内窥镜曝光控制方法及内窥镜与流程

1.本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种内窥镜曝光控制方法及内窥镜。


背景技术：

2.通用技术领域中多采用内窥镜对患者的消化系统进行检测，为了摄取消化系统内部清晰的画面以分析病灶，现有技术中通常将影像设备及配套的照明设备设置于内窥镜的端部，并将内窥镜放入患者体内，以使其跟随消化系统的运动进行检测，在此过程中内窥镜会受到消化道内壁的挤压，影像设备和照明设备不可避免地抵靠在内壁上，如此导致拍摄的画面中出现局部欠曝光且另一局部过曝光的“阴阳图”现象，以及画面示出的病理状况不清晰等问题，同时由于照明设备内部设置的光源具有发散性，单个光源会影响整张图像的亮度数据，因此如何在考虑光源发散特性的前提下，避免曝光不均匀、病灶拍摄不清晰等状况，成为一个亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的之一在于提供一种内窥镜曝光控制方法，以解决现有技术中内窥镜拍摄出的画面曝光不均匀，检测的病例状况不清晰的技术问题。
4.本发明的目的之一在于提供一种内窥镜。
5.为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种内窥镜曝光控制方法，包括：驱动n个光源分别以n个预设曝光值进行照明，并获取检测图像；n≥2；将所述检测图像划分为m个区域，计算得到对应各所述区域的m个检测亮度值；m≥2；根据预设的各所述光源对各所述区域的照明辐射程度，以及所述预设曝光值，计算得到m个标准亮度值；利用所述检测亮度值校准所述标准亮度值，对应生成m个校准亮度方程；其中，所述校准亮度方程包括待确定的校准曝光值；将所述校准亮度方程逼近预设的目标亮度值，更新并存储所述校准曝光值；驱动所述n个光源分别对应按照所述校准曝光值照明，并获取校准图像。
6.作为本发明一实施方式的进一步改进，所述预设曝光值配置为具有线性变化，且满足：ej＝kj×
e0；其中，j＝1,2,...,n，ej为第j个光源的所述预设曝光值，kj为第j个光源的线相关系数，e0为曝光精度值。
7.作为本发明一实施方式的进一步改进，所述方法还包括：驱动所述n个光源其中之一以所述曝光精度值作为预设曝光值进行照明，且保持其他(n-1)个光源为熄灭状态；在预设的l个距离值下获取l张区域标定图像；l≥2；将所述l张区域标定图像分别划分为所述m个区域，分析各所述区域的亮度值，并计算所述光源对各所述区域在l个距离值范围内亮度贡献值的平均值，得到m个亮度贡献均值；迭代驱动所述其他(n-1)个光源单独以所述曝光精度值作为预设曝光值进行照明，计算得到n
×
m个亮度贡献均值；所述方法具体包括：根据所述亮度贡献均值以及所述预设曝光值，生成m个标准亮度值。
8.作为本发明一实施方式的进一步改进，所述亮度贡献均值满足：
其中，i＝1,2,...,m，j＝1,2,...,n，l＝1,2,...,l，为第j个光源对第i区域的亮度贡献均值，z(l)为第l个距离值，w
ji
(z(l)|e0)为在距离z(l)下第j个光源在对第i区域的亮度贡献值。
9.作为本发明一实施方式的进一步改进，所述方法具体包括：根据所述亮度贡献均值以及所述预设曝光值对应的线相关系数，计算得到m个标准亮度值；所述标准亮度值满足：其中，f
it
为所述标准亮度值；根据所述检测亮度值和所述标准亮度值的商，计算校准参数，并利用所述校准参数校准所述标准亮度值，对应生成m个校准亮度方程；其中，所述校准参数满足：hi＝fi/f
it
，hi为所述校准参数，fi为所述检测亮度值；所述校准亮度方程为：所述k
′j为校准曝光值对应的校准相关系数。
10.作为本发明一实施方式的进一步改进，所述方法具体包括：利用最优化方法将所述校准亮度方程逼近预设的目标亮度值；其中，所述最优化方法配置为根据公式进行校准，所述f
i0
为所述目标亮度值；更新所述校准相关系数，并根据更新后的校准相关系数和所述曝光精度值计算得到所述校准曝光值。
11.作为本发明一实施方式的进一步改进，所述方法还包括：驱动所述n个光源其中之一以所述曝光精度值作为预设曝光值进行照明，且保持其他(n-1)个光源为熄灭状态；在预设的l个距离值下获取l张区域标定图像；l≥2；将所述l张区域标定图像分别划分为所述m个区域，分析各所述区域的亮度值，并根据所述l个距离分别对应的预设权重，计算所述光源对各所述区域在l个距离值范围内的亮度贡献值的加权均值，得到m个亮度贡献加权值；迭代驱动其他(n-1)个光源单独以所述曝光精度值作为预设曝光值进行照明，计算得到n
×
m个亮度贡献加权值；所述方法具体包括：根据所述亮度贡献加权值以及所述预设曝光值，生成m个标准亮度值。
12.作为本发明一实施方式的进一步改进，所述亮度贡献加权值满足：其中，i＝1,2,...,m，j＝1,2,...,n，l＝1,2,...,l，为第i个光源对第j区域的亮度贡献加权值，z(l)为第l个距离值，w
ji
(z(l)|e0)为在距离z(l)下第j个光源在对第i区域的亮度贡献值，α
l
为第l个距离对应的所述预设权重，且满足
13.作为本发明一实施方式的进一步改进，所述区域的数量m配置为9，且位于所述检测图像中心的区域面积大于所述检测图像中其他区域的面积；所述光源的数量n配置为4；所述预设曝光值和所述校准曝光值配置为所述内窥镜的曝光时间和曝光增益的积；所述方法还包括：调整所述曝光时间和所述曝光增益中至少其一，驱动所述n个光源分别对应按照所述校准曝光值照明，并获取校准图像。
14.为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种内窥镜，所述内窥镜搭载上述任一种技术方案所述的内窥镜曝光控制方法进行曝光控制。
15.与现有技术相比，本发明提供的内窥镜曝光控制方法，通过一次拍摄步骤获取检
测图像后，将检测图像划分成多个区域，并根据多个光源对所述多个区域的照明辐射程度，计算得到标准亮度值后，将校准后的标准亮度值逼近目标亮度值，从而获得标准曝光值以应用于内窥镜中，如此，能够将检测画面中的亮度值转化为带有光源曝光值这一变量的方程，进而计算得到符合目标亮度值的曝光值，由于各个光源计算得到的曝光值存在差异，因此能够实现各向异性曝光控制方法，在考虑不同光源对不同区域照明辐射强度不同的前提下，防止“阴阳图”现象和病灶拍摄不清晰等问题。
附图说明
16.图1是本发明一实施方式中内窥镜的结构示意图。
17.图2是本发明一实施方式中内窥镜的结构原理图。
18.图3是本发明一实施方式中内窥镜中部分元器件的触发电平波形示意图。
19.图4是本发明一实施方式中内窥镜曝光控制方法的步骤示意图。
20.图5是本发明一实施方式中执行内窥镜曝光控制方法时产生的检测图像的结构示意图。
21.图6是本发明另一实施方式中内窥镜曝光控制方法的部分步骤示意图。
22.图7是本发明另一实施方式中内窥镜曝光控制方法的另一部分步骤示意图。
23.图8是本发明另一实施方式中执行内窥镜曝光控制方法时的内窥镜的结构示意图。
24.图9是本发明另一实施方式中内窥镜曝光控制方法的第一实施例的部分步骤示意图。
25.图10是本发明另一实施方式中内窥镜曝光控制方法的第一实施例的一具体示例的部分步骤示意图。
26.图11是本发明再一实施方式中内窥镜曝光控制方法的部分步骤示意图。
27.图12是本发明再一实施方式中内窥镜曝光控制方法的另一部分步骤示意图。
28.图13是本发明又一实施方式中内窥镜曝光控制方法的步骤示意图。
具体实施方式
29.以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
30.需要说明的是，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”、“第七”、“第八”、“第九”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
31.用于检测人体内病灶情况并输出影像数据等检测数据的设备，通常配置为内窥镜，特别是具有特殊形状且易于患者吞服的胶囊内窥镜装置。人体内消化系统屏蔽外界环境光，需要在内窥镜中设置用于提供照明的光源，以获取清晰可见的检测图像，所述光源优选为4至6个led灯，为图像传感器提供充足的光照。但是，若多个光源配置为具有相同的光
照程度，则会导致“阴阳图”等现象的产生，尤其在内窥镜运动于狭窄肠道内或贴近消化系统任意内壁时，检测图像曝光不均匀的现象则会更明显。因此，为了解决上述问题，有必要将不同光源配置为以不同程度驱动，以形成各向异性曝光效果，并根据内窥镜当前检测图像或位态情况进行动态适应性调整。
32.本发明一实施方式提供一种内窥镜10，搭载一种内窥镜曝光控制方法进行曝光控制，如图1所示，包括壳盖11、壳身12、摄像部111和至少两个光源112。所述壳盖11优选配置为透光材料，以使摄像部111足以发射并接收检测信号以形成检测图像，并使光源112发出的光线能够穿过并为摄像部111的检测信号提供光照。具体地，壳盖11可以配置为光滑透明材质。壳盖11设置于壳身12至少一端部，壳盖11和壳身12组装后至少围设形成一腔体，摄像部111和光源112设置于该腔体靠近壳盖11一侧。优选地，壳盖11配置为半球形壳体，且设置于壳身12的两端，壳身12配置为圆筒状，以使内窥镜具有易于吞服的胶囊形外观。所述检测信号和所述光线方向优选配置为，至少大致相互平行且沿远离壳身12方向向外发射，以使光束和所述检测图像上各个部位具有一定对应关系。
33.所述腔体内还可以设置有主控部13，主控部13可以分别与摄像部111和光源112连接并配置为执行所述内窥镜曝光控制方法，以使内窥镜在靠近消化道内壁100时，适应性调节不同光源112的曝光程度。例如，降低靠近消化道内壁100一侧光源112的曝光程度，和/或提高远离消化道内壁100一侧光源112的曝光程度。
34.结合图1和图2所示，内窥镜除了可以包括上述影像部111和光源112以外，还可以进一步包括主控模块131等部件，主控模块131的相关部件用于执行所述内窥镜曝光控制方法，可以定义为归属于前述主控部13，也可以与前述主控部13独立设置。在此种实施方式中，主控部13可以用于实现曝光控制以外的其他功能，诸如图像数据分析、量化参数计算等。
35.主控模块131包括影像触发模块132和照明触发模块133，在执行所述内窥镜曝光控制方法后，主控模块131可以选择性地通过影像触发模块132和照明触发模块133，分别控制影像部111和光源112触发。优选地，如图1、图2和图3所示，在一种实施方式中，光源112具体包括第一光源1121、第二光源1122、第三光源1123以及第四光源1124，影像部111的触发时长可以配置为大于上述光源112其中任一的触发时长，且影像部111的触发开始时间可以配置为先于上述光源112其中任一的触发开始时间，从而采集到多情况下更为完整的检测图像。
36.此外，光源112的曝光程度可以通过调整曝光时间和曝光增益等参数实现。在本实施方式中，优选采用延长和缩短曝光时间达到曝光调整的效果。例如，可以将靠近消化道内壁100的第二光源1122和第四光源1124配置为具有较短的曝光时间，并将远离消化道内壁100的第一光源1121和第三光源1123配置为具有较长的曝光时间。在一些实施方式中，还可以通过调整光源112的曝光强度，具体地，调整通过光源112的电流大小，来影响所述曝光增益参数值，进而达到曝光程度调整的效果。
37.继续如图2所示，内窥镜还可以进一步包括图像处理模块134、数据处理模块135、存储模块136和通信模块137。其中，图像处理模块134用于接收检测图像、对检测图像进行区域划分，并计算对应各区域的检测亮度值；数据处理模块135用于调用照明辐射程度和预设曝光值计算得到标准亮度值，利用检测亮度值校准标准亮度值对应生成校准亮度方程，
将校准亮度方程逼近预设的目标亮度值，以及更新并存储校准曝光值；存储模块136用于存储预设的照明辐射程度以供数据处理模块135的调用，以及缓存计算过程中的中间数据；通信模块137用于将曝光控制过程中生成的数据以及相关检测图像、校准图像发送至外部设备以供监控和接收指令。
38.本发明一实施方式提供一种内窥镜曝光控制方法，可以是搭载于上述任何一种技术方案提供的内窥镜中，也可以是搭载于用于控制内窥镜曝光的其他设备中。如图4所示，内窥镜曝光控制方法可以包括下述步骤。
39.步骤31，驱动n个光源分别以n个预设曝光值进行照明，并获取检测图像。
40.步骤32，将检测图像划分为m个区域，计算得到对应各区域的m个检测亮度值。
41.步骤33，根据预设的各光源对各区域的照明辐射程度，以及预设曝光值，计算得到m个标准亮度值。
42.步骤34，利用检测亮度值校准标准亮度值，对应生成m个校准亮度方程。
43.步骤35，将校准亮度方程逼近预设的目标亮度值，更新并存储校准曝光值。
44.步骤36，驱动n个光源分别对应按照校准曝光值照明，并获取校准图像。
45.其中，n≥2；m≥2；所述校准亮度方程包括待确定的校准曝光值。
46.光源驱动照明后，内窥镜中用于执行拍摄的部件，得以在当前光照条件下获得检测图像，在光源的光束大致沿拍摄装置信号传输方向向外发射的情况下，光源的曝光程度会影响检测图像中不同区域的亮度，从而也影响了检测图像的成像质量。默认状态下，n个光源可能以n个相同的预设曝光值进行照明，也可能以n个至少部分不同的预设曝光值进行照明，在对检测图像划分形成m个区域后，m个区域的亮度都会受到单个光源的照明辐射程度的影响，对应地，每个区域的亮度会受到所有光源的照明辐射程度的综合影响。
47.举例而言，如图5所示，执行内窥镜曝光控制方法过程中某一时刻会生成一检测图像1110，在一种实施方式中，区域的数量m可以配置为9，对应则产生第一区域q1、第二区域q2、第三区域q3、第四区域q4、第五区域q5、第六区域q6、第七区域q7、第八区域q8以及第九区域q9。此时，若光源的数量n配置为偶数，且关于该检测图像1110上纵向延伸的对称轴对称设置，则每个光源会影响上述所有区域的亮度，并且，位于左侧的区域例如第四区域q4会更大程度地受到同样位于左侧的光源的影响，位于右侧的区域例如第六区域q6会更大程度地受到位于右侧的光源的影响。若将光源的数量n配置为4或更多，且具有较为特殊的排列形式，例如分别设置于第一区域q1和位于中心的第五区域q5交界(交点)处、第三区域q3和第五区域q5的交界处、第七区域q7和第五区域q5的交界处以及第九区域q9和第五区域q5的交界处，则会具有更为复杂的照明辐射影响情况。
48.一方面，为了达到更好的成像效果，降低对亮度调节的敏感程度，防止不必要的反复调节，可以将位于中心的第五区域q5的面积配置为大于检测图像1110中其他区域的面积。当然，在着重考虑亮度调节效果的工况下，或可接受的误差范围允许上述问题存在的实施方式中，同样可以对上述各区域执行均等划分。
49.另一方面，上述照明辐射程度情况的复杂导致最终检测图像成像效果差，主要归结于内窥镜上的光源在不同位态下的照明辐射程度不同，对于单个光源而言，其与例如消化系统内壁的障碍物之间距离的关系会导致对不同区域的照明辐射程度不同，照明辐射程度影响检测图像对应区域的亮度和曝光程度，从而，需要先行判断内窥镜当前位态下检测
图像的亮度情况，并与理想状态下的亮度情况进行比较，调取并控制光源调整至合适的照明辐射程度。
50.照明辐射程度反映在光源侧表征其在一种曝光值设定下对各个区域亮度的影响，单个区域受到全部光源的照明辐射呈现一种亮度，若定义该对应不同区域不同的理论亮度值为标准亮度值，则该标准亮度值具有m个。基于各光源对各区域的照明辐射程度已知，且预设曝光值也已知的前提，可以求得当前曝光状态下，在不考虑内窥镜位态影响时，对应每个区域的标准亮度值。进一步地，由于检测图像中实际的检测亮度值才是图像实际的素质，检测亮度值受到内窥镜位态影响而与理想状态下的标准亮度值具有偏差，因此，可以用检测亮度值校准标准亮度值，或更具体地，用标准亮度值形成检测亮度值的表达式，从而，检测亮度值中受到曝光值、照明辐射程度影响的因子，与检测亮度值中受到位态影响的因子被拆分和量化，再进一步设定其中的曝光值为待确定的校准曝光值，如此形成对应不同区域的不同校准亮度方程。
51.其中，所述校准亮度方程中的因变量为单个区域的待调整检测亮度，已知参量为表征所述检测亮度和标准亮度之间差异的参数或关系式，自变量为待确定的、可以是对应不同光源具有多个的校准曝光值。如此，可以通过调整校准亮度方程的自变量，使因变量无线逼近目标亮度值，实现对应区域亮度保持在合适范围内的目的，从而求解获得一个或多个校准曝光值，通过控制光源使用校准曝光值替换所述预设曝光值进行照明，以使校准图像各区域亮度达到预期亮度。
52.需要说明地，上述预设的目标亮度值，可以是一个确定的数值，也可以是在确定的数值基础上，上下浮动预设允许误差值后生成的目标亮度范围，如此，也可以将最终的校准图像上各区域的亮度配置为均匀。上述照明辐射程度，可以是针对各光源对各区域的照明辐射情况经过有限次实验预设的，也可以是根据光源与区域的对应关系，或光源位置与区域表征实际位置的相对位置关系(例如距离)拟合的函数计算得到的，其形式可以是离散的数据、拟合的函数式或搭建好能够被调用的数据库。可见，本发明并不限制照明辐射程度的预设方式及具体形式，足以生成脱离于检测亮度值以外的理想状态下的标准亮度值的任何方式或形式，均涵盖于本发明的保护范围内。
53.进一步地，在一种具体实施方式中，所述预设曝光值配置为具有线性变化，且满足：ej＝kj×
e0；其中，j＝1,2,...,n，ej为第j个光源的所述预设曝光值，kj为第j个光源的线相关系数，e0为曝光精度值。如此，可以通过调整线相关系数kj形成光源的多个档位，并通过调整曝光精度值e0大小，来控制全局调整范围和调整精度，同时，以曝光精度值e0作为标定和检测步骤的起始曝光值，能够使调节过程中曝光程度呈阶梯式地递增。
54.本发明另一实施方式提供一种内窥镜曝光控制方法，如图6和图7所示，具体可以包括下述步骤。
55.步骤21，驱动n个光源其中之一以曝光精度作为预设曝光值进行照明，且保持其他(n-1)个光源为熄灭状态。
56.步骤22，在预设的l个距离值下获取l张区域标定图像。
57.步骤23，将l张区域标定图像分别划分为m个区域，分析各区域的亮度值，并计算光源对各区域在l个距离值范围内的亮度贡献值的平均值，得到m个亮度贡献均值。
58.步骤24，迭代驱动其他(n-1)个光源单独以曝光精度值作为预设曝光值进行照明，
计算得到n
×
m个亮度贡献均值。
59.步骤31，驱动n个光源分别以n个预设曝光值进行照明，并获取检测图像。
60.步骤32，将检测图像划分为m个区域，计算得到对应各区域的m个检测亮度值。
61.步骤33’，根据亮度贡献均值以及预设曝光值，生成m个标准亮度值。
62.步骤34，利用检测亮度值校准标准亮度值，对应生成m个校准亮度方程。
63.步骤35，将校准亮度方程逼近预设的目标亮度值，更新并存储校准曝光值。
64.步骤36，驱动n个光源分别对应按照校准曝光值照明，并获取校准图像。
65.其中，l≥2。
66.步骤21至步骤24揭示了内窥镜在投入使用之前进行的标定过程，此过程可以在人体内选取检测图像曝光均匀的状态下进行，也可以是在体外预先标定后再投入使用。当然，在一些实施方式中，可能会将前者定义为包含于所述内窥镜投入使用的过程中，不过，不管基于上述何种定义方式，均不影响本发明的实现。
67.对于在体外标定的实施方式而言，如图8所示，优选采用漫散射平板14作为参照物进行，所述漫散射平板14进一步优选配置为与消化道粘膜表面反射系数近似的粉红色乳胶或其他模拟材料。在测试过程中，优选将内窥镜10设置为，以保持其长度延伸方向垂直于漫散射平板14的姿态进行标定，或将内窥镜10设置为，以保持摄像部111的平均探测信号和光源112的平均光束垂直于漫散射平板14的姿态进行。考虑到光源逐个驱动并按照曝光精度值e0照明会影响各个区域的亮度情况，对于光源rj,j＝1,2,...,n，在某一检测距离值z下，qi,i＝1,2,...,m区域的平均亮度可以定义为w
ji
＝w
ji
(z|e0)，该平均亮度w
ji
可以用于表征光源rj在检测距离值z下对区域qi的亮度贡献值。
68.此外，值得强调地，本发明所称检测距离值z，优选定义为内窥镜10的壳体与漫散射平板14以及消化系统内其他组织之间的距离，当然，由于检测图像是在摄像部111一侧成像的，检测距离值z相较于实际的成像距离值z’而言，通常包括设置于摄像部111外部的壳体与摄像部111之间的距离差。因此，在通过对检测图像分析得到检测距离值z的实施方式中，还可以包括：根据检测亮度值分析得到成像距离值z’，并根据成像距离值z’以及摄像部与内窥镜壳体的间距的差值，计算得到检测距离值z。
69.步骤23中对区域标定图像进行划分的方式，优选与步骤31中的划分方式保持一致，从而可以有倾向地调整某个区域的亮度值为最佳。所述亮度贡献数据组可以是以表格或数据矩阵形式进行预存的，也可以是拟合生成的针对单个光源的亮度变化曲线的形式。对于前一种实施方式，单个光源相对于一个亮度贡献数据组而言，平均亮度表达式中w
ji
＝w
ji
(z|e0)中的j数值恒定，检测距离值z按照预设步长调整，共计可以有所述l个，i值对应指向区域标定图像中的某个区域，在此种定义下，对于第一区域q1在第一距离z(1)下仅由第一光源照明形成的亮度贡献值可以表示为w
11
＝w
11
(z(1)|e0)。拓展而言，对于任意第i区域qi在第l距离z(l)下仅由第j光源照明形成的亮度贡献值可以表示为w
ji
＝w
ji
(z(l)|e0),l＝1,2,...,l。在一种优选的实施方式中，变化的检测距离值z的补偿可以选取2-10mm，总体范围可以控制在0-30mm。
70.由于上述过程存在三个可变化的参量，分别是光源的选取、区域的选取以及距离值的调整，因此在上述过程中，可以调整距离值得到特定光源对特定区域的亮度贡献数据，并求取由此产生的多个亮度贡献数据的均值，以直接或经过处理后作为标准亮度值计算的
基础。
71.基于此，在一种具体实施方式中，所述亮度贡献均值可以配置为满足：其中，i＝1,2,...,m，j＝1,2,...,n，l＝1,2,...,l，为第j个光源对第i区域的亮度贡献均值，z(l)为第l个距离值，w
ji
(z(l)|e0)为在距离z(l)下第j个光源在对第i区域的亮度贡献值。如此，可以计算在l个不同距离下第j个光源对第i区域的多个亮度贡献值w
ji
＝w
ji
(z(l)|e0),l＝1,2,...,l的均值，并以此作为不同检测距离下，第j个光源对第i区域的统一的亮度贡献值，可以大幅减小计算量，并一定程度上保证计算准确性。对于单个光源而言，共计会得到m
×
l个亮度贡献值w
ji
，求取平均值后则对应得到m个亮度贡献均值
72.进一步迭代，并对其他(n-1)个光源分别执行步骤21至步骤24的操作后，共计得到n组对应不同光源亮度贡献均值数组，每个数组分别具有m个亮度贡献均值从而共计形成n
×
m个亮度贡献均值而根据步骤33’，检测过程中，每个区域对应所有光源的亮度贡献均值已知，光源用以提供照明的预设曝光值ej已知，亮度贡献均值虽然在标定过程中对应曝光精度值e0，但在预设曝光值ej与曝光精度值e0之间具有线性关系的实施方式中，即使检测过程中预设曝光值ej并不采用曝光精度值e0，也能够计算得到此时对应的亮度贡献均值因而在亮度贡献均值和预设曝光值ej均已知的情况下，可以同样基于线性关系计算得到对应m个区域的m个标准亮度值。
73.本发明另一实施方式提供一种内窥镜曝光控制方法的第一实施例，如图6和图9所示，具体可以包括下述步骤。
74.步骤21，驱动n个光源其中之一以曝光精度作为预设曝光值进行照明，且保持其他(n-1)个光源为熄灭状态。
75.步骤22，在预设的l个距离值下获取l张区域标定图像。
76.步骤23，将l张区域标定图像分别划分为m个区域，分析各区域的亮度值，并计算光源对各区域在l个距离值范围内的亮度贡献值的平均值，得到m个亮度贡献均值。
77.步骤24，迭代驱动其他(n-1)个光源单独以曝光精度值作为预设曝光值进行照明，计算得到n
×
m个亮度贡献均值。
78.步骤31，驱动n个光源分别以n个预设曝光值进行照明，并获取检测图像。
79.步骤32，将检测图像划分为m个区域，计算得到对应各区域的m个检测亮度值。
80.步骤331’，根据亮度贡献均值以及预设曝光值对应的线相关系数，计算得到m个标准亮度值。
81.步骤34’，根据检测亮度值和标准亮度值的商，计算校准参数，并利用校准参数校准标准亮度值，对应生成m个校准亮度方程。
82.步骤35，将校准亮度方程逼近预设的目标亮度值，更新并存储校准曝光值。
83.步骤36，驱动n个光源分别对应按照校准曝光值照明，并获取校准图像。
84.其中，所述标准亮度值满足：f
it
为所述标准亮度值；所述校准参数满足：hi＝fi/f
it
，hi为所述校准参数，fi为所述检测亮度值；所述校准亮度方程为：
所述k
′j为校准曝光值对应的校准相关系数。
85.本实施方式中提供了新的步骤331’，充分利用了上文对于线相关系数kj的配置，区别于其他实施方式中，将待确定的校准曝光值ej′
作为整体被计算得到，本实施方式中利用内窥镜中光源配置为以曝光精度值e0作为基础曝光值，并在此之上设置多个档位进行倍数增加的特点，将预设曝光值ej对应的线相关系数k
′j作为标准亮度值计算基础，直接计算校准曝光值e
′j对应的校准相关系数k
′j，并以校准相关系数k
′j调整对应光源的档位，具有提升调整效率、简化算法步骤的效果。
86.此外，考虑到随着距离值z的增大，单个光源对单个区域实际的亮度贡献值会逐渐减小，基于此，将亮度贡献均值等价于内窥镜在一个等效距离z
eff
处，内窥镜上的该光源对该区域的亮度贡献，那么当内窥镜与消化道内壁的实际距离大于该等效距离z
eff
时，则会形成实际亮度贡献值小于亮度贡献均值的情况，导致校准相关系数k
′j计算值偏小。对应地，当实际距离小于该等效距离z
eff
时，则会形成实际亮度贡献值大于亮度贡献均值的情况，导致校准相关系数k
′j计算值偏大。
87.为了能够充分利用亮度贡献均值表达实际的检测亮度值fi(或反映实际亮度情况)，可以直接计算检测亮度值fi和标准亮度值f
it
的商，以此形成随检测距离大小变化的校准参数hi，并以该校准参数hi和标准亮度值f
it
共同形成校准亮度方程，从而等效地将检测亮度值拆分成为跟随曝光和亮度贡献情况变化的标准亮度值f
it
，以及跟随检测距离情况变化的校准参数hi两部分，如此实现技术效果。
88.具体地，当实际距离大于该等效距离z
eff
时，计算得到的校准参数hi《1，起到了缩小权重的目的，对应地，当实际距离小于该等效距离z
eff
时，计算得到的校准参数hi》1，起到了增大权重的目的。
89.当然，上述对检测亮度值的定义，均模糊地将第i区域统归为具有一个检测亮度值fi，在一种细化的实施方式中，上述方案可以通过采集第i区域上多个点的检测亮度值并求取均值得到，也可以采集第i区域中心位置的像素的检测亮度值并以此作为该区域的整体检测亮度值fi。
90.可以理解地，步骤331’的设置并不必然影响步骤34’的实现，步骤34’直接利用检测亮度值fi和标准亮度值f
it
进行除法运算求得商值，并不必然要求光源的曝光值以曝光精度值e0为步长线性变化。在不搭配步骤331’的实施方式中，所述校准参数同样可以配置为满足：hi＝fi/f
it
，所述标准亮度值f
it
在不进行线相关系数kj提取的情况下可以配置为满足：
[0091][0092][0093]
其中，是对应预设曝光值计算得到的亮度贡献均值，本发明并不限定此处计算的方式，可以是针对预设曝光值ej实施类似于步骤21至步骤24的标定操作，也可以是将预设曝光值ej与曝光精度值e0之间的其他运算关系纳入亮度贡献均值计算步骤中。
[0094]
本发明另一实施方式提供一种内窥镜曝光控制方法的第一实施例的一具体示例，如图6和图10所示，具体可以包括下述步骤。
[0095]
步骤21，驱动n个光源其中之一以曝光精度作为预设曝光值进行照明，且保持其他(n-1)个光源为熄灭状态。
[0096]
步骤22，在预设的l个距离值下获取l张区域标定图像。
[0097]
步骤23，将l张区域标定图像分别划分为m个区域，分析各区域的亮度值，并计算光源对各区域在l个距离值范围内的亮度贡献值的平均值，得到m个亮度贡献均值。
[0098]
步骤24，迭代驱动其他(n-1)个光源单独以曝光精度值作为预设曝光值进行照明，计算得到n
×
m个亮度贡献均值。
[0099]
步骤31，驱动n个光源分别以n个预设曝光值进行照明，并获取检测图像。
[0100]
步骤32，将检测图像划分为m个区域，计算得到对应各区域的m个检测亮度值。
[0101]
步骤331’，根据亮度贡献均值以及预设曝光值对应的线相关系数，计算得到m个标准亮度值。
[0102]
步骤34’，根据检测亮度值和标准亮度值的商，计算校准参数，并利用校准参数校准标准亮度值，对应生成m个校准亮度方程。
[0103]
步骤351’，利用最优化方法将校准亮度方程逼近预设的目标亮度值。
[0104]
步骤352’，更新校准相关系数，并根据更新后的校准相关系数和曝光精度值计算得到校准曝光值。
[0105]
步骤36，驱动n个光源分别对应按照校准曝光值照明，并获取校准图像。
[0106]
其中，所述最优化方法配置为根据公式进行校准，所述f
i0
为所述目标亮度值。
[0107]
步骤351’至步骤352’提供了针对所述步骤35的一种具体实施方式，也即，将校准亮度方程逼近预设目标亮度值的过程设定为一个最优化问题，以目标亮度值作为最优值，通过调整校准曝光值ej′
或校准相关系数kj′
，使校准亮度方程所表征的待调整检测亮度无限趋近于所述目标亮度值。所述最优化方法可以包括梯度下降法(可以是批量梯度下降法或随机梯度下降法)、牛顿法和拟牛顿法、共轭梯度法、启发式优化方法以及拉格朗日乘数法等，其中，启发式优化方法可以具体是模拟退火方法、遗传算法、蚁群算法或粒子群算法，也可以是诸如nsgaii(non-dominated sorting genetic algorithm-ii，带精英策略的非支配排序的遗传算法)、moea/d(multi-objective evolutionary algorithm based on decomposition，基于分解的多目标进化算法)和人工免疫算法等的多目标优化算法。调整逼近的手段可以是：求取校准亮度方程所表征的待调整检测亮度值与目标亮度值的差，并使该差值最小。当然，也可以是采用其他逼近计算方式。
[0108]
可以理解地，步骤351’和步骤352’作为基于步骤35及其衍生步骤的细化实施方式，目的在于提供具体的逼近方法和校准曝光值e
′j的计算方法，由此可见，其与步骤331’和步骤34’的生成校准亮度方程过程并不存在必然的牵连关系，步骤331’和步骤34’可以与前文所述任一种步骤35组合，且步骤351’至步骤352’同样可以与前文任一种步骤33和步骤34组合。总而言之，步骤331’至步骤34’和步骤351’至步骤352’可以拆分形成两种独立的实
施方式，或与其他实施方式中的其他步骤组合生成衍生的实施方式，也可以如前文所述设置于同一种实施方式，以使该实施方式同时具有两个具体步骤带来的特殊技术效果。
[0109]
进一步地，所述目标亮度值f
i0
可以被具体设定为具有90-120(坎德拉/平方米)范围的亮度值，以使该区域具有较好的可视效果。可以理解地，本实施方式提供的目标亮度值f
i0
并不局限于固定的数值，还可以是如前文所述的一种可视效果较佳的亮度区间范围，可以搭配实施为最优化问题的解决过程设定一个允许误差范围的技术方案，从而使得调解过程不必精确至某个特定的目标亮度值f
i0
，大致趋向于较好的显示效果。
[0110]
对于上述最优化校准公式，求取平方的目的在于消除作差运算可能产生的负值并放大差值，此部分也可以替换为求取绝对值等操作。经过校准亮度方程与目标亮度值f
i0
作差并求取平方步骤后得到的，是综合多个光源照明影响下的第i区域的亮度相对于目标亮度值的最优化状态数据，可以以据此求得的校准曝光值e
′j或校准相关系数k
′j作为最终的输出，也即调整最优化方法为根据公式实现对单个区域亮度最优化的效果。当然考虑到多个区域需要同时满足趋近于目标亮度值或处于目标亮度范围区间内的要求，还可以累加并综合所有区域进行考量，实现全部区域的最优化，也即如前文所述，根据公式来完成对校准曝光值e
′j或校准相关系数k
′j的计算。
[0111]
本发明再一实施方式提供一种内窥镜曝光控制方法，如图11和图12所示，具体可以包括下述步骤。
[0112]
步骤21’，驱动n个光源其中之一以曝光精度值作为预设曝光值进行照明，且保持其他(n-1)个光源为熄灭状态。
[0113]
步骤22’，在预设的l个距离值下获取l张区域标定图像。
[0114]
步骤23’，将l张区域标定图像分别划分为m个区域，分析各区域的亮度值，并根据l个距离值分别对应的预设权重，计算光源对各区域在l个距离值范围内的亮度贡献值的加权均值，得到m个亮度贡献加权值。
[0115]
步骤24’，迭代驱动其他(n-1)个光源单独以曝光精度值作为预设曝光值进行照明，计算得到n
×
m个亮度贡献加权值。
[0116]
步骤31，驱动n个光源分别以n个预设曝光值进行照明，并获取检测图像。
[0117]
步骤32，将检测图像划分为m个区域，计算得到对应各区域的m个检测亮度值。
[0118]
步骤33”，根据亮度贡献加权值以及预设曝光值，生成m个标准亮度值。
[0119]
步骤34，利用检测亮度值校准标准亮度值，对应生成m个校准亮度方程。
[0120]
步骤35，将校准亮度方程逼近预设的目标亮度值，更新并存储校准曝光值。
[0121]
步骤36，驱动n个光源分别对应按照校准曝光值照明，并获取校准图像。
[0122]
其中，l≥2。
[0123]
步骤21’至步骤24’揭示了另一种标定手段，相比于前文所述的技术方案，该技术方案赋予不同距离以不同的预设权重，选择性增大常用距离在亮度贡献加权值中的比重，
进一步提升了后续计算的精度和校准效果。
[0124]
进一步地，在一种具体实施方式中，所述亮度贡献加权值满足：其中，i＝1,2,...,m，j＝1,2,...,n，l＝1,2,...,l，为第i个光源对第j区域的亮度贡献加权值，z(l)为第l个距离值，w
ji
(z(l)|e0)为在距离z(l)下第j个光源在对第i区域的亮度贡献值，α
l
为第l个距离对应的所述预设权重，且满足
[0125]
在一种实施方式中，预设权重α
l
》0且0-8mm区间范围内的所述预设权重α
l
配置为大于其他范围下的所述预设权重α
l
。
[0126]
本发明又一实施方式提供一种内窥镜曝光控制方法，如图13所示，具体可以包括下述步骤。
[0127]
步骤31，驱动n个光源分别以n个预设曝光值进行照明，并获取检测图像。
[0128]
步骤32，将检测图像划分为m个区域，计算得到对应各区域的m个检测亮度值。
[0129]
步骤33，根据预设的各光源对各区域的照明辐射程度，以及预设曝光值，计算得到m个标准亮度值。
[0130]
步骤34，利用检测亮度值校准标准亮度值，对应生成m个校准亮度方程。
[0131]
步骤35，将校准亮度方程逼近预设的目标亮度值，更新并存储校准曝光值。
[0132]
步骤36’，调整曝光时间和曝光增益中至少其一，驱动n个光源分别对应按照校准曝光值照明，并获取校准图像。
[0133]
其中，所述预设曝光值和所述校准曝光值配置为所述内窥镜的曝光时间和曝光增益的积。
[0134]
本实施方式具体限定了一种调整曝光值的手段，由于光源的曝光程度可以通过曝光时间和曝光增益等参数调整，因此，预设曝光值和校准曝光值除了可以利用前文所述的曝光精度值和校准相关系数调整来以外，在实际光源控制层面，还可以至少将曝光精度值表示为曝光增益和曝光时间之积(或者至少配置为曝光精度值受曝光增益和曝光时间的共同影响，此时曝光精度值可以表示为e0(time,gain))，并选取两者其中之一进行调整。
[0135]
优选地，在曝光时间可以配置为足够长的情况下，可以将曝光增益配置为较小，以降低检测图像和校准图像的噪声。例如可以将曝光增益固定配置为1，曝光精度值对应的曝光时间配置为1ms，则曝光精度值可以至少表示为：
[0136]
e0＝1
×
1或e0(1ms,1)。
[0137]
经过步骤31至步骤35及其衍生步骤后，可以计算得到对应不同光源的校准曝光值，以光源配置为包括第一光源r1、第二光源r2、第三光源r3和第四光源r4，对应四个光源分别计算得到第一校准曝光值e
′1＝2e0、第二校准曝光值e
′2＝e0、第三校准曝光值e
′3＝3e0以及第四校准曝光值e
′4＝0.5e0。从而可以将上述四种校准曝光值依次表示为e
′1(2ms,1)、e
′2(1ms,1)、e
′3(3ms,1)和e
′4(0.5ms,1)。
[0138]
当然曝光调整的方式并不局限于上述技术方案，还可以通过改变通入光源的电流大小和/或加在光源两侧的电压大小实现曝光程度的调整。当然，也可以通过对上述多种方式复合实现高精度的调整，本发明并不对此进行限制。同时，该实施方式仅对步骤36提供一具体实施方式，自然可以将该实施方式提供的步骤36应用于上述任一种实施方式中，以使
其他实施方式具有本实施方式的技术效果。同理，其他实施方式中的具体方案之间也可以进行组合和替换。
[0139]
综上，本发明提供的内窥镜曝光控制方法，通过一次拍摄步骤获取检测图像后，将检测图像划分成多个区域，并根据多个光源对所述多个区域的照明辐射程度，计算得到标准亮度值后，将校准后的标准亮度值逼近目标亮度值，从而获得标准曝光值以应用于内窥镜中，如此，能够将检测画面中的亮度值转化为带有光源曝光值这一变量的方程，进而计算得到符合目标亮度值的曝光值，由于各个光源计算得到的曝光值存在差异，因此能够实现各向异性曝光控制方法，在考虑不同光源对不同区域照明辐射强度不同的前提下，防止“阴阳图”现象和病灶拍摄不清晰等问题。
[0140]
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0141]
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。