解决方法是构造胃肠道壁的二维平面展开图，以减小图像

的冗余并提高其易懂性。但是上述构想对于传统的无线胶囊内视镜系统来说很难

实现，原因是该系统中的胶囊拍摄视野有限，导致漏拍摄现象严重。因此，本课

题将基于一种内置多个图像传感器的、全新的无线球囊内视镜系统，展开对消化

道壁影像的二维平面表征的研究。

本课题基于无线球囊内视镜系统，首先分析和讨论了为实现消化道某一位

置处的腔体重构与胃肠道壁图像的二维平面展开涉及的关键技术，主要包括球

囊的智能图像采集技术与图像拼接技术。然后，本文在对消化道内视镜图像的

采集方式和特点进行分析的基础上，提出了一种用于球囊内视镜系统采集的胃

肠道腔体影像的全景重构与二维平面展开的设计方案。基于该方案，本文实现

了用于一种常用的图像拼接方法——相位相关方法，并基于该方法提出了一种

用于球囊图像拼接的判断准则和用于判断拼接方向的方法，该准则与方法解决

了内视镜图像拼接过程中的两大关键问题，即判断图像是否可拼以及拼接方向

的确定。最后，本文验证了基于该判断准则拼接方案的有效性，试验结果表明：

在图像重叠率为 10%~80%的变化范围内时，该方案能够实现无线内视镜图像间

的自动拼接或将图像间真实变换参数限定在一定范围内(本文中以图像面积为

参 考 ， 该 范 围 为 图 像 面 积 的 6%) 以 利 于 其 它 方 法 进 行 拼 接 的 比 例 为43.4%~70.8%。

关键词：无线球囊内视镜系统；图像拼接；相位相关方法

ABSTRACT

Now it is a tedious job for clinicians to interpret the images acquired by wireless

endoscopy systems. A viable solution is to construct a map, which is a two-

dimensional representation of the gastrointestinal (GI) tract, to reduce the redundancy

of images and improve the understandability of them. However, the limited field of

view makes it difficult for traditional wireless endoscopy system to capture sufficient

image information for a complete GI map. The work reported in this thesis addresses

the problem of the 2D representation of GI tract based on a new wireless Micro-Ball

endoscopy system with multiple image sensors.

The thesis firstly discusses the related key technologies, image capturing and

image registration, for panoramic reconstruction with an emphasis on constructing the

map of GI tract. Then, this paper analyses the pattern and characteristic of image

capture in Micro-Ball endoscopy system and proposes a viable method to realize the

panoramic reconstruction of GI cavity and the generation of GI map. This paper also

proposes a criterion that can be used to judge whether two images can be registered or

not, as well as a method to decide the registration direction, based on the realization of

a common method of image registration-phase correlation method. The effectiveness

of the criterion is verified with a large number of experiments. Experimental results

indicate that the proposal based on the criterion can deal with 43.4% to 70.8% of

image registration, including automatic registration or providing a certain range

containing the real transform parameters, when the overlap between the images is 10%

to 80%.

Keywords: wireless Micro-Ball endoscopy system; image registration; phase

correlation method

目 录

第 1 章 引言 ........... 1

课题背景与问题的提出 ... 1

国内外相关技术研究现状 ........... 2

图像拼接技术研究 .... 2

消化道腔体二维展开技术研究 ........ 3

课题研究内容、目标及意义 ....... 4

课题研究内容 5

课题的研究目标 ........ 5

课题意义 ........ 5

第 2 章 实现胃肠道腔体重构与二维平面展开的方案设计 ....... 7

无线内视镜球囊系统 ....... 7

球囊采集图像特点 ........... 8

实现胃肠道腔体重构与二维平面展开的方案 ..11

待解决的问题及重点研究算法的确定 . 13

第 3 章 相位相关图像拼接算法研究 ..... 15

算法原理 . 15

平移参数的获取 ...... 15

旋转角度的获取 ...... 16

缩放因子的获取 ...... 17

算法实现流程 ..... 18

第 4 章 评判准则与拼接方向判断方法的设计 . 20

评判图像能否拼接准则设计 ..... 20

评判准则的必要性 .. 20

评判因子的确定 ...... 20

根据评判标准对图像分类 .. 22

拼接方向判断方法设计 . 22

平移参数的多值性 .. 22

MSE 方法确定图像拼接方向 ......... 24

第 5 章 图像拼接实验及分析 ..... 26

图像拼接成功率与图像重叠率之间的关系 ..... 26

纯平移情况下拼接成功率与重叠率之间的关系 .. 26

平移+旋转情况下拼接成功率与重叠率之间的关系 ........ 27

平移+缩放情况下拼接成功率与重叠率之间的关系 ........ 28

平移+旋转+缩放情况下拼接成功率与重叠率之间的关系.......... 29

实验结果分析与图像预处理 ..... 29

图像预处理后的实验结果 ......... 30

基于 MSE 方法判断拼接方向性能 ....... 34

图像相关函数分析 ......... 34

纯平移情况 .. 34

加入旋转和缩放后的情况 .. 35

第 6 章 基于评判准则的球囊图像拼接方案设计 ......... 37

球囊图像拼接方案设计 . 37

方案性能 . 45

第 7 章 其他图像拼接方法讨论 . 53

基于特征的图像拼接方法 ......... 53

基于灰度的图像拼接方法 ......... 55

其它图像拼接方法在球囊内视镜系统中的可能应用 . 57

第 8 章 结论 ......... 58

插图索引 .. 60

表格索引 .. 61

参考文献 .. 62

致 谢.... 64

声 明

附录 A 外文资料的书面翻译..... 66

在学期间参加课题的研究成果 .. 90

资料文件预览：
共1文件夹，1个文件，文件总大小：7.77MB，压缩后大小：3.26MB

• 毕业论文-用于球囊内视镜系统的图像拼接技术研究
• 毕业论文-用于球囊内视镜系统的图像拼接技术研究.doc  [7.77MB]