Qrnet: un marco de retinex basado en cuaterniones para mejorar la calidad de imagen de la cápsula de endoscopia inalámbrica
Autores: Frants, Vladimir; Agaian, Sos
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Qrnet: un marco de retinex basado en cuaterniones para mejorar la calidad de imagen de la cápsula de endoscopia inalámbrica
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Bioingeniería
Palabras clave
Endoscopia de cápsula inalámbrica
Precisión diagnóstica
Calidad del video
Fidelidad del color
QRNet
Detección de lesiones
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 36
Citaciones: Sin citaciones
La cápsula endoscópica inalámbrica (WCE) ofrece una alternativa diagnóstica no invasiva para el tracto gastrointestinal utilizando una cápsula con batería. A pesar de las ventajas, la WCE enfrenta problemas con la calidad del video y la precisión diagnóstica, lo que a menudo resulta en tasas de omisión del 1 al 20%. Estos desafíos se derivan de características de textura débiles debido a reflexiones de tejido no lambertiano, iluminación desigual y la necesidad de fidelidad cromática. Los métodos tradicionales basados en Retinex utilizados para la mejora de imágenes son subóptimos para la endoscopia, ya que a menudo comprometen el detalle anatómico mientras distorsionan el color. Para abordar estas limitaciones, presentamos QRNet, un novedoso marco Retinex basado en cuaterniones. QRNet realiza una descomposición de la imagen en componentes de reflectancia e iluminación dentro del espacio hipercomplejo, manteniendo relaciones entre canales que preservan la fidelidad cromática. Un mecanismo de atención de ondaleta cuaterniónica perfecciona características esenciales mientras suprime el ruido, equilibrando la mejora y la fidelidad a través de una función de pérdida innovadora. Los experimentos en los conjuntos de datos de Kvasir-Cápsula y Endoscopia de Lesiones Rojas muestran mejoras notables en métricas como PSNR (+2.3 dB), SSIM (+0.089) y LPIPS (-0.126). Además, la precisión de la segmentación de lesiones aumenta hasta un 5%, lo que indica el potencial del marco para mejorar la detección de lesiones en etapas tempranas. Los estudios de ablación destacan el papel crucial de la representación cuaterniónica en el mantenimiento de la consistencia del color, confirmando la promesa de este enfoque avanzado para entornos clínicos.
Descripción
La cápsula endoscópica inalámbrica (WCE) ofrece una alternativa diagnóstica no invasiva para el tracto gastrointestinal utilizando una cápsula con batería. A pesar de las ventajas, la WCE enfrenta problemas con la calidad del video y la precisión diagnóstica, lo que a menudo resulta en tasas de omisión del 1 al 20%. Estos desafíos se derivan de características de textura débiles debido a reflexiones de tejido no lambertiano, iluminación desigual y la necesidad de fidelidad cromática. Los métodos tradicionales basados en Retinex utilizados para la mejora de imágenes son subóptimos para la endoscopia, ya que a menudo comprometen el detalle anatómico mientras distorsionan el color. Para abordar estas limitaciones, presentamos QRNet, un novedoso marco Retinex basado en cuaterniones. QRNet realiza una descomposición de la imagen en componentes de reflectancia e iluminación dentro del espacio hipercomplejo, manteniendo relaciones entre canales que preservan la fidelidad cromática. Un mecanismo de atención de ondaleta cuaterniónica perfecciona características esenciales mientras suprime el ruido, equilibrando la mejora y la fidelidad a través de una función de pérdida innovadora. Los experimentos en los conjuntos de datos de Kvasir-Cápsula y Endoscopia de Lesiones Rojas muestran mejoras notables en métricas como PSNR (+2.3 dB), SSIM (+0.089) y LPIPS (-0.126). Además, la precisión de la segmentación de lesiones aumenta hasta un 5%, lo que indica el potencial del marco para mejorar la detección de lesiones en etapas tempranas. Los estudios de ablación destacan el papel crucial de la representación cuaterniónica en el mantenimiento de la consistencia del color, confirmando la promesa de este enfoque avanzado para entornos clínicos.