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      行業應用

      CIELAB色空間在內窺鏡色彩還原能力分析中的應用

      發布時間:2024-02-28 17:35:23  

      醫用硬性內窺鏡可作用于人體體表、淺層或者體腔部位,實現對病變組織或器官的治療和診斷。本文簡單介紹了CIELAB色空間在內窺鏡色彩還原能力分析中的應用。


      CIELAB色空間在內窺鏡色彩還原能力分析中的應用


      醫生通過內窺鏡不僅能直接觀察到人體內臟器官的組織形態、體內病變情況,方便進行診斷;而且可以對采集到的圖像進行輸出和存儲并進一步診療和處理,其診療優勢已為醫學界共識-21。醫用硬性內窺鏡光學系統對顏色分辨能力和色彩還原準確程度是通過數值的方法表示某種顏色給人色彩感覺上的準確度。光學觀察鏡應有良好的顏色分辨能力和色彩還原能力。當采用 ISO 10526:1999/CIE SO05規定的A和 D65標準照明體的光譜,經照明光路和成像系統傳輸后輸出,其輸出光譜應仍能保持良好的顯色性。

      硬性內窺鏡色彩還原能力與正確區分正常組織和病理組織密切相關,對臨床治療的影響至關重要。如果硬性內窺鏡的色彩還原誤差較大,可能影響醫生對視場內人體組織的觀察和操作,造成誤診甚至手術失敗。國外近幾年已經出現了用于檢測醫用內窺鏡的專用設備,但檢測項目局限,沒有形成一種有效的內窺鏡色彩還原能力檢測方法,同時檢測設備價格昂貴,不利于推廣。


      CIELAB色空間在內窺鏡色彩還原能力分析中的應用2


      醫用硬性內窺鏡光學檢驗標準中,硬性內窺鏡色彩分辨能力和色彩還原性的檢測技術手段和裝置過于專業,方法相對復雜,不適于臨床使用。因此,為方便臨床使用及維護人員對醫用硬性內窺鏡色彩還原能力的評價,本文提出了一種新的關于醫用硬性內窺鏡色彩還原能力評價方法,并且利用該方法對硬性內窺鏡色彩還原能力做出對比分析。

      通過與內窺鏡連接的工業相機拍攝內窺鏡觀測到的色彩標靶圖像,拍攝圖像發送至計算機保存并處理。處理后得到圖像中紅綠藍色塊的RGB值,將RGB值轉換至CIELAB 色空間進而求得圖像的L、a*、b*值,最后利用已知標靶色塊的L*、a*、b*值和求得的圖像L*、a*、b*值計算 CIELAB色差△E*,即色彩還原誤差值。實驗數據表明:4支內窺鏡的色彩還原誤差值都在47.9以上;4號腹腔鏡對紅、綠、藍三色塊的色彩還原誤差值最小,色彩還原能力最好;2號宮腔檢查鏡對三色塊色彩還原誤差值比較大,色彩還原能力最差;1號鼻竇鏡和3號關節鏡的色彩還原能力處于中間水平。

      CIELAB色空間在內窺鏡色彩還原能力分析中的應用3

      基于 CIELAB色空間評價硬性內窺鏡色彩還原能力,與醫療儀器行業注冊檢驗檢測相比具有操作相對簡便、檢測成本較低、更加適合臨床應用等優點。

      CIELAB 色空間是國際照明委員會推薦的均勻顏色空間,較之前的顏色空間,顏色的均勻性有了較大的改善,但是對于人眼的色彩感覺來說 CIELAB空間還是不均勻的。利用CIELAB 空間進行顏色轉換和校正時,會因為顏色空間的不均勻性產生色偏從而帶來誤差。工業攝像機的引入可能給實驗帶來較大誤差,另外光源均勻度、圖像色塊RGB值測量重復性以及圖像處理過程帶來的誤差等因素也可能會給實驗結果帶來一定的影響。拍攝保存的圖像為1248x1 024 格式的彩色圖像,并且直接保存所得到的色塊圖像包含多余的黑色以及白色區域,選取Matlab處理所得圖像截取色塊并且色塊區域大于總色塊的80%,最大程度避免了圖像色塊外其它區域的影響和截取過程帶來的影響。

      另外,光源均勻度與圖像色塊測量重復性的不斷完善,避免人為因素的影響以及尋找標準的色彩測試圖卡標靶都是本實驗需要解決的問題。目前僅證實 CIELAB 色彩空間用于評價醫用硬性內窺鏡的色彩還原能力,而能否利用CIELAB色空間評價應用比較廣泛的電子內窺鏡的色彩還原性依然是今后工作的研究方向。

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