一种基于可见光图像的血流成像方法、装置及存储介质

1.本发明涉及数字图像处理领域，尤其是涉及一种基于可见光图像的血流成像方法、装置及存储介质。


背景技术：

2.血流成像技术作为一种医疗领域前沿的检测技术，常用于皮肤成像，脑成像等领域，比如激光散斑衬比成像(laser speckle contrast imaging，lsci)作为一种简单且低成本的方法，可以获取整个视野的二维血流灌注图，并实时提供血流变化的动态描述，因此可以用作术中血流监测工具。
3.当前传统血流成像技术主要原理是近红外激光照射需要检测的皮肤表面，再使用摄像头采集经过皮肤表面反射的激光，并处理由此形成的图像，得到一个可供参考的结果。此方法在学术研究领域及动物实验中使用较多，但在临床使用中推广较为困难，原因是此方法需要对激光头，摄像头以及检测部位的相对位姿关系以及零件的平稳度提出了严格的要求，且较复杂的系统设计会致使难以匹配真实临床的复杂应用场景。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是为了提供一种基于可见光图像的血流成像方法、装置及存储介质，在对采集装置相对于创面部位的位姿和零件的平稳性没有严格要求的前提下，实现血流成像。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
6.一种基于可见光图像的血流成像方法，包括以下步骤：
7.实时获取皮肤创面部位的可见光图像，所述可见光图像由采集装置按照预配置的采样间隔采集得到；
8.对可见光图像进行灰度化处理得到灰度图；
9.计算灰度图中每个像素点在当前帧的像素值与前一帧的像素值的差的绝对值，记为像素差，其中，第i帧图像中的像素点j的像素差为
10.计算灰度图中每个像素点在当前帧的像素值与前一帧的像素值的和，记为像素和，其中，第i帧图像中的像素点j的像素和为
11.基于像素差和像素和确定各像素点的像素加权值l，其中，第i帧图像中的像素点j的像素加权值为l
ij
＝|k
ij-k
(i-1)j
|/k
ij
+k
(i-1)j
)；
12.基于预配置的调节系数m对像素加权值l进行调节，得到像素q值；
13.基于预配置的简单规则对像素q值进行阈值处理；
14.基于滤波技术对像素q值进行平滑处理；
15.将各像素点对应的像素q值映射到伪彩图上，得到血流成像图。
16.所述灰度化处理的方法包括最大值法、平均值法、加权平均法。
17.所述基于预配置的调节系数m对像素加权值l进行调节，得到像素q值为：q＝l*m。
18.所述简单规则的阈值被配置为255。
19.所述滤波技术包括高斯滤波、均值滤波、中值滤波、指数平滑滤波。
20.所述将各像素点对应的像素q值映射到伪彩图的映射算法为colormap_jet。
21.所述采集装置设于皮肤创面部位上方预配置距离处，且处于静止状态。
22.所述采集装置包括摄像头。
23.一种基于可见光图像的血流成像装置，包括存储器、处理器，以及存储于所述存储器中的程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的方法。
24.一种存储介质，其上存储有程序，所述程序被执行时实现如上述所述的方法。
25.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
26.(1)本发明基于计算图像帧间像素差值的方法来生成血流图，计算方法简单，计算速度快，能实时的生成血流成像图，并且能够适应不同光照情况和不同采集装置。
27.(2)本发明仅需要摄像头即可完成采集工作，且对于摄像头相对于创面部位的位姿和零件的平稳性没有严格的要求，相比较于现有方案通常基于激光发射器以及摄像头的同时使用来采集图像，并需要同时保证两个零件的平稳度来说，简化了硬件设施和安装要求，在实际临床诊断中具有更好的适用性。
附图说明
28.图1为本发明的方法流程图；
29.图2为一个实施例的灰度图；
30.图3为一个实施例的血流成像图。
具体实施方式
31.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
32.一种基于可见光图像的血流成像方法，如图1所示，包括以下步骤：
33.(1)实时获取皮肤创面部位的可见光图像，所述可见光图像由采集装置按照预配置的采样间隔采集得到；
34.在本实施例中，采集装置为摄像头，设于皮肤创面部位上方且距离皮肤创面部位100mm-200mm处，且处于静止状态。摄像头采集的位置不宜过远，当创面部位面积较小时，需要进一步缩短摄像头与创面的距离。
35.(2)对可见光图像进行灰度化处理得到灰度图；
36.所述灰度化处理的方法包括最大值法、平均值法、加权平均法。其中，最大值法为：将灰度化后的r，g，b的值设为灰度化前3个值中最大的一个值；平均值法为：将灰度化后的r，g，b的值为灰度化前r，g，b的平均值；加权平均值法为：按照一定的权重，对r，g，b的值进行加权平均。
37.在本实施例中，采用平均值法进行灰度化，得到的灰度图如图2所示。
38.(3)计算灰度图中每个像素点在当前帧的像素值与前一帧的像素值的差的绝对值，记为像素差，其中，第i帧图像中的像素点j的像素差为
39.此步骤是为了通过像素差来反映出创面血流的丰富程度，破损部位的血流流速较其他位置更快，相应的像素差也较大。
40.(4)计算灰度图中每个像素点在当前帧的像素值与前一帧的像素值的和，记为像素和，其中，第i帧图像中的像素点j的像素和为
41.此步骤是为了确定像素和，并在后续步骤中将像素和作为权值赋给对应的各像素差。
42.(5)基于像素差和像素和确定各像素点的像素加权值l，其中，第i帧图像中的像素点j的像素加权值为l
ij
＝|k
ij-k
(i-1)j
|/(k
ij
+k
(i-1)j
)；
43.当前帧的像素值越大，它所获得的权值会越小，当前帧的像素值越小，它所获得的权值会越大。所以经过此步骤后，一些处于血流丰富，创面较严重的部位但像素值较小的像素点会得到较大幅度的数值增强，而一些处于较小的部位但像素值较大的像素点得到较大幅度的减弱，此步骤可以有效减小由于环境光照等影响产生的血流部位图像不突出问题。
44.(6)基于预配置的调节系数m对像素加权值l进行调节，得到像素q值：q＝l*m；
45.实际场景中使用人员可通过调节系数m来调节图像的对比度。
46.(7)基于简单规则对像素q值进行阈值处理，所述简单规则的阈值被配置为255；
47.在上述步骤一系列计算后，像素值会有偏大的数值，设置阈值目的在于将这些像素点数值重新赋值到正常范围。
48.(8)基于滤波技术对像素q值进行平滑处理；
49.在本实施例中，采用高斯滤波技术，设定高斯矩阵为(5，5)，标准差为0。
50.(9)基于colormap_jet映射算法将各像素点对应的像素q值映射到伪彩图上，得到血流成像图，如图3所示。
51.当采集装置处于开启状态时，会不断的对上述步骤进行循环，继而基于实时更新的可见光图像，得到实时的血流成像图。因此，当得到某一血流成像图后，需要对采集装置的开启状态进行判断，若采集装置处于开启状态，则进入循环获取下一帧可见光图像，若采集装置处于关闭状态，则退出程序，结束循环。
52.上述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
53.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依据本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理、或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在权利要求书所确定的保护范围内。