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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

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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]. . 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]. .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. 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.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;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 of different correction methods

    AGIC DE
    AHE 0.40 5.58
    HF 0.26 7.68
    SSR 0.34 7.54
    WSI-FCN 0.29 7.23
    Ours 0.22 7.89
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    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-FCN 185 1190
    Ours 6 50
    下载: 导出CSV
  • [1] GOETZ M, MALEK N P, KIESSLICH R. Microscopic imaging in endoscopy: endomicroscopy and endocytoscopy[J].Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology, 2014, 11(1): 11-18.
    [2] 霍嘉燚, 李冕豪, 王子川, 等. 全景内窥成像技术及应用[J]. 中国光学(中英文),2023,16(1):44-60.doi:10.37188/CO.2022-0074

    HUO J Y, LI M H, WANG Z CH,et al. Panoramic endoscopic imaging technology and it’s applications[J].Chinese Optics, 2023, 16(1): 44-60.doi:10.37188/CO.2022-0074
    [3] 王子川, 张伟, 郭飞, 等. 跨尺度光学内窥成像技术[J]. 中国光学(中英文),2022,15(6):1287-1301.doi:10.37188/CO.2022-0078

    WANG Z CH, ZHANG W, GUO F,et al. Trans-scale optical endoscopy imaging technology[J].Chinese Optics, 2022, 15(6): 1287-1301.doi:10.37188/CO.2022-0078
    [4] 张伟, 牛春阳, 游兴海, 等. 高倍率大视场细胞内镜成像系统研究[J]. 光学学报,2021,41(17):1717001.doi:10.3788/AOS202141.1717001

    ZHANG W, NIU CH Y, YOU X H,et al. Endocytoscopic imaging system with high magnification and large field of view[J].Acta Optica Sinica, 2021, 41(17): 1717001. (in Chinese)doi:10.3788/AOS202141.1717001
    [5] PIZER S M, AMBURN E P, AUSTIN J D,et al. Adaptive histogram equalization and its variations[J].Computer Vision, Graphics, and Image Processing, 1987, 39(3): 355-368.doi:10.1016/S0734-189X(87)80186-X
    [6] XIE X D, LAM K M. Face recognition under varying illumination based on a 2D face shape model[J].Pattern Recognition, 2005, 38(2): 221-230.doi:10.1016/S0031-3203(04)00275-4
    [7] LEE P H, WU S W, HUNG Y P. Illumination compensation using oriented local histogram equalization and its application to face recognition[J].IEEE Transactions on Image Processing, 2012, 21(9): 4280-4289.doi:10.1109/TIP.2012.2202670
    [8] FAN CH N, ZHANG F Y. Homomorphic filtering based illumination normalization method for face recognition[J].Pattern Recognition Letters, 2011, 32(10): 1468-1479.doi:10.1016/j.patrec.2011.03.023
    [9] AL SOBBAHI R, TEKLI J. Low-light homomorphic filtering network for integrating image enhancement and classification[J].Signal Processing:Image Communication, 2022, 100: 116527.doi:10.1016/j.image.2021.116527
    [10] LAND E H, MCCANN J J. Lightness and Retinex theory[J].Journal of the Optical Society of America, 1971, 61(1): 1-11.doi:10.1364/JOSA.61.000001
    [11] JOBSON D J, RAHMAN Z, WOODELL G A. Properties and performance of a center/surround Retinex[J].IEEE Transactions on Image Processing, 1997, 6(3): 451-462.doi:10.1109/83.557356
    [12] ZHANG SH, WANG T, DONG J Y,et al. Underwater image enhancement via extended multi-scale Retinex[J].Neurocomputing, 2017, 245: 1-9.doi:10.1016/j.neucom.2017.03.029
    [13] ZHOU J CH, YAO J, ZHANG W SH,et al. Multi-scale Retinex-based adaptive gray-scale transformation method for underwater image enhancement[J].Multimedia Tools and Applications, 2022, 81(2): 1811-1831.doi:10.1007/s11042-021-11327-8
    [14] MEI X F, XIE F Y, JIANG ZH G. Uneven illumination removal based on fully convolutional network for dermoscopy images[C].2016 13th International Computer Conference on Wavelet Active Media Technology and Information Processing (ICCWAMTIP), IEEE, 2016: 243-247.
    [15] WANG J H, WANG X, ZHANG P,et al. Correction of uneven illumination in color microscopic image based on fully convolutional network[J].Optics Express, 2021, 29(18): 28503-28520.doi:10.1364/OE.433064
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  • 网络出版日期:2023-09-14

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