摘 要：介绍了分色阴道显微镜的数字化影像系统的原理与模型，针对传统阴道镜的使用不方便和电子阴道镜成像效果的不足，提出了一种基于数字化处理的新型分色阴道镜的应用设计系统。
关键词：分色；图像采集；图像处理；阴道显微镜；
1 引 言
阴道及宫颈的糜烂、溃疡、感染、癌变，以及由各种性传播疾病引发的器质性病变，是妇科临床中常见病和多发病。传统的窥阴器下观察或普通光学阴道镜检查，已不能满足临床的需要，20世纪90年代初，发达国家研制了电子阴道镜，作为观察女性宫颈及下生殖道健康状况的专用设备，并迅速推广。这种电子阴道镜是利用ccd摄像头替代人眼，对妇科阴道及宫颈的病理病变做直观检查的医用专用设备。这两种设备都存在一定的问题，普通光学阴道镜由于其观察的不方便和图片的不能保存，而逐渐被电子阴道镜所替代，但电子阴道镜也并非没有缺点，目前电子阴道镜的光源一般采用一种或两种光线，在这种情况下成像并不一定全部能够反映阴道及宫颈的病变，ccd成像效果更赶不上显微镜摄像，同时电子阴道镜是对拍摄的图像进行处理后观察，有可能失真，没有传统的光学阴道镜观察的立体感。因此，我们提出一种新的解决方案，改造显微镜的结构和成像原理，采用滤波片的分色轮选择成像光线，开发出分色阴道显微镜，这种显微镜可以在分色轮设置的不同颜色的光线下成像，并能和光学阴道镜一样直接观察，也可以像电子阴道镜一样，由显微镜内部集成的ccd摄像头，对成像进行采集，采集到的图像传入计算机进行数字化显示和处理观察，以获得更多的病变信息和保存病案。本文设计的系统在芜湖光学仪器有限公司已经开发成功，并正在应用于临床实验。目前临床实验效果较好，在成像效果提取细微病变和操作性上方面明显优于光学阴道镜和电子阴道镜。
2 分色阴道显微镜系统软硬件结构
基于数字化影像处理的分色阴道显微镜系统集成了先进的分色成像显微系统和计算机数字图像处理技术以及数据库技术。可以实现各种光线下的高清晰度医学影像成像、采集、处理观察，对医学影像实现数字化存储，使远程会诊成为可能。
分色显微系统的光源采用氙灯冷光源的照明光线经镀有冷光膜的棉球形反光镜和吸热玻璃后，滤除了大部分产生热效应的红外光。将这种光线经透镜组，通过分色轮（包含各种颜色的滤光片）形成各种颜色的光斑照在被检病灶上，满足成像的需要［1］。如图1所示。
这种多颜色的光线照在病灶上，形成反射光进入显微镜系统，利用显微镜成像，检查医生可以通过显微镜的目镜直接观察，调节显微镜的放大倍数，检查病灶的细微部分；也可以利用显微镜内部的ccd高清次处理，实现实时影像动态监控及静态影像抓拍采集。采用显微镜输出的av信号，利用视频采集卡，配合软件，实现所显示的动态影像完全与实际的医学扫描影像同步，效果较好。系统总体硬件结构框图如图2所示。
av信号通过视频采集卡进入计算机系统后，利用定制的显微妇科镜数字化影像系统完成妇科检查。数字化影响系统的功能主要包括：视频操作（如妇科检查病灶的动态显示、静态抓拍、图像暂存等），图像处理（如图像的增强、边缘检测等），病人信息库操作（如入库保存、检索、出具检查报告单等），自定义专业语库字典操作（主要是医生可根据临床需要的医学专业术语创建词库，随时调用简便快捷）。
3 数字化图像处理中的图像增强技术
图像增强技术通常有2种方法：空间域法和频域法。空间域处理是在原图像上直接进行数据运算。他又分为2种，一种是在与象素邻域有关的空间域进行，另一种是图像做逐点运算。频域处理是在图像的fourier等变换域上进行修正，增强指定的频率分量，然后修改后的fourier等变换值再做fourier等的反变换，便得到增强的图像。
3．1 灰度拉伸增强
通过分色阴道显微镜采集的图像，在采集的影像系统中可以调节对比度、色度、饱和度，一般不用增强对比度，但为了突出感兴趣的目标或灰度区间，相对抑制那些不感兴趣的区域，可采用分段线性变换和非线性变换，这种灰度拉伸属于空间域法。设原图像f（x，y）的颜色灰度范围为［a，b］，希望变换后图像g（x，y）的颜色灰度范围为［c，d］，3段线性变换的函数可以用式（1）表示。通过控制分段直线的拐点控制直线的斜率，可以对颜色灰度区间进行扩展和压缩，如图3所示。
采用非线性变换的函数一般常用对数和指数函数进行，可以用式（2）和式（3）表示。其中a，b，c是控制曲线位置和形状的参数，应用对数函数可以扩展低灰度区，而抑制高灰度区；应用指数函数可以扩展高灰度区，而抑制低灰度区。从而可以突出阴道镜图像的感兴趣灰度区域。
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