獲取小切口深部手術(shù)中高質(zhì)量圖像的方法及裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種小切口深部手術(shù)圖像的獲取方法和裝置，尤其是涉及一種獲取小切口深部手術(shù)中高質(zhì)量圖像的方法及裝置，包括殼體、LED顯示器、鍵盤(pán)、照明系統(tǒng)、攝像系統(tǒng)和圖像處理單元，其中所述照明系統(tǒng)包括光源組件，所述光源組件設(shè)有一冷光源接口，該冷光源接口上裝有多根導(dǎo)光束，每根所述導(dǎo)光束均獨(dú)立設(shè)置于一根可定型蛇形管內(nèi)；所述攝像系統(tǒng)包括一個(gè)由可定型蛇形管固定在所述殼體上的高清CMOS微型攝像頭，所述微型攝像頭通過(guò)導(dǎo)線與所述圖像處理單元連接；所述圖像處理單元用于對(duì)所述攝像系統(tǒng)拍攝到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行顏色校正、對(duì)比度增強(qiáng)、白平衡、測(cè)光模式及輪廓強(qiáng)調(diào)處理，最終通過(guò)所述LED顯示器顯示出來(lái)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】獲取小切口深部手術(shù)中高質(zhì)量圖像的方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種小切口深部手術(shù)圖像的獲取方法和裝置，尤其是涉及一種獲取小 切口深部手術(shù)中高質(zhì)量圖像的方法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著醫(yī)療科技的不斷發(fā)展，在目前的開(kāi)放性W及小切口、微創(chuàng)手術(shù)中技術(shù)已經(jīng)開(kāi) 展普及在腹腔、胸腔等各個(gè)科室。W往的設(shè)備例如無(wú)影燈照明和攝像則無(wú)法進(jìn)行手術(shù)照明 和攝像，所W在小切口手術(shù)時(shí)醫(yī)生只能選用手術(shù)頭燈和頭燈攝像。
[0003] 近年來(lái)，對(duì)手術(shù)頭燈和頭燈攝像的研發(fā)也在不斷更新，方向主要集中在減輕手術(shù) 頭燈的重量，增加手術(shù)頭燈攝像的清晰度，W此讓手術(shù)醫(yī)生更加舒適的進(jìn)行小切口手術(shù)的 深部照明和攝像。但是手術(shù)大夫頭上的裝備無(wú)論如何輕，手術(shù)時(shí)間超過(guò)一個(gè)小時(shí)后，大夫的 不適感將會(huì)逐漸增加，包括手術(shù)頭燈的光熱量對(duì)于額頭的影響也會(huì)隨著時(shí)間越來(lái)越大。
[0004] 同時(shí)，隨著微型CCD攝像機(jī)的引入，越來(lái)越多的醫(yī)生青睞于此，但微型CCD攝像機(jī) 的問(wèn)題也逐漸暴露，一是微型攝像傳感器敏感度不夠，在很多腔體手術(shù)中呈現(xiàn)到顯示屏上 的圖像亮度不足，陰影現(xiàn)象明顯。二是在組織和血管上的區(qū)別不夠細(xì)膩，主要是顯示色彩和 實(shí)際色彩存在差異，在很多關(guān)鍵部分的手術(shù)上給醫(yī)生造成很大的壓力。
[0005] 在當(dāng)前小切口微創(chuàng)技術(shù)開(kāi)展普及的同時(shí)，現(xiàn)有手術(shù)頭燈和頭燈攝像存在W下問(wèn) 題：
[0006] 第一.攝像距離遠(yuǎn)，從而清晰度成為頭燈攝像的硬傷，并且在使用手術(shù)頭燈進(jìn)行 深部照明時(shí)，離得太遠(yuǎn)會(huì)亮度不足，離得太近會(huì)造成手術(shù)大夫頭部不適及無(wú)法達(dá)到無(wú)影的 效果；大夫在手術(shù)時(shí)的頭部晃動(dòng)會(huì)造成錄制的視頻的晃動(dòng)，需要后期的編輯，錄制下來(lái)的視 頻無(wú)法同步進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸及遠(yuǎn)程會(huì)診。
[0007] 第二.盡管微型內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的圖像清晰度、對(duì)比度相對(duì)常規(guī)電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)都得 到了長(zhǎng)足的進(jìn)步，可W發(fā)現(xiàn)形態(tài)或顏色發(fā)生明顯改變的病灶，但是對(duì)于消化道微小的、扁平 的早期病變及異型增生則不易診斷，甚至常常導(dǎo)致漏診，W及血管和表皮的混淆。
[0008] 第H .高清數(shù)字視頻技術(shù)在微創(chuàng)手術(shù)中特別是腔體手術(shù)，呈現(xiàn)的圖像光線不足， 陰影現(xiàn)象明顯。該一現(xiàn)象必須通過(guò)在腔體范圍內(nèi)提供足夠亮度的光源得W解決，然而在 GB7906. 19-2000中明確規(guī)定，冷光源在體內(nèi)組織上的照射溫度不得高于4rC，所W如何在 執(zhí)行國(guó)標(biāo)的同時(shí)提高光源的亮度目前的解決方案還不明確。
[0009] 第四，我國(guó)是一個(gè)幅員廣闊的國(guó)家，醫(yī)療水平有明顯的區(qū)域性差別，特別是廣大農(nóng) 村和邊遠(yuǎn)地區(qū)醫(yī)療技術(shù)相對(duì)較差。優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源集中在省級(jí)及地市級(jí)醫(yī)院，基層群眾必須 前往省級(jí)及地市級(jí)醫(yī)院才能享受專(zhuān)家的優(yōu)質(zhì)醫(yī)療服務(wù)。在十二五計(jì)劃中，國(guó)家重點(diǎn)突出了 將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在醫(yī)療領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程會(huì)診、遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)等功能，用于加強(qiáng)兩極醫(yī)療資源的融 合。故對(duì)于攝像醫(yī)療設(shè)備來(lái)說(shuō)，遠(yuǎn)程功能特別是無(wú)線遠(yuǎn)程傳輸功能將逐漸成為一種重要發(fā) 展趨勢(shì)。
[0010] 綜上所述，本領(lǐng)域人員急需一種能獲得完全滿足于小切口深部手術(shù)要求的高質(zhì)量 圖像資料的方法及裝置，W實(shí)現(xiàn)小切口深部手術(shù)的創(chuàng)新。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的之一是提供一種獲得高質(zhì)量的小切口 深部手術(shù)視頻的方，W解決現(xiàn)有手術(shù)頭燈和頭燈攝像存在的技術(shù)問(wèn)題，W適應(yīng)當(dāng)前在醫(yī)療 領(lǐng)域高速發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)法，本發(fā)明的另一目的是提供一種專(zhuān)用于該方法的手術(shù)照明攝 像裝置。
[0012] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是；獲取小切口深部手術(shù)中高質(zhì)量圖像的方法，包括W 下步驟：
[0013] 首先，采用固定式手術(shù)照明攝像設(shè)備進(jìn)行近距離拍攝，所述手術(shù)照明攝像設(shè)備具 有高清CMOS微型攝像頭和高亮度冷光源，所述高清CMOS微型攝像頭及高亮度冷光源均采 用可定型蛇形管進(jìn)行固定，便于深入患者切口內(nèi)部進(jìn)行照明和攝像，保證了腔內(nèi)組織的圖 像足夠清晰；采用固定式攝像設(shè)備，圖像穩(wěn)定，不會(huì)產(chǎn)生晃動(dòng)，采用可定型蛇形管，可進(jìn)行近 距離照明和攝像，避免出現(xiàn)因攝像距離過(guò)遠(yuǎn)，造成圖像清晰度差，亮度低的問(wèn)題；
[0014] 其次，對(duì)所述圖像進(jìn)行校正與優(yōu)化；包括顏色校正、對(duì)比度增強(qiáng)、白平衡、測(cè)光模 式、輪廓強(qiáng)調(diào)，所述顏色校正是基于YUV顏色空間的四鄰域多項(xiàng)式回歸法，步驟如下；①將 攝像頭采集到的RGB信號(hào)數(shù)值按照下式轉(zhuǎn)換成YUV的數(shù)值，通過(guò)排除Y對(duì)U、V色差信號(hào)進(jìn) 行多項(xiàng)式回歸法擬合，參照標(biāo)準(zhǔn)色卡，最后獲得校正系數(shù)矩陣A : -Jl「0.3 0.59 0.11 -「如
[00 巧] ^/ = -0.15 -0.29 0.44 ? G F」L 0.51 -0.52 -0.095 \_B
[0016] ②根據(jù)多項(xiàng)式回歸法，通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)色卡電子鏡成像的U、V、UV的線性組合，來(lái)實(shí)現(xiàn) 對(duì)色卡的標(biāo)準(zhǔn)的U。、V。、u"v。分量進(jìn)行擬合，具體表達(dá)式如下： 1/q =
[0017] < V。二 a典切寺 a^UV > U,K = a,,U+a,,F+a,,UF
[0018] 上式的矩陣形式為：
[001 引 X = AW
[0020] 其中X是取標(biāo)準(zhǔn)色卡的各色塊的標(biāo)準(zhǔn)U、V、UV分量構(gòu)成3 X 24維矩陣： 飛 U機(jī)...締/
[0021] Kl ^24 _ ^/^2 …^」；
[0022] W是標(biāo)準(zhǔn)色卡電子鏡實(shí)際成像測(cè)得的U、V、UV分量構(gòu)成3x24維矩陣： Un U。- U…
[0023] W= Vn --? V。-, UV化UVn … UV似. y
[0024] 由最小二乘法原理推導(dǎo)得：
[0025] A = X ? WT ? (W ? WT) -1 ;
[002引矩陣A即所求的模型參數(shù)，其中，上標(biāo)T表示矩陣轉(zhuǎn)置，上標(biāo)-1表示矩陣的逆，A 是維數(shù)為3x3的轉(zhuǎn)換系數(shù)矩陣： f \ ^ll 該11 訪 13
[0027] A = 幻22 《23. 作31 "32 《33
[002引 由所述矩陣A計(jì)算獲得校正過(guò)的U、V、UV分量；
[0029] ③對(duì)Y亮度信號(hào)采用四領(lǐng)域方法處理；設(shè)定i為行，j為列，四鄰域坐標(biāo)即（i，j)、 (i，j+1)、（i+1，j)、（i+1、j+1)，求出該四個(gè)像素的平均R、G、B的數(shù)值，按照上述RGB與YUV 數(shù)值的轉(zhuǎn)換公式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得出Y亮度分量的四個(gè)像素的平均值；
[0030] ④通過(guò)所述校正過(guò)的U、V、UV分量，再通過(guò)反向轉(zhuǎn)換公式求得相應(yīng)的RGB值，再運(yùn) 用現(xiàn)有的編碼算法把8位的R、G、B中的每路基色信號(hào)數(shù)據(jù)，通過(guò)最小轉(zhuǎn)換編碼為包含行場(chǎng) 同步信息、時(shí)鐘信息、數(shù)據(jù)DE、糾錯(cuò)信息在內(nèi)的10位數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)DC平衡后，最終通過(guò)L邸顯 示屏顯示出來(lái)。
[0031] 優(yōu)選的，所述步驟④中，所述10位數(shù)據(jù)采用差分傳輸，一路通過(guò)L邸顯示屏顯示， 另一路通過(guò)數(shù)字視頻接口輸出到通信網(wǎng)絡(luò)的云端服務(wù)器上。
[0032] 一種用于獲取小切口深部手術(shù)中高質(zhì)量圖像的裝置，包括殼體、L邸顯示器、鍵盤(pán)、 照明系統(tǒng)、攝像系統(tǒng)和圖像處理單元，其中所述照明系統(tǒng)包括光源組件，，所述光源組件在 所述殼體表面設(shè)有一冷光源接口，該冷光源接口連接有多根導(dǎo)光束，每根所述導(dǎo)光束均獨(dú) 立設(shè)置于一根可定型蛇形管內(nèi)；
[0033] 所述攝像系統(tǒng)包括一個(gè)由可定型蛇形管固定在所述殼體上的高清CMOS微型攝像 頭，所述微型攝像頭通過(guò)導(dǎo)線與所述圖像處理單元連接；
[0034] 所述圖像處理單元用于對(duì)所述攝像系統(tǒng)拍攝到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行顏色校正、對(duì)比度 增強(qiáng)、白平衡、測(cè)光模式及輪廓強(qiáng)調(diào)處理，最終通過(guò)所述L邸顯示器顯示出來(lái)。所述圖像處 理單元優(yōu)選方案為基于多DSP的在線可重構(gòu)數(shù)字圖像并行處理系統(tǒng)。
[0035] 所述照明系統(tǒng)采用大功率L邸作為光源，配合恒流源驅(qū)動(dòng)電路和聚光模組，將該 光源的光通量提高到1000流明W上，再通過(guò)多根導(dǎo)光束將該高亮度光源分流到多個(gè)支路 上，最后照射到患者腔內(nèi)組織上；多根導(dǎo)光束的設(shè)計(jì)一方面是模擬無(wú)影燈效果，在腔體內(nèi)產(chǎn) 生接近無(wú)影的效果，另一方面通過(guò)單根導(dǎo)光束輸出的光源照度在腔內(nèi)組織上的溫度遠(yuǎn)小于 41 度，W滿足 GB7906. 19-2000 的規(guī)定。
[0036] 優(yōu)選的，所述光源組件包括聚光模組，所述聚光模組包括四塊凸透鏡片、一塊紅外 濾光鏡片、精密隔圈、聚光模組外殼和后蓋，所述四塊凸透鏡片用于將LED的散光聚合成密 集的強(qiáng)光束，并通過(guò)所述紅外濾光鏡片濾除其中的紅外波長(zhǎng)；所述四塊凸透鏡片之間均設(shè) 有一精密隔圈；所述聚光模組外殼與后蓋采用螺紋連接，將所述精密隔圈和凸透鏡片固定 在內(nèi)腔中；在所述后蓋的相切面上有直通的螺紋孔，連接緊固后用頂緊螺絲將整個(gè)聚光模 組加固成一體。
[0037] 進(jìn)一步的，所述精密隔圈采用鉛合金材料制成，其表面均鍛有反光層。
[0038] 進(jìn)一步的，所述聚光模組外殼、后蓋W及四個(gè)精密隔圈均采用4044鉛合金材料制 成。
[0039] 優(yōu)選的，所述裝置還包括無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊模塊，該通訊模塊與所述圖像處理單元輸 出端連接，用于將所述圖像處理單元輸出的圖像信號(hào)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)向云端服務(wù)器傳輸圖像 數(shù)據(jù)。
[0040] 有益效果：
[0041] 1、首先在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化，避免了醫(yī)生佩戴頭燈和頭燈攝像的種種弊端。通過(guò)便 攜式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，所有配件均可W進(jìn)行快速接插件連接。攝像部分采用微型高清COMS傳感 器，可輕易深入切口內(nèi)部；同時(shí)根據(jù)光學(xué)原理設(shè)計(jì)非標(biāo)的專(zhuān)用導(dǎo)光束W及附屬設(shè)備，用來(lái)保 證光照的均勻性，基本實(shí)現(xiàn)了腔內(nèi)的全方位照明，達(dá)到了腔內(nèi)無(wú)影的效果。攝像臂W及光源 臂均可自由調(diào)整，使用靈活、固定牢靠。
[0042] 2、攝像處理部分采用高清圖像處理加強(qiáng)算法及多種優(yōu)化技術(shù)。通過(guò)圖像數(shù)據(jù)的采 集，圖像的重建（去馬賽克），運(yùn)用典型圖像處理算法（顏色校正、白平衡、輪廓強(qiáng)調(diào)、測(cè)光模 式、對(duì)比度增強(qiáng)）與化SU法血管識(shí)別算法，動(dòng)態(tài)多光譜技術(shù)相結(jié)合、增強(qiáng)細(xì)微血管與周?chē)M 織對(duì)比度效果；
[0043] 3、采用大功率恒流源技術(shù)代替W往的恒壓源控制，并加入PID閉環(huán)反饋實(shí)現(xiàn)冷光 源L邸的輸出穩(wěn)定，同時(shí)加載聚光模組，減小散光引起的光熱轉(zhuǎn)換，避免組件閉環(huán)內(nèi)的溫漂 差異，提高整體輸出光通量。
[0044] 4、集成錄制、WIFI、3G模塊端口，在錄制的同時(shí)可同步匹配現(xiàn)有的醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)技 術(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程會(huì)診、遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)視?？蒞對(duì)鄉(xiāng)鎮(zhèn)村在操作手術(shù)的過(guò)程中進(jìn)行同步指導(dǎo)W及保 存視頻用于術(shù)后研討學(xué)習(xí)交流使用，使鄉(xiāng)鎮(zhèn)村衛(wèi)生院在實(shí)踐中不斷積累正確的經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn) 單獨(dú)正確操作手術(shù)治療重癥患者的目的。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0045] 下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0046] 圖1為本發(fā)明的立體視圖，
[0047] 圖2為本發(fā)明光源組件示意圖，
[0048] 圖3為聚光模組結(jié)構(gòu)圖，
[0049] 圖4為聚光光路圖，
[0050] 圖5為PID閉環(huán)反饋系統(tǒng)控制框圖，
[0051] 圖6為YUV顏色校正算法流程圖，
[0052] 圖7為本發(fā)明各單元功能示意圖。
[0053] 圖中；1視頻輸入接口；2攝像組件；3可定型蛇形管；4高清CMOS微型攝像頭；5冷 光源接口；6導(dǎo)光束；7光源組件；8、10、14、17凸透鏡片；9、11、13、16為精密隔圈；12紅外 濾光鏡片；15聚光模組外殼；18頂緊螺絲；19后蓋；20導(dǎo)光束接口；21亮度值顯示界面；22 鍵盤(pán)；23LED顯示器；24WIFI模塊接口；2抓VI接口；26電源接口；27電源開(kāi)關(guān)。

【具體實(shí)施方式】
[0054] 參見(jiàn)圖7,如圖所示，一種用于獲取小切口深部手術(shù)中高質(zhì)量圖像的裝置，包括殼 體、L邸顯示器23、鍵盤(pán)22、照明系統(tǒng)、攝像系統(tǒng)和圖像處理單元。26為12V電源接口，27為 電源開(kāi)關(guān)，24為WIFI模塊接口；25為DVI接口，21為亮度值顯示界面。殼體右前方接口左 側(cè)為視頻輸入接口 1，可匹配攝像組件2進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)采集。
[00巧]照明系統(tǒng)包括光源組件7,光源組件7在所述殼體上設(shè)有一冷光源接口 5,該冷光 源接口 5連接有多根非標(biāo)專(zhuān)用導(dǎo)光束6,導(dǎo)光束6 W樹(shù)狀結(jié)構(gòu)分布，每根導(dǎo)光束6均獨(dú)立設(shè) 置于一根可定型蛇形管內(nèi)；目前圖中給出的結(jié)構(gòu)為一分四結(jié)構(gòu)。導(dǎo)光束6采用二重構(gòu)造， 纖芯采用具有高透光性能的特殊光學(xué)玻璃，外側(cè)的包層采用的是抗風(fēng)化性能強(qiáng)的玻璃。
[0056] 由上可知，本產(chǎn)品的攝像系統(tǒng)和照明系統(tǒng)均可自由活動(dòng)和固定，與醫(yī)生、患者均不 接觸，使醫(yī)生在診療時(shí)更加靈活。
[0057] 攝像系統(tǒng)包括一個(gè)由可定型蛇形管固定在殼體上的高清CMOS微型攝像頭4 (下稱 微型攝像頭4)，微型攝像頭4通過(guò)導(dǎo)線與圖像處理單元連接；采用高清CMOS微型攝像頭4， 比同類(lèi)CCD攝像傳感器的光敏感度要強(qiáng)，在相同光線的情況下亮度要高達(dá)2倍W上，同時(shí)可 定型蛇形管3可將攝像，微型攝像頭4在空間范圍內(nèi)定型。
[0058] 圖像處理單元用于對(duì)微型攝像頭4拍攝到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行顏色校正、對(duì)比度增 強(qiáng)、白平衡、測(cè)光模式及輪廓強(qiáng)調(diào)處理，最終通過(guò)L邸顯示器23顯示出來(lái)。圖像處理單元優(yōu) 選方案為基于多DSP的在線可重構(gòu)數(shù)字圖像并行處理系統(tǒng)。圖像處理單元包括單片機(jī)系統(tǒng) 和多個(gè)工業(yè)級(jí)GPU,由GPU和單片機(jī)系統(tǒng)協(xié)同工作來(lái)處理圖像處理的各個(gè)工作任務(wù)，單片機(jī) 系統(tǒng)和各GPU均采用現(xiàn)有技術(shù)，但對(duì)顏色校正算法進(jìn)行了優(yōu)化，在后面會(huì)詳細(xì)敘述。
[0059] 用于獲取小切口深部手術(shù)中高質(zhì)量圖像的裝置，還包括無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊模塊（如藍(lán) 牙模塊、Wifi模塊、2G/3G通訊模塊），用于將圖像處理單元輸出的圖像信號(hào)，本實(shí)施例采用 Wifi模塊，通過(guò)WIFI模塊接口 24連接無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，向云端服務(wù)器傳輸圖像數(shù)據(jù)。
[0060] 在光源性能上，光源組件7由內(nèi)部采用大功率LED, W往的恒壓源驅(qū)動(dòng)方案不能保 證LED亮度的一致性，并且影響LED的可靠性和壽命，因此我們采用恒流源驅(qū)動(dòng)，為了避免 使用純硬件恒流下的元器件精度偏差造成的亮度偏差，加入基于DSP采用PID算法形成閉 環(huán)反饋，保證了 L邸的光照強(qiáng)度和輸出精度。同時(shí)，加入人機(jī)交互界面4和控制按鍵3,可根 據(jù)不同腔體環(huán)境和對(duì)象進(jìn)行亮度的調(diào)整。
[0061] 參看圖5,為本PID反饋控制的系統(tǒng)控制框圖，I為給定的電流數(shù)值量，i為實(shí)際的 電流信號(hào)，通過(guò)DSP芯片AD端口通過(guò)采樣得到的實(shí)際電流數(shù)值量IA，EI為設(shè)定值和實(shí)際值 的偏差值，通過(guò)PID對(duì)反饋控制系統(tǒng)的偏差值進(jìn)行運(yùn)算，因?yàn)椴蓸又芷诜浅６?，用求和代?積分，差商代替微商，使PID算法離散化，從而由微分方程變成差分方程。
[0062] PID算法控制子程序?yàn)椋?br> [0063]

【權(quán)利要求】
1.獲取小切口深部手術(shù)中高質(zhì)量圖像的方法，其特征在于包括以下步驟： 首先，采用固定式手術(shù)照明攝像設(shè)備進(jìn)行近距離拍攝，所述手術(shù)照明攝像設(shè)備具有高 清CMOS微型攝像頭和高亮度冷光源，所述高清CMOS微型攝像頭及高亮度冷光源均采用可 定型蛇形管進(jìn)行固定，便于深入患者切口內(nèi)部進(jìn)行照明和攝像，保證了腔內(nèi)組織的圖像足 夠清晰；采用固定式攝像設(shè)備，圖像穩(wěn)定，不會(huì)產(chǎn)生晃動(dòng)，采用可定型蛇形管，可進(jìn)行近距離 照明和攝像，避免出現(xiàn)因攝像距離過(guò)遠(yuǎn)，造成圖像清晰度差，亮度低的問(wèn)題； 其次，對(duì)所述圖像進(jìn)行校正與優(yōu)化：包括顏色校正、對(duì)比度增強(qiáng)、白平衡、測(cè)光模式、輪 廓強(qiáng)調(diào)，所述顏色校正是基于YUV顏色空間的四鄰域多項(xiàng)式回歸法，步驟如下：①將攝像頭 采集到的RGB信號(hào)數(shù)值按照下式轉(zhuǎn)換成YUV的數(shù)值，通過(guò)排除Y對(duì)U、V色差信號(hào)進(jìn)行多項(xiàng) 式回歸法擬合，參照標(biāo)準(zhǔn)色卡，最后獲得校正系數(shù)矩陣A : '71「0.3 0.59 0.11]「， U - -0.15 -0.29 0.44 · G v\ [ 0.51 -0.52 -O.O95J [ff ②根據(jù)多項(xiàng)式回歸法，通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)色卡電子鏡成像的u、V、UV的線性組合，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)色 卡的標(biāo)準(zhǔn)的分量進(jìn)行擬合，具體表達(dá)式如下： + ?γ^/V 1 ~ αι^ + α2?^+ a23UF > ~ a^UV 上式的矩陣形式為： X = AW 其中X是取標(biāo)準(zhǔn)色卡的各色塊的標(biāo)準(zhǔn)u、V、UV分量構(gòu)成3 X 24維矩陣： ^01 --' ^24 ^ · · ^024 U、 UVp …UV似· W是標(biāo)準(zhǔn)色卡電子鏡實(shí)際成像測(cè)得的U、V、UV分量構(gòu)成3x24維矩陣： Un Un "/24 W= νΛ Vn ··· FI24 υνη UVn …UVM . 由最小二乘法原理推導(dǎo)得： A = X · ffT · (ff · ffT)； 矩陣A即所求的模型參數(shù)，其中，上標(biāo)T表示矩陣轉(zhuǎn)置，上標(biāo)-1表示矩陣的逆，A是維 數(shù)為3x3的轉(zhuǎn)換系數(shù)矩陣： r an an "13、 γ Ka3\ a32 a33 y 由所述矩陣A計(jì)算獲得校正過(guò)的U、V、UV分量； ③ 對(duì)Y亮度信號(hào)采用四領(lǐng)域方法處理：設(shè)定i為行，j為列，四鄰域坐標(biāo)即（i，j)、 (i，j+1)、（i+1，j)、（i+1、j+1)，求出這四個(gè)像素的平均R、G、B的數(shù)值，按照上述RGB與YUV 數(shù)值的轉(zhuǎn)換公式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得出Y亮度分量的四個(gè)像素的平均值； ④ 通過(guò)所述校正過(guò)的U、V、UV分量，再通過(guò)反向轉(zhuǎn)換公式求得相應(yīng)的RGB值，再運(yùn)用現(xiàn) 有的編碼算法把8位的R、G、B中的每路基色信號(hào)數(shù)據(jù)，通過(guò)最小轉(zhuǎn)換編碼為包含行場(chǎng)同步 信息、時(shí)鐘信息、數(shù)據(jù)DE、糾錯(cuò)信息在內(nèi)的10位數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)DC平衡后，最終通過(guò)LED顯示屏 顯示出來(lái)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述獲取小切口深部手術(shù)中高質(zhì)量圖像的方法，其特征在于：所述 步驟④中，所述10位數(shù)據(jù)采用差分傳輸，一路通過(guò)LED顯示屏顯示，另一路通過(guò)數(shù)字視頻接 口輸出到通信網(wǎng)絡(luò)的云端服務(wù)器上。
3. -種用于獲取小切口深部手術(shù)中高質(zhì)量圖像的裝置，其特征在于：包括殼體、LED顯 示器、鍵盤(pán)、照明系統(tǒng)、攝像系統(tǒng)和圖像處理單元，其中所述照明系統(tǒng)包括光源組件，所述光 源組件在所述殼體表面設(shè)有一冷光源接口，該冷光源接口連接有多根導(dǎo)光束，每根所述導(dǎo) 光束均獨(dú)立設(shè)置于一根可定型蛇形管內(nèi)； 所述攝像系統(tǒng)包括一個(gè)由可定型蛇形管固定在所述殼體上的高清CMOS微型攝像頭， 所述微型攝像頭通過(guò)導(dǎo)線與所述圖像處理單元連接； 所述圖像處理單元用于對(duì)所述攝像系統(tǒng)拍攝到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行顏色校正、對(duì)比度增 強(qiáng)、白平衡、測(cè)光模式及輪廓強(qiáng)調(diào)處理，最終通過(guò)所述LED顯示器顯示出來(lái)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述一種用于獲取小切口深部手術(shù)中高質(zhì)量圖像的裝置，其特征 在于：所述光源組件包括聚光模組，所述聚光模組包括四塊凸透鏡片、一塊紅外濾光鏡片、 精密隔圈、聚光模組外殼和后蓋，所述四塊凸透鏡片用于將LED的散光聚合成密集的強(qiáng)光 束，并通過(guò)所述紅外濾光鏡片濾除其中的紅外波長(zhǎng)；所述四塊凸透鏡片之間均設(shè)有一精密 隔圈；所述聚光模組外殼與后蓋采用螺紋連接，將所述精密隔圈和凸透鏡片固定在內(nèi)腔中； 在所述后蓋的相切面上有直通的螺紋孔，連接緊固后用頂緊螺絲將整個(gè)聚光模組加固成一 體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述一種用于獲取小切口深部手術(shù)中高質(zhì)量圖像的裝置，其特征在 于：所述精密隔圈采用鋁合金材料制成，其表面均鍍有反光層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述一種用于獲取小切口深部手術(shù)中高質(zhì)量圖像的裝置，其特 征在于：所述聚光模組外殼、后蓋以及四個(gè)精密隔圈均采用4044鋁合金材料制成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3-5任一項(xiàng)所述一種用于獲取小切口深部手術(shù)中高質(zhì)量圖像的裝置， 其特征在于：所述裝置還包括無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊模塊，該通訊模塊與所述圖像處理單元輸出端 連接，用于將所述圖像處理單元輸出的圖像信號(hào)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)向云端服務(wù)器傳輸圖像數(shù) 據(jù)。
【文檔編號(hào)】A61B1/313GK104224106SQ201410534860
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月12日
【發(fā)明者】傅強(qiáng), 沈愛(ài)宗, 葛建軍, 曾國(guó)華, 龍萍, 馬骙 申請(qǐng)人:合肥德銘電子有限公司