本发明涉及医学图像处理领域，更具体地说，本发明涉及一种用于电子内窥镜的成像系统及方法。
背景技术：
1、脊柱电子内窥镜是一种医学检查仪器，用于观察和诊断脊柱相关问题，椎间盘是位于脊柱椎体之间的软组织结构，由纤维环和胶原质核心组成，每两个相邻的椎骨之间都存在一个椎间盘，起到连接和缓冲的作用。健康的椎间盘通常包含大量水分，这有助于维持其弹性，并减缓退化过程，在椎间盘退变的情况下，水分将减少，从而导致纤维环和胶原质核心之间的密度差异减小，使它们在成像中难以区分，从而导致医生在评估患者脊柱结构和健康状况时感到困难；并且在椎间盘存在炎症的情况下，正常组织与异常组织之间的边界将变得模糊，图像中的不同区域难以分辨，使得在诊断过程中难以确定椎间盘的异常变化，为了解决上述问题，现提供一种技术方案。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种用于电子内窥镜的成像系统及方法，通过接收脊柱电子内窥镜采集的脊柱图像，识别脊柱图像库中存在缺陷的脊柱图像，并过滤存在缺陷的脊柱图像，对脊柱图像进行噪声过滤以及图像灰度化后，识别脊柱图像中的椎间盘中的炎症区域，并对脊柱图像中的纤维环区域和胶原质核心区域进行划分，能够提高图像质量，有助于确定椎间盘的异常变化，有助于医生更可靠地进行脊柱结构的评估，以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、一种用于电子内窥镜的成像系统，包括脊柱电子内窥镜以及脊柱图像分类子系统，脊柱电子内窥镜用于采集患者脊柱图像，脊柱电子内窥镜与脊柱图像分类子系统相连接，脊柱图像分类子系统包括脊柱图像接收单元、脊柱图像第一处理单元、炎症区域识别单元、脊柱图像分类单元以及脊柱图像生成单元；脊柱图像接收单元用于接收脊柱电子内窥镜采集的脊柱图像，并生成脊柱图像库；炎症区域识别单元用于识别脊柱图像中的椎间盘中的炎症区域；脊柱图像分类单元用于对脊柱图像中的纤维环区域和胶原质核心区域进行划分；脊柱图像生成单元用于生成最终的脊柱图像。
4、作为本发明的进一步方案，脊柱图像第一处理单元包括脊柱图像噪声过滤模块、脊柱图像灰度化模块以及脊柱图像输出模块；炎症区域识别单元包括炎症区域局部增强模块、炎症区域确定模块、炎症区域标注模块以及异常区域预警模块；脊柱图像分类单元包括脊柱图像划分模块以及脊柱图像分类模块。
5、作为本发明的进一步方案，脊柱图像噪声过滤模块与脊柱图像灰度化模块相连接，脊柱图像灰度化模块与脊柱图像输出模块相连接；炎症区域局部增强模块与炎症区域确定模块相连接，炎症区域确定模块与炎症区域标注模块相连接，炎症区域标注模块与异常区域预警模块相连接；脊柱图像划分模块与脊柱图像分类模块相连接。
6、作为本发明的进一步方案，炎症区域局部增强模块用于对脊柱图像增强；炎症区域确定模块用于确定炎症区域在脊柱图像中的位置，获得炎症在椎间盘内的空间分布信息；炎症区域标注模块用于将已定位的炎症区域在脊柱图像中进行标注；异常区域预警模块用于对检测到炎症区域时，发出警报提醒。
7、作为本发明的进一步方案，炎症区域确定模块用于确定炎症区域在脊柱图像中的位置，获得炎症在椎间盘内的空间分布信息，确定炎症区域在脊柱图像中的位置的步骤为：
8、步骤a1，读取增强后的脊柱图像；
9、步骤a2，确定增强后的脊柱图像中每列像素的最大灰度值；
10、步骤a3，设定每列像素的灰度值阈值，且灰度值阈值小于最大灰度值，每列像素的灰度值阈值计算公式为：
11、graythre＝μ*graymax；
12、式中：graythre为每列像素的灰度值阈值，μ为阈值比例系数，graymax为每列像素的最大灰度值；
13、步骤a4，将脊柱图像中的每列像素与灰度值阈值进行比较，大于灰度值阈值的像素坐标，作为脊柱图像中炎症区域的边界坐标；
14、步骤a5，根据边界坐标确定炎症区域在脊柱图像中的位置。
15、作为本发明的进一步方案，炎症区域标注模块将已定位的炎症区域在脊柱图像中进行标注，需识别炎症区域尺寸，炎症区域尺寸识别公式为：
16、
17、n≤q+p；
18、式中：qy为炎症区域尺寸，qt为第t个炎症区域边界坐标的像素尺寸，q为炎症区域的边界坐标像素数量，p为炎症区域内除去边界坐标像素的像素数量，qu为第u个炎症区域内除去边界坐标像素的像素尺寸，n为脊柱图像中的像素点总数量。
19、作为本发明的进一步方案，脊柱图像划分模块用于通过使用阈值分割技术将脊柱图像分割为纤维环区域以及胶原质核心区域，具体步骤为：
20、步骤一，计算脊柱图像像素的灰度划分值，将脊柱图像像素的灰度值与灰度划分值进行比较，将大于等于灰度划分值的脊柱图像像素划分为高灰度值像素，将小于灰度划分值的脊柱图像像素划分为低灰度值像素，脊柱图像像素的灰度划分值公式为：
21、
22、式中：为脊柱图像像素的灰度划分值，pvi为为脊柱图像中第i个像素的灰度值，pvmax为脊柱图像的最大像素值，pvmin为脊柱图像的最小像素值，n为脊柱图像中的像素点总数量；
23、步骤二，将脊柱图像中高灰度值像素以及低灰度值像素分别划分为2×2的区域图像；
24、步骤三，提取划分后的脊柱图像中高灰度值像素以及低灰度值像素的特征，包括区域能量特征以及区域熵特征；
25、步骤四，分别计算划分后的脊柱图像中，高灰度值像素以及低灰度值像素内的区域能量特征和区域熵特征的平均值，分别将高灰度值像素内的区域能量特征和区域熵特征，与高灰度值像素内的区域能量特征和区域熵特征的平均值进行比较；将低灰度值像素内的区域能量特征和区域熵特征，与低灰度值像素内的区域能量特征和区域熵特征的平均值进行比较；
26、步骤五，将高灰度值像素内，低于区域能量特征的平均值但高于区域熵特征的平均值的划分区域，标记为胶原质核心区域；将低灰度值像素内，高于区域能量特征的平均值但低于区域熵特征的平均值的划分区域，标记为纤维环区域。
27、作为本发明的进一步方案，胶原质核心区域与纤维环区域的区分公式为：
28、
29、
30、式中：dr为高灰度值像素区域内胶原质核心区域像素，entc为第c个高灰度值像素的区域熵特征，entr为第r个高灰度值像素的区域熵特征，ener为第r个高灰度值像素的区域能量特征，enec为第c个高灰度值像素的区域能量特征，c为高灰度值像素区域内的高灰度值像素总数，dd为低灰度值像素区域内纤维环区域像素，ents为第s个低灰度值像素的区域熵特征，entd为第d个低灰度值像素的区域熵特征，enes为第s个低灰度值像素的区域能量特征，ened为第d个低灰度值像素的区域能量特征，s为低灰度值像素区域内的低灰度值像素总数。
31、作为本发明的进一步方案，脊柱图像分类子系统还包括脊柱图像缺陷判别单元、脊柱图像过滤单元、脊柱图像更新单元；脊柱图像缺陷判别单元用于识别脊柱图像库中存在缺陷的脊柱图像；脊柱图像过滤单元用于过滤存在缺陷的脊柱图像；脊柱图像更新单元用于根据脊柱图像过滤单元的输出结果，更新脊柱图像库。
32、作为本发明的进一步方案，脊柱图像接收单元与脊柱图像缺陷判别单元相连接，脊柱图像缺陷判别单元与脊柱图像过滤单元以及脊柱图像第一处理单元分别相连接，脊柱图像过滤单元与脊柱图像更新单元相连接，脊柱图像第一处理单元与炎症区域识别单元相连接，炎症区域识别单元与脊柱图像分类单元相连接，脊柱图像分类单元与脊柱图像生成单元相连接。
33、作为本发明的进一步方案，一种用于电子内窥镜的成像方法，用于实现上述一种用于电子内窥镜的成像系统，具体步骤为：
34、步骤b1，接收脊柱电子内窥镜采集的脊柱图像，并生成脊柱图像库；
35、步骤b2，识别脊柱图像库中存在缺陷的脊柱图像，并过滤存在缺陷的脊柱图像，并更新脊柱图像库；
36、步骤b3，对脊柱图像进行噪声过滤以及图像灰度化，得到高分辨率脊柱图像；
37、步骤b4，识别脊柱图像中的椎间盘中的炎症区域；
38、步骤b5，对脊柱图像中的纤维环区域和胶原质核心区域进行划分；
39、步骤b6，生成最终的脊柱图像。
40、与现有技术相比，本发明的有益效果：
41、本发明通过接收脊柱电子内窥镜采集的脊柱图像，识别脊柱图像库中存在缺陷的脊柱图像，并过滤存在缺陷的脊柱图像，对脊柱图像进行噪声过滤以及图像灰度化后，识别脊柱图像中的椎间盘中的炎症区域，有助于更高效、准确地实现炎症区域定位；对脊柱图像中的纤维环区域和胶原质核心区域进行划分，实现了对椎间盘的更细致的区域划分，提高了对不同组织结构的敏感性；本发明能够提高图像质量，有助于确定椎间盘的异常变化，提高了医生进行脊柱结构评估的可靠性。
1.一种用于电子内窥镜的成像系统，包括脊柱电子内窥镜以及脊柱图像分类子系统，脊柱电子内窥镜用于采集患者脊柱图像，脊柱电子内窥镜与脊柱图像分类子系统相连接，其特征在于，脊柱图像分类子系统包括脊柱图像接收单元、脊柱图像第一处理单元、炎症区域识别单元、脊柱图像分类单元以及脊柱图像生成单元；脊柱图像接收单元用于接收脊柱电子内窥镜采集的脊柱图像，并生成脊柱图像库；炎症区域识别单元用于识别脊柱图像中的椎间盘中的炎症区域；脊柱图像分类单元用于对脊柱图像中的纤维环区域和胶原质核心区域进行划分；脊柱图像生成单元用于生成最终的脊柱图像；图像第三处理单元用于包括脊柱图像划分模块以及脊柱图像分类模块；脊柱图像划分模块用于通过使用阈值分割技术将脊柱图像分割为纤维环区域以及胶原质核心区域，具体步骤为：
2.根据权利要求1所述的一种用于电子内窥镜的成像系统，其特征在于，脊柱图像分类模块用于区分纤维环区域以及胶原质核心区域，通过将高灰度值像素区域内，低于区域能量特征的平均值但高于区域熵特征的平均值的划分区域，标记为胶原质核心区域；将低灰度值像素区域内，高于区域能量特征的平均值但低于区域熵特征的平均值的划分区域，标记为纤维环区域。
3.根据权利要求2所述的一种用于电子内窥镜的成像系统，其特征在于，胶原质核心区域与纤维环区域的区分公式为：
4.根据权利要求1所述的一种用于电子内窥镜的成像系统，其特征在于，脊柱图像第一处理单元包括脊柱图像噪声过滤模块、脊柱图像灰度化模块以及脊柱图像输出模块；炎症区域识别单元包括炎症区域局部增强模块、炎症区域确定模块、炎症区域标注模块以及异常区域预警模块；脊柱图像分类单元包括脊柱图像划分模块以及脊柱图像分类模块。
5.根据权利要求4所述的一种用于电子内窥镜的成像系统，其特征在于，炎症区域局部增强模块用于对脊柱图像增强；炎症区域确定模块用于确定炎症区域在脊柱图像中的位置，获得炎症在椎间盘内的空间分布信息；炎症区域标注模块用于将已定位的炎症区域在脊柱图像中进行标注；异常区域预警模块用于对检测到炎症区域时，发出警报提醒。
6.根据权利要求5所述的一种用于电子内窥镜的成像系统，其特征在于，确定炎症区域在脊柱图像中的位置的步骤为：
7.根据权利要求5所述的一种用于电子内窥镜的成像系统，其特征在于，炎症区域标注模块将已定位的炎症区域在脊柱图像中进行标注，需识别炎症区域尺寸，炎症区域尺寸识别公式为：
8.根据权利要求1所述的一种用于电子内窥镜的成像系统，其特征在于，脊柱图像分类子系统还包括脊柱图像缺陷判别单元、脊柱图像过滤单元、脊柱图像更新单元；脊柱图像缺陷判别单元用于识别脊柱图像库中存在缺陷的脊柱图像；脊柱图像过滤单元用于过滤存在缺陷的脊柱图像；脊柱图像更新单元用于根据脊柱图像过滤单元的输出结果，更新脊柱图像库。
9.一种用于电子内窥镜的成像方法，用于实现权利要求1-8任一所述的一种用于电子内窥镜的成像系统，其特征在于，
