CN107424128B - 一种从所录制的眼底视频中提取清晰图像帧的方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种从所录制的眼底视频中提取清晰图像帧的方法和***，通过将视频文件每帧图像的YUV化，再对每个像素点的特征值进行计算，并寻找到具有最大有效反差平均值的某一帧图像，最终将该帧图像输出。本发明中的方法和***能应用于各种眼底图像采集设备。采集者录制一段采集过程中摄像装置直接捕获到的视频，如：在预备阶段尝试对准采集设备入瞳与被采集者瞳孔，采集中数次对准并成功短暂或持续捕获到高质量的眼底图像，采集间隙中与被采集者协调调整拍摄角度等，及完成采集后的过渡阶段。采集者无需对视频进行人工剪辑或者对软件参数进行设置，就能在软件处理后获得高质量的眼底图像，并经由人工进一步筛选出具有代表性的部分，以供临床诊断。
Description
技术领域
本发明涉及病理图像处理领域，具体涉及一种从所录制的眼底视频中提取清晰图像帧的方法及***。
背景技术
透过瞳孔能看到的眼内部分，即眼球的内部衬里，包括视网膜、视盘和黄斑。由于视网膜的透明性，这个术语也包括Bruch膜和脉络膜。眼底是人体惟一能直接看到血液循环的微循环的部分。眼底的疾病，包括视网膜、视盘和脉络膜的疾病，通称为眼底病。许多眼底病与玻璃体的改变关系密切，因此，玻璃体病变也包括在内。
在目前医生通过传统的直接眼底镜来观察患者的眼底病变情况，包括照明***和观察***，它的基本原理是利用检眼镜将光线通过被检眼的瞳孔投射到被检查者眼内，再由被检查者眼底所反射出来的光线成像在检查者的眼内。传统的直接眼底镜不具有拍摄记录功能，不同医生对病人的眼底疾病观查及判断主观性较大，并且无法形成可视化的病历管理。如需要眼底图像必须要到固定的仪器处才能拍照，对于特殊病人十分不便。
申请人之前在专利申请号为：201710240648.X的中国专利申请中提出一种“便于拆装且能够快速连接手机，手机在该眼底拍摄架辅助下能够清晰地拍摄到眼底情况的眼底拍摄架。”在实际使用中发现，当一手手持前述拍摄架，另一只手点击拍摄键的时候会导致拍摄架轻微抖动从而影响拍摄成像质量。
上述问题，需要解决。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提出一种从所录制的眼底视频中提取清晰图像帧的方法及***。
本发明为解决上述技术问题提出的技术方案（一）是：一种从所录制的眼底视频中提取清晰图像帧的方法，包括以下步骤：
将所录制视频文件中每一帧图像中位于有效图像区域内的各像素点转换为YUV色域三通道的描述形式，并筛选出合格像素点；
选取出每个合格像素点周向上预设数目个与其相邻的相邻像素点，并分别计算出每个所述合格像素点与其相邻像素点的Y通道值差值的最大绝对值；
计算出每一帧图像中所有合格像素点的所述最大绝对值的和，并将所述和除以该帧图像中所有合格像素点的数量得到差值平均值；
对所录制视频文件中所有帧图像的所述差值平均值的大小进行比较；
根据所述比较的结果，选择输出某一帧具有最大所述差值平均值的图像数据信息。
进一步的，在所述筛选合格像素点的步骤中，包括
判断所录制视频文件中每一帧图像的有效图像区域内每个像素点的Y、U和V通道值是否均分别落入在预设的Y、U和V值数值区间内，如果某像素点的Y、U和V通道值均落入在Y、U和V值数值区间内时，确定该像素点为合格像素点。
进一步的，在对某一像素点进行所述判断时，先判断该像素点的Y通道值是否落入在预设的Y值数值区间内，如果落入则判断该像素点为初步合格像素点，如不落入则判断为无效像素点；
判断所述初步合格像素点的U和V通道值是否均落入在预设的U和V值数值区间，如果均落入则确定该像素点为最终的合格像素点。
进一步的，某一合格像素点的预设数目个所述相邻像素点是按预设规则在所有与该合格像素点紧密相邻的像素点中撷取出的。
进一步的，在进行所述筛选之前，先将所述所录制视频文件按预设时长间隔被划分为n段；
在进行所述差值平均值大小进行比较时，是单独将所述每段视频中的所有帧图像的所述差值平均值大小进行比较；
在输出时，分别输出每一段视频中某一帧具有最大所述差值平均值的图像，共输出n帧图像数据信息。
本发明为解决上述技术问题提出的技术方案（二）是：一种从所录制的眼底视频中提取清晰图像帧的***，包括
一视频文件贮存单元，适于储存所录制视频的每一帧图像数据信息
一缓存单元；
一处理器单元，适于
从所述视频文件贮存单元中按所录制视频文件的时间轴，顺序依次读取所述每一帧图像数据信息，并在所述读取后进行
将当前帧图像中位于有效图像区域内的各像素点转换为YUV色域三通道的描述形式，并筛选出合格像素点，
确定在每个合格像素点周向上预设数目个与其相邻的相邻像素点，并分别计算出每个所述合格像素点与其相邻像素点的Y通道值差值的最大绝对值，
计算出当前帧图像中所有合格像素点的所述最大绝对值的和，并将所述和除以该帧图像中所有合格像素点的数量得到差值平均值，
按预设规则选择将所述当前帧图像数据信息存放到所述缓存单元中或当成无效数据进行释放；
一输出投放单元，适于将存放在所述缓存单元中的一帧或多帧图像输出到外部显示装置。
进一步的，所述处理器单元在筛选合格像素点时
判断所述当前帧图像的有效图像区域内每个像素点的Y、U和V通道值是否均分别落入在预设的Y、U和V值数值区间内，如果某像素点的Y、U和V通道值均落入在Y、U和V值数值区间内时，确定该像素点为合格像素点。
进一步的，在对某一像素点进行所述判断时，先判断该像素点的Y通道值是否落入在预设的Y值数值区间内，如果落入则判断该像素点为初步合格像素点，如不落入则判断为无效像素点；
判断所述初步合格像素点的U和V通道值是否均落入在预设的U和V值数值区间，如果均落入则确定该像素点为最终的合格像素点。
进一步的，还包括一视频划分单元，适于将所录制视频文件按预设时长间隔划分为n段视频文件；
所述视频文件贮存单元划分为n个对应所述n段视频文件的逻辑贮存子单元，每个所述逻辑贮存子单元适于对应储存划分后的每一段视频文件的每一帧图像数据信息；
所述缓存单元划分为n个对应所述n段视频文件的逻辑缓存子单元；
所述处理器单元适于根据预设规则选择所述当前帧图像数据信息存放到其所对应的所述n个逻辑缓存子单元中的一个或当成无效数据进行释放。
进一步的，所述处理器单元在选择所述投放或所述释放时所循预设规则包括
当所述当前帧为任一段视频文件的第一帧图像时，均选择将其图像数据信息结合该帧的差值平均值信息投放到所述缓存单元中与其所对应的逻辑缓存子单元中；
当所述当前帧均非任一段视频文件的第一帧图像时，判断其差值平均值与其所对应的逻辑缓存子单元中已有图像帧的差值平均值孰大；
如判断出所述当前帧的差值平均值大于前述已有图像帧的差值平均值时，将前述逻辑缓存子单元中已有图像帧的图像数据信息删除，并将所述当前帧的图像数据信息结合其差值平均值投放到该逻辑缓存子单元中
如判断出所述当前帧的差值平均值小于或等于前述已有图像帧的差值平均值时，将所述当前帧图像数据信息当作无效数据释放。
本发明的有益效果是：
本发明中的从所录制的眼底视频中提取清晰图像帧的方法和***可以应用在各种眼底图像采集设备上。采集者使用设备录制一段采集过程中摄像装置直接捕获到的视频，其中可以包括：在预备阶段尝试对准采集设备入瞳与被采集者瞳孔，采集中数次对准并成功短暂或持续捕获到高质量的眼底图像，采集间隙中与被采集者协调调整拍摄角度等，以及完成采集后的过渡阶段。采集者无需对视频进行人工剪辑或者对软件参数进行设置，就能在软件处理后获得高质量的眼底图像，并经由人工进一步筛选出具有代表性的部分，以供临床诊断。
本发明中的从所录制的眼底视频中提取清晰图像帧的方法具有以下优点：
1、避免通过的快门触发静态图像捕捉时，采集者肢体动作导致采集设备光路入瞳和被采集者人眼***出瞳失去精准位置匹配而降低成像质量；
2、能避免采集者肉眼观察短暂的前述精准匹配到其按下快门之间的延迟错过最佳匹配时间窗口而降低成像质量或失去成像机会；
3、减少了采集者在采集过程中的人工干预，无需关注触发快门，更好的集中注意力在调整设备位置、提高成像质量上。对于便携式特别是手持式眼底图像采集设备，本发明可以显著提升操作流畅度并降低使用难度。
具体实施方式
实施例一
本发明中的从所录制的眼底视频中提取清晰图像帧的方法，在实施前需先准备通过拍摄装置摄录的关于病人眼底部的病理视频，该病理视频文件称之为所录制视频文件。
在本方法实施时，先确定将所录制视频文件中每一帧图像的有效图像区域，确定有效图像区域的方案可以为现有技术中的任何一种。例如，因采用摭光筒或因纠正畸变所致，在每一帧图像均形成圆形中心图像区域和围绕在圆形中心图像区域周边的黑色边缘部，那么可以通过成熟算法将黑色边缘部忽视或切除而确定有效图像区域。或者，也可以采用从每一帧原始图像边缘处向内收缩预设个像素点的方法来确定有效图像区域。
对图像进行初始处理，目的是消除误摄的杂物以及纠正边缘畸变等，目前有很多成熟方法，均为现有技术，本发明的重点不在于此，因此不再赘述。
然后将所录制视频文件中每一帧图像中位于有效图像区域内的各像素点转换为YUV色域三通道的描述形式。同样，格式转换的方法也采用现有技术方案。
进一步筛选出合格像素点，在本发明中合格像素点的合格特指像素点值得用于计算本身具有特定参考意义，而非通俗意义上的“合格”，下同。通俗意义的“合格”可能为某一像素点具有色彩或包含一定信息量等指标。
在判断时，在本实施例中采用的优选方案是：考察前述有效图像区域内每个像素点的Y、U和V通道值是否均分别落入在预设的Y、U和V值数值区间内，如果某像素点的Y、U和V通道值均落入在Y、U和V值数值区间内时，确定该像素点为合格像素点。
为能够进一步减少计算工作量，可以作为优选的是：在对某一像素点进行判断时，先判断该像素点的Y通道值是否落入在预设的Y值数值区间内，如果落入则判断该像素点为初步合格像素点，如不落入则判断为无效像素点，无效像素点则不进行下一步计算，从而减少计算量。
再对初步合格像素点的U和V通道值是否均落入在预设的U和V值数值区间进行判断，如果均落入则确定该像素点为最终的合格像素点。
然后选取出每个合格像素点周向上五个与其相邻的相邻像素点，并分别计算出每个合格像素点与其相邻像素点的Y通道值差值的最大绝对值。当然，本实施例中的五个是出于对现有计算芯片的计算能力的考量，也可以选择四个、六个等。
在本实施例中某一合格像素点的五个相邻像素点是按预设规则在所有与该合格像素点紧密相邻的像素点中撷取出的。前述预设规则是选择该合格像素点左、右以及下方的五个像素点。出于不同场合的需要，前述预设规则也可以灵活变换，如选择该合格像素点左、右以及上方的五个像素点。
计算出每一帧图像中所有合格像素点的最大绝对值的和，并将和除以该帧图像中所有合格像素点的数量得到差值平均值。
对所录制视频文件中所有帧图像的差值平均值的大小进行比较。
根据比较的结果，选择输出某一帧具有最大差值平均值的图像数据信息。如果遇见某两帧的差值平均值相同且均为最大，则优先输出最接近视频文件时间轴尾端的一帧。
为了能够更全面的揭示眼底情况同时避免输出的最清晰图像无关病人眼底部位。可以在进行筛选之前，先将所录制视频文件按预设时长间隔被划分为n段。
在进行差值平均值大小进行比较时，是单独将每段视频中的所有帧图像的差值平均值大小进行比较。
在输出时，分别输出每一段视频中某一帧具有最大差值平均值的图像，共输出n帧图像数据信息。
这样即使所录制视频文件中包含刚刚开始录制时接近患处的准备、接近动作和/或包含接近录制结束时的远离患处的动作，也能通过该优选方案进行避免。
实施例二
本实施例中提供了一种从所录制的眼底视频中提取清晰图像帧的***，该***蕴含有实施例一中方法，或便于实施例一中方法的实施，包括：
一视频文件贮存单元，适于储存所录制视频的每一帧图像数据信息。
一缓存单元。
一处理器单元，适于进行以下操作和计算：
从视频文件贮存单元中按所录制视频文件的时间轴，顺序依次读取每一帧图像数据信息，并在读取后进行将当前帧图像中位于有效图像区域内的各像素点转换为YUV色域三通道的描述形式，并筛选出合格像素点。具体处理器单元在筛选合格像素点时，判断当前帧图像的有效图像区域内每个像素点的Y、U和V通道值是否均分别落入在预设的Y、U和V值数值区间内，如果某像素点的Y、U和V通道值均落入在Y、U和V值数值区间内时，确定该像素点为合格像素点。有效图像区域的选取和合格像素点在本发明中意义见实施例一的相关部分，恕不再赘述。为能够进一步减少计算工作量，可以作为优选的是：在对某一像素点进行判断时，先判断该像素点的Y通道值是否落入在预设的Y值数值区间内，如果落入则判断该像素点为初步合格像素点，如不落入则判断为无效像素点，无效像素点则不进行下一步计算，从而减少计算量。再对初步合格像素点的U和V通道值是否均落入在预设的U和V值数值区间进行判断，如果均落入则确定该像素点为最终的合格像素点。
以及
选取出每个合格像素点周向上五个与其相邻的相邻像素点，并分别计算出每个合格像素点与其相邻像素点的Y通道值差值的最大绝对值。当然，本实施例中的五个是出于对现有计算芯片的计算能力的考量，也可以选择四个、六个等。
以及
计算出当前帧图像中所有合格像素点的最大绝对值的和，并将和除以该帧图像中所有合格像素点的数量得到差值平均值。
以及
按预设规则选择将当前帧图像数据信息存放到缓存单元中或当成无效数据进行释放。
还包括一输出投放单元，适于将存放在缓存单元中的一帧或多帧图像输出到外部显示装置。
为了能够更全面的揭示眼底情况同时避免输出的最清晰图像无关病人眼底部位。可以作为优选方案的是：还可以包括一视频划分单元，适于将所录制视频文件按预设时长间隔划分为n段视频文件。前述视频文件贮存单元也划分为n个对应n段视频文件的逻辑贮存子单元，每个逻辑贮存子单元适于对应储存划分后的每一段视频文件的每一帧图像数据信息。前述缓存单元划分为n个对应n段视频文件的逻辑缓存子单元。处理器单元适于根据预设规则选择当前帧图像数据信息存放到其所对应的n个逻辑缓存子单元中的一个或当成无效数据进行释放。其中，处理器单元在选择投放或释放时所循预设规则可以包括当当前帧为任一段视频文件的第一帧图像时，均选择将其图像数据信息结合该帧的差值平均值信息投放到缓存单元中与其所对应的逻辑缓存子单元中；当当前帧均非任一段视频文件的第一帧图像时，判断其差值平均值与其所对应的逻辑缓存子单元中已有图像帧的差值平均值孰大；如判断出当前帧的差值平均值大于前述已有图像帧的差值平均值时，将前述逻辑缓存子单元中已有图像帧的图像数据信息删除，并将当前帧的图像数据信息结合其差值平均值投放到该逻辑缓存子单元中如判断出当前帧的差值平均值小于或等于前述已有图像帧的差值平均值时，将当前帧图像数据信息当作无效数据释放。
本发明的不局限于上述实施例，本发明的上述各个实施例的技术方案彼此可以交叉组合形成新的技术方案，另外凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种从所录制的眼底视频中提取清晰图像帧的方法，包括以下特征步骤：
将所录制视频文件中每一帧图像中位于有效图像区域内的各像素点转换为YUV色域三通道的描述形式，并筛选出合格像素点；
选取出每个合格像素点周向上预设数目个与其相邻的相邻像素点，并分别计算出每个所述合格像素点与其相邻像素点的Y通道值差值的最大绝对值；
计算出每一帧图像中所有合格像素点的所述最大绝对值的和，并将所述和除以该帧图像中所有合格像素点的数量得到差值平均值；
对所录制视频文件中所有帧图像的所述差值平均值的大小进行比较；
根据所述比较的结果，选择输出某一帧具有最大所述差值平均值的图像数据信息。
2.根据权利要求1所述从所录制的眼底视频中提取清晰图像帧的方法，其特征在于：在所述筛选合格像素点的步骤中，包括
判断所录制视频文件中每一帧图像的有效图像区域内每个像素点的Y、U和V通道值是否均分别落入在预设的Y、U和V值数值区间内，如果某像素点的Y、U和V通道值均落入在Y、U和V值数值区间内时，确定该像素点为合格像素点。
3.根据权利要求2所述从所录制的眼底视频中提取清晰图像帧的方法，其特征在于：在对某一像素点进行所述判断时，先判断该像素点的Y通道值是否落入在预设的Y值数值区间内，如果落入则判断该像素点为初步合格像素点，如不落入则判断为无效像素点；
判断所述初步合格像素点的U和V通道值是否均落入在预设的U和V值数值区间，如果均落入则确定该像素点为最终的合格像素点。
4.根据权利要求1所述从所录制的眼底视频中提取清晰图像帧的方法，其特征在于：某一合格像素点的预设数目个所述相邻像素点是按预设规则在所有与该合格像素点紧密相邻的像素点中撷取出的。
5.根据权利要求1所述从所录制的眼底视频中提取清晰图像帧的方法，其特征在于：
在进行所述筛选之前，先将所述所录制视频文件按预设时长间隔被划分为n段；
在进行所述差值平均值大小进行比较时，是单独将所述每段视频中的所有帧图像的所述差值平均值大小进行比较；
在输出时，分别输出每一段视频中某一帧具有最大所述差值平均值的图像，共输出n帧图像数据信息。
6.一种从所录制的眼底视频中提取清晰图像帧的***，其特征在于：包括
一视频文件贮存单元，适于储存所录制视频的每一帧图像数据信息
一缓存单元；
一处理器单元，适于
从所述视频文件贮存单元中按所录制视频文件的时间轴，顺序依次读取所述每一帧图像数据信息，并在所述读取后进行
将当前帧图像中位于有效图像区域内的各像素点转换为YUV色域三通道的描述形式，并筛选出合格像素点，
确定在每个合格像素点周向上预设数目个与其相邻的相邻像素点，并分别计算出每个所述合格像素点与其相邻像素点的Y通道值差值的最大绝对值，
计算出当前帧图像中所有合格像素点的所述最大绝对值的和，并将所述和除以该帧图像中所有合格像素点的数量得到差值平均值，
按预设规则选择将所述当前帧图像数据信息存放到所述缓存单元中或当成无效数据进行释放；
一输出投放单元，适于将存放在所述缓存单元中的一帧或多帧图像输出到外部显示装置。
7.根据权利要求6所述从所录制的眼底视频中提取清晰图像帧的***，其特征在于：所述处理器单元在筛选合格像素点时
判断所述当前帧图像的有效图像区域内每个像素点的Y、U和V通道值是否均分别落入在预设的Y、U和V值数值区间内，如果某像素点的Y、U和V通道值均落入在Y、U和V值数值区间内时，确定该像素点为合格像素点。
8.根据权利要求7所述从所录制的眼底视频中提取清晰图像帧的***，其特征在于：在对某一像素点进行所述判断时，先判断该像素点的Y通道值是否落入在预设的Y值数值区间内，如果落入则判断该像素点为初步合格像素点，如不落入则判断为无效像素点；
判断所述初步合格像素点的U和V通道值是否均落入在预设的U和V值数值区间，如果均落入则确定该像素点为最终的合格像素点。
9.根据权利要求8所述从所录制的眼底视频中提取清晰图像帧的***，其特征在于：还包括一视频划分单元，适于将所录制视频文件按预设时长间隔划分为n段视频文件；
所述视频文件贮存单元划分为n个对应所述n段视频文件的逻辑贮存子单元，每个所述逻辑贮存子单元适于对应储存划分后的每一段视频文件的每一帧图像数据信息；
所述缓存单元划分为n个对应所述n段视频文件的逻辑缓存子单元；
所述处理器单元适于根据预设规则选择所述当前帧图像数据信息存放到其所对应的所述n个逻辑缓存子单元中的一个或当成无效数据进行释放。
10.根据权利要求9所述从所录制的眼底视频中提取清晰图像帧的***，其特征在于：所述处理器单元在选择所述投放或所述释放时所循预设规则包括
当所述当前帧为任一段视频文件的第一帧图像时，均选择将其图像数据信息结合该帧的差值平均值信息投放到所述缓存单元中与其所对应的逻辑缓存子单元中；
当所述当前帧均非任一段视频文件的第一帧图像时，判断其差值平均值与其所对应的逻辑缓存子单元中已有图像帧的差值平均值孰大；
如判断出所述当前帧的差值平均值大于前述已有图像帧的差值平均值时，将前述逻辑缓存子单元中已有图像帧的图像数据信息删除，并将所述当前帧的图像数据信息结合其差值平均值投放到该逻辑缓存子单元中
如判断出所述当前帧的差值平均值小于或等于前述已有图像帧的差值平均值时，将所述当前帧图像数据信息当作无效数据释放。
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