基于CMOS的嵌入式高清电子内镜图像处理技术研究

摘要

电子内镜系统利用CCD或CMOS获取人体内腔图像，经图像处理器处理后进行显示。作为一种常用的医疗设备，电子内镜系统在内腔病灶诊断、微创外科手术等方面具有重要应用。目前，国内电子内镜产品的技术水平与国外尚存在一定差距，临床应用的电子内镜设备主要依赖于进口。 本文以CMOS芯片作为感光器件，基于ZedBoard开发板设计了高清电子内镜图像采集与处理系统，实现了高清电子内镜系统常用的图像处理功能。同时针对电子内镜系统动态范围有限的问题，将高动态范围（High Dynamic Range，HDR）成像技术引入电子内镜系统，针对动态场景提出了基于图像内容评价因子的高动态范围图像融合算法，在合成HDR图像的同时有效抑制了鬼影现象。 本文主要完成以下工作： 1. 基于ZedBoard开发板设计了高清电子内镜图像处理系统，完成了CMOS图像信号的采集，实现了帧频为60fps、分辨率为1920×1080的高清视频的实时显示。 2. 提出了适用于电子内镜系统的白平衡、自动曝光和图像锐化算法。利用中值滤波预处理和参考白点约束条件，降低了噪声点和过度曝光点对白平衡算法的影响。提出了均值与峰值亮度相结合的亮度统计方式，采用动态步长法实现了自动曝光功能。提出了Sobel算子与拉普拉斯算子相结合的图像锐化算法，提高了锐化算法的抗噪性。 3. 提出了基于图像内容评价因子的高动态范围图像融合算法，并采用结构相似性（SSIM）参数对鬼影抑制效果进行评价，验证了算法在合成高动态范围图像的同时，具有抑制鬼影的能力。

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