Hyperspectral imaging is one of the most promising techniques for intraoperative tissue characterisation. Snapshot mosaic cameras, which can capture hyperspectral data in a single exposure, have the potential to make a real-time hyperspectral imaging system for surgical decision-making possible. However, optimal exploitation of the captured data requires solving an ill-posed demosaicking problem and applying additional spectral corrections to recover spatial and spectral information of the image. In this work, we propose a deep learning-based image demosaicking algorithm for snapshot hyperspectral images using supervised learning methods. Due to the lack of publicly available medical images acquired with snapshot mosaic cameras, a synthetic image generation approach is proposed to simulate snapshot images from existing medical image datasets captured by high-resolution, but slow, hyperspectral imaging devices. Image reconstruction is achieved using convolutional neural networks for hyperspectral image super-resolution, followed by cross-talk and leakage correction using a sensor-specific calibration matrix. The resulting demosaicked images are evaluated both quantitatively and qualitatively, showing clear improvements in image quality compared to a baseline demosaicking method using linear interpolation. Moreover, the fast processing time of~45\,ms of our algorithm to obtain super-resolved RGB or oxygenation saturation maps per image frame for a state-of-the-art snapshot mosaic camera demonstrates the potential for its seamless integration into real-time surgical hyperspectral imaging applications.


翻译:超光谱成像是手术组织内部组织特征化最有希望的技术之一。 光学综合光谱照相机可以在一次接触中捕捉超光谱数据,它有可能为手术决策提供实时超光谱成像系统。 然而,对所捕取的数据进行最佳利用,需要解决不测的演示问题,并采用额外的光谱校正来恢复图像的空间和光谱信息。在这项工作中,我们建议使用监督的学习方法,为光学超光谱图像截图提供一种深层次的基于学习的透视演示算法。由于缺乏以光学照相机获得的可公开获取的医学图像,因此建议采用合成图像生成法,模拟高分辨率但慢速超光谱成像仪所采集的现有医学成像数据集中的光谱成像。 利用超光谱图像超分辨率解析的超光谱网络进行图像重建,然后使用传感器特定的校准矩阵,进行渗漏校正。 由此产生的低光谱图像在定量和定性两方面都进行了评估,表明与基线的光谱化光谱图像质量有明显改善,因此,因此采用直径直径直径直径直径直径的直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直图的图像图,然后进行直图,然后进行快速处理,然后进行直径直径直径直达的直观,然后进行直达直达的直观的直观的直径直观的直观的直径直图,再演。

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