CN119404217A

CN119404217A - 图像处理方法

Info

Publication number: CN119404217A
Application number: CN202380051415.9A
Authority: CN
Inventors: 小林正浩
Original assignee: Logic And Design Of Corp
Current assignee: Logic And Design Of Corp
Priority date: 2022-07-07
Filing date: 2023-06-13
Publication date: 2025-02-07
Also published as: EP4553756A1; KR20250012149A; WO2024009700A1

Abstract

提供一种使被血液覆盖的下层部分的细微的凹凸可视化的图像处理方法。将原始图像变换到RGB颜色空间，按变换到该RGB颜色空间的图像的每个像素进行滤波单色化，生成灰平面，在生成该灰平面时使用颜色强调滤波器，仅提高具有特定的色调的区域的亮度率（Y1）。进一步地，将原始图像变换到YUV颜色空间、YCbCr颜色空间或者YPbPr颜色空间，利用亮度（Y）来按每个像素比较该变换后的图像和上述灰平面，采用较高（明亮）的一者来作为彩色图像，并对该彩色图像进行清晰化处理。

Description

图像处理方法

技术领域

本发明涉及例如使被血液覆盖的下层部分的细微的凹凸可视化的图像处理方法。

背景技术

根据使用目的等，进行强调图像的明度、对比度。例如在专利文献1中，公开了例如以在进行内窥镜手术时发现血管或者出血部位为目的的图像处理装置。

具体地，公开了：获取包含通过将来自光源部的照明光照射到被摄体而得到的被摄体图像在内的摄像图像的图像获取部；对摄像图像的黄色以外的区域进行使摄像图像的黄色区域的视觉辨认性相对提高的处理的视觉辨认性强调部、基于摄像图像的颜色信息来检测作为摄像图像中的血液的区域的血液区域的检测部；以及基于检测部的检测结果来进行针对血液区域的通知处理的通知处理部。

在专利文献2中，作为调整项目，可列举明度、色度、红色强调、肤色修正、对比度、刮痕噪声附加，作为设定红色强调的例子，可列举拍摄红叶而得到的图像，作为明度提升的例子，可列举拍摄极光而得到的图像。

在专利文献3中，作为血管系统图像化方法，公开了为了对表示静脉血管系统的像素和表示动脉血管系统的像素进行区别而将静脉设为红色，将动脉设为蓝色，来以不同的高亮进行强调显示的强调显示方式。

在专利文献4中公开了内窥镜图像的图像处理方法。该图像处理方法公开了将图像分为氧饱和度超过固定值的第1区域和低于固定值的第2区域，对第1区域进行色彩平衡处理，对第2区域进行使颜色变化的增益处理，作为上述色彩平衡处理，进行强调红色成分的红色强调处理。

在专利文献5中，公开了以下方法：通过一体地设置有偏振性滤波器的具有红色强调的偏振性的光学透镜，从而容易确定出血部位，发现细微的出血部位。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：WO2018-235179号公报

专利文献2：日本特开2020-99014号公报

专利文献3：日本特表2020-508713号公报

专利文献4：日本特开2014-50453号公报

专利文献5：WO2020-031502号公报

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1中，公开了针对血管区域的颜色提升色度、亮度的处理，但是这是使出血部位、血管的位置容易理解的处理，并不如本申请那样，以使因血液而难以观察到的下面的部分（被血液覆盖的下层部分）清晰为目的，未公开对此的处理，即通过扩大红区域的渐变使红色变薄，来提高对比度的处理。

专利文献2～5也涉及使红色部分相对于其他部分显眼的处理，而不是使被血液（红色部分）隐藏的血液之下的部分的图像可视化。

即，本发明不是强调红的处理，而旨在进行消除红的处理，任何专利文献都没有公开这点。

用于解决课题的手段

本发明并不是使特定的颜色例如红色部分相对于其他部分显眼，而是除去红色的不良影响，使其下的部分可视化。为此，本发明所涉及的图像处理方法将原始图像变换到RGB颜色空间，按变换到该RGB颜色空间的图像的每个像素进行滤波单色化，生成灰平面，在生成该灰平面时使用颜色强调滤波器，仅提高具有特定的色调的区域的亮度率（Y1）。进一步地，将原始图像变换到YUV颜色空间、YCbCr颜色空间或者YPbPr颜色空间，利用亮度（Y）来按每个像素比较该变换后的图像和上述灰平面，采用较高（明亮）的一者来作为彩色图像，对该彩色图像进行清晰化处理。

在以使被血液覆盖的下层部分的细微的凹凸可视化为目的的情况下，作为颜色强调滤波器，使用红色强调滤波器，仅提高具有接近于血液的红的色调的区域的亮度率（Y1）。

另外，认为颜色强调滤波器对特定的颜色的颜色强调通过提高该特定的颜色的亮度使其接近于白色。

发明效果

根据本发明所涉及的图像处理方法，例如能够在手术中使被血液覆盖之下的部分可视化，因此能够确认较小的凹凸、伤的场所并进行手术，提高安全性。

附图说明

图1是有出血的原始图像。

图2是有出血的原始图像的黑白图像。

图3是将有出血的原始图像的红色区域的亮度提高后的黑白图像。

图4是将置换后的亮度信号（Y1）、亮度信号与蓝色成分之差（U）以及亮度信号与红色成分之差（V）进行合成而得到的彩色图像。

图5是对所合成的彩色图像进行清晰化处理的图像。

具体实施方式

以下基于附图来对本发明的实施方式进行说明。

图1是有出血的原始图像，根据该图像可知，不能观察到被血液覆盖之下的部分为何种状况。

图2是将原始图像变换到RGB颜色空间并进行了滤波单色化的黑白图像，红色的色度较高但亮度降低而变暗。也就是说，可知被血液覆盖之下的部分不能可视化的原因为亮度降低。

为此，如图3所示，制作通过红色强调滤波器使原始图像具有红的色调的区域（出血的区域）变得明亮的黑白图像（亮度率：Y1）。

在滤波单色化处理中，从RGB图像按R（红）、Ye（黄）、G（绿）、C（青）、B（蓝）、M（品红）的各色调来决定权重，变换为灰度级。

若按各色调将权重设为Rf（红）、Yef（黄）、Gf（绿）、Cf（青）、Bf（蓝）、Mf（品红），则在本实施例的情况下，设为Rf＝100%、Yef＝60%、Gf＝40%、Cf＝60%、Bf＝20%、Mf＝80%。此外，人对用色调环表现的红色的亮度灵敏度为Rf＝40%。

通过在上述f中指定负的比例，也能够减弱特定的颜色。

将具有R、G、B的值的像素的黑白值（亮度率）设为Y，进行以下的计算。

在此，设为max=RGB的最大值，mid=RGB的不是最大也不是最小的值，min=RGB的最小值。但是，在具有相同的值的情况下，mid成为与max或者min相同的值。

（1）在max==mid==min的情况下，将该值设为Y，计算结束

（2）从Y＝0开始

（3）在max==R的情况下，Y+＝Rf·（max-mid）

（4）在max==B的情况下，Y+＝Ye f·（max-mid）

（5）在max==G的情况下，Y+＝Gf·（max-mid）

（6）在min==R的情况下，Y+＝Cf·（max-mid）

（7）在min==B的情况下，Y+＝Bf·（max-mid）

（8）在min==G的情况下，Y+＝Mf·（max-mid）

（9）在（3）到（8）中必定有两个符合（具有相同的值的情况为3个）

（10）Y+＝min

（11）若Y＞255，则Y＝255

（12）若Y＜0，则Y＝0

例如用色调环表现的红色的亮度率为40%，但是通过使该亮度率为2.5倍而设为100%。通过将红色的亮度率变换为100%，在原始图像中，红的渐变由黑→红的范围构成的红色区域被变换为黑→红→白的宽渐变。可知，通过变换为使红色区域较宽的渐变，从而与图2相比，即使是相同的黑白照片，细微的明暗也被可视化。

此外，在本发明中，上述红色的亮度率的倍率是能够调整的参数，并不限定于2.5倍，也可以是2.0倍等。

在静脉等蓝色的成分较多的情况下，不仅R（红），使M（品红）的倍率也变动，从而能够调整血液影像的色调的差异等，通过设定与针对R（红）、Ye（黄）、G（绿）、C（青）、B（蓝）、M（品红）的倍率的色调相应的倍率，能够透过具有任意的色调的区域。

接下来，将通过红色强调滤波器变亮的黑白图像的红色区域的亮度率（Y1），与原始图像的YUV颜色空间、YCbCr颜色空间或者YPbPr颜色空间的红色区域的亮度（Y）置换。即，将原始图像的红色区域的亮度率（Y）设为2.5倍。将该置换后的亮度率（Y）与原始图像的UV、CbCr或者PbPr合成而制作出的彩色图像示于图4。

如图4所示，可知通过提高红色区域的明度，原始图像中变暗的部分变亮，色阶变宽，血液之下的部分的凹凸被可视化。然而，同时成为在红色区域的边界部分，红为荧光色那样的影像。

上述的原因为，当将图像分解为YUV，并将Y（亮度）通过红色强调滤波器仅使红色区域变亮（例如2.5倍）时，原本为从黑到深红的颜色的区域具有包含从黑到超过红而进入白色的粉红为止的宽色阶，外观也成为混合了明亮的粉红色的荧光色影像，导致会遗漏较小的凹凸、伤。

为了消除上述现象，使变宽的色阶返回到自然的明亮度的范围。具体地，通过使用PN.6867563、PN.6893068、CLAHE、LISr（注册商标）等，进行自适应地使对比度均匀化的清晰化处理。

图5是清晰化处理结束的彩色图像，可知与原始图像相比，被血液覆盖的部分的凹凸被可视化。

产业上的可利用性

在实施例中，说明了通过提高红色区域的亮度率并扩大红色区域的渐变来使手术中被血液覆盖的部分可视化，但是也可以提高红色以外的区域的亮度率。特别是能够利用于色度较高但明度较低的图像区域的下层部分的清晰化。

Claims

1.一种图像处理方法，包括以下工序：

（1）将原始图像变换到RGB颜色空间；

（2）从变换到RGB颜色空间的图像对红R、黄Ye、绿G、青C、蓝B、品红M的色调决定权重，变换为灰度级；

（3）在变换到所述灰度级时，使用红色强调滤波器，提高黑白图像的红色区域的亮度率Y1；

（4）将原始图像变换到YUV颜色空间、YCbCr颜色空间或者YPbPr颜色空间；

（5）将使用所述红色强调滤波器变亮的黑白图像的红色区域的亮度，与原始图像的YUV颜色空间、YCbCr颜色空间或者YPbPr颜色空间的红色区域的亮度Y置换；和

（6）为了使通过上述的处理变宽的色阶返回到自然的明亮度的范围，将对比度均匀化。