一种用于硬管内窥镜视场角的检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于硬管内窥镜视场角的检测方法，采用液晶显示屏代替固定标靶，不需要内窥镜圆视场对准靶标固定区域，省略对准环节，不需要准备多个标靶，可降低检测工作的复杂度；在液晶屏上显示标靶，相比于通过光源照亮绘制的标靶的检测方式，本发明的方法更加智能化，同时，得到的检测结果也会更精确；在工作距离范围内，采用直线电机将内窥镜移动距离H，而且H为任意值，定位更精确，由此可提高检测精度。
【专利说明】
一种用于硬管内窥镜视场角的检测方法
技术领域
[0001] 本发明涉及硬管内窥镜光学参数测量技术领域，尤其涉及一种用于硬管内窥镜视 场角的检测方法。
【背景技术】
[0002] 作为医疗设备，内窥镜光学特性影响其成像质量，而间接影响诊疗安全，因此，视 场角作为光学参数之一，测量精度越高，越能表征内窥镜特性，诊疗安全性越高。硕士论文 "医用硬性内窥镜光学性能质量控制检测技术研究"提供了一种检测医用硬性内窥镜的视 场角的装置，包括导轨、均匀光源、标靶等，标靶设在均匀光源和医用硬性内窥镜间，其中， 均匀光源和测试标靶插在安装盒中，标靶上绘制有已知半径的内、外圆环，先将硬管内窥镜 的视场与外圆环重合，移动内窥镜距离D，再使内窥镜圆视场与标靶上内圆环重合，由此才 能确定内窥镜的视场角大小。由于两次重合需要人工进行对准，会给测量结果带来很大的 误差，从而降低测量精度，而且人工对准过程也比较麻烦；另外，当对内窥镜进行多次测量 时，需要准备多个带有不同图案的标靶，由此也会增加测量工作的复杂性和不确定性。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，本发明提供了一种用于硬管内窥镜视场角的检测方法，能够检测硬管 内窥镜的视场角。
[0004] -种用于硬管内窥镜视场角的检测方法，包括如下步骤：
[0005] 步骤1、搭建视场角检测系统：将液晶显示屏、内窥镜夹持架以及成像CCD安装在 直线电机导轨上；将被测试的硬管内窥镜固定在所述内窥镜夹持架上，使硬管内窥镜的视 场对准液晶显示屏；将成像CCD通过硬管内窥镜的出瞳端自带的光学接口连接在一起；
[0006] 步骤2、控制液晶显示屏产生竖直亮线，并控制所述竖直亮线从液晶显示屏的一侧 以速度v移动到另一侧；
[0007] 步骤3、在液晶显示屏开始产生竖直亮线的同时，控制成像C⑶每隔时间Δ t采集 一帧所述硬管内窥镜出瞳端的图像，直到液晶显示屏上的竖直亮线消失，停止采集图像；
[0008] 步骤4、统计成像CCD当前采集的图像中包括竖直亮线图像的帧数n，由此得到硬 管内窥镜可观察到的液晶显示屏的视场宽度D = ηΧ Δ tXV ;
[0009] 步骤5、控制内窥镜夹持架沿直线电机导轨向远离液晶显示屏的方向移动距离Η ;
[0010] 步骤6、再次执行步骤2和步骤3,然后统计成像CCD当前采集的图像中包括竖 直亮线图像的帧数η'，得到硬管内窥镜当前可观察到的液晶显示屏的视场宽度D'= n r X AtXV ；
[0011] 步骤7、根据如下公式获得硬管内窥镜的视场角大小θ
[0012] 进一步的，在所述步骤1中，将硬管内窥镜沿自身对称轴转动90°，再执行步骤2 至步骤7,得到硬管内窥镜在竖直方向的视场角大小。
[0013] 较佳的，所述步骤4或步骤6中，统计成像CCD当前采集的图像中包括竖直亮线图 像的帧数方法为：首先对采集到的图像进行二值化处理，二值化图像的灰度值从〇跃变到 255的图像即为包含竖直亮线的图像，统计所有灰度值发生所述跃变的图像，即得到包含竖 直亮线图像的帧数。
[0014] 较佳的，所述液晶显示屏充满所述硬管内窥镜的整个视场。
[0015] 本发明具有如下有益效果：
[0016] 本发明的硬管内窥镜视场角检测方法，采用液晶显示屏代替固定标靶，不需要内 窥镜圆视场对准靶标固定区域，省略对准环节，不需要准备多个标靶，可降低检测工作的复 杂度；在液晶屏上显示标靶，相比于通过光源照亮绘制的标靶的检测方式，本发明的方法更 加智能化，同时，得到的检测结果也会更精确；在工作距离范围内，采用直线电机将内窥镜 移动距离H，而且Η为任意值，定位更精确，由此可提高检测精度。
【附图说明】
[0017] 图1为本发明的检测系统结构示意图。
[0018] 其中，1-液晶显示屏，2-内窥镜夹持架，3-成像(XD，4-图像处理模块，5-直线电 机导轨，6-液晶显示屏控制模块。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
[0020] 本发明提供了一种用于测量硬管内窥镜视场角的检测方法，实现对硬管内窥镜视 场角的测量，由此可作为光学参数之一来评价内窥镜成像质量和性能指标。
[0021] 本发明的检测方法基于图1所示的检测装置，包括液晶显示屏1、液晶显示屏控制 模块6、成像CCD3、内窥镜夹持架2、直线电机导轨5以及其图像处理模块4 ;液晶显示屏1、 内窥镜夹持架2以及成像CCD3安装于直线电机导轨5上；被测试的硬管内窥镜固定在内窥 镜夹持架2上，内窥镜夹持架2可调整内窥镜高度，保证内窥镜视场对准观察的液晶屏1，且 视场中液晶屏1充满整个视场，视场范围不可过大，不能超过液晶屏边界。内窥镜夹持架 2保证内窥镜调整完毕之后不再晃动，避免产生误差。
[0022] 硬管内窥镜的视场对准液晶显示屏，成像CCD3通过硬管内窥镜的出瞳端自带的 光学接口连接在一起，对硬管内窥镜的出瞳端观察到的液晶显示屏图像进行采集。液晶显 示屏控制模块6用于控制液晶显示屏1产生可变条纹作为靶标，且可控制条纹的扫描速度。 电动直线电机控制内窥镜在直线电机导轨5上移动，改变工作距离，不需手动调节，定位精 度高，减小误差。
[0023] 图像处理模块4用于接收成像CCD3采集的图像，对图像进行显示和处理，得到硬 管内窥镜的视场角大小。成像CCD3采集内窥镜出瞳图像，显示于图像处理模块的屏幕上， 便于观察，并由处理图像，得出要测量的光学参数。
[0024] 液晶显示屏1产生线条扫描，且各项参数已知，例如液晶显示屏控制模块6控制液 晶显示屏1产生竖直亮线，且该竖直亮线在屏幕上扫描（从液晶显示屏1 一侧移动到另一 侦υ速度为V，v的大小可根据检测需要进行调节。成像CCD3采集内窥镜视场图像，竖直亮 线在视场中出现，引起成像CCD3采集图像中灰度变化。成像CCD3采集该变化过程中的图 像，每一帧图像间隔时间控制为At ;针对成像CCD3当前采集的图像，首先对采集到的图像 进行二值化处理，二值化图像的灰度值从〇跃变到255的图像即为包含竖直亮线的图像，统 计所有灰度值发生所述跃变的图像，即得到包含竖直亮线图像的帧数n，竖直亮线出现在视 场中的时间为T = ηΧ Δ t，则内窥镜可观察到的液晶显示屏上视场为D = TXV。
[0025] 该装置中内窥镜距离液晶显示屏1工作距离可变。电动直线电机控制内窥镜远离 液晶显示屏1的方向移动距离H，按照上述方法重复测量，统计成像CCD3当前采集的图像 中包括竖直亮线图像的帧数Y，然后得到硬管内窥镜移动Η后的观察视场宽度为D'= Υ X Δ t X V，则硬管内窥镜视场角为
[0026] 将硬管内窥镜旋转90°，用以上的方法重复测量，得到测量竖直方向视场宽度，最 终得到硬管内窥镜竖直方向的视场角，可用于进一步对硬管内窥镜的光学性能进行评价。
[0027] 该装置中内窥镜夹持架2可省略，使内窥镜与成像CCD3固定连接，用于安装固定 内窥镜。
[0028] 综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的 保护范围之内。
【主权项】
1. 一种用于硬管内窥镜视场角的检测方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1、搭建视场角检测系统：将液晶显示屏（1)、内窥镜夹持架（2)以及成像CCD(3) 安装在直线电机导轨（5)上；将被测试的硬管内窥镜固定在所述内窥镜夹持架（2)上，使硬 管内窥镜的视场对准液晶显示屏（1);将成像CCD(3)通过硬管内窥镜的出瞳端自带的光学 接口连接在一起； 步骤2、控制液晶显示屏（1)产生竖直亮线，并控制所述竖直亮线从液晶显示屏（1)的 一侧以速度V移动到另一侧； 步骤3、在液晶显示屏（1)开始产生竖直亮线的同时，控制成像CCD(3)每隔时间At采 集一帧所述硬管内窥镜出瞳端的图像，直到液晶显示屏（1)上的竖直亮线消失，停止采集 图像； 步骤4、统计成像CCD(3)当前采集的图像中包括竖直亮线图像的帧数n，由此得到硬管 内窥镜可观察到的液晶显示屏（1)的视场宽度D = ηΧ Δ tXV ; 步骤5、控制内窥镜夹持架（2)沿直线电机导轨（5)向远离液晶显示屏（1)的方向移动 距离H ;步骤6、再次执行步骤2和步骤3,然后统计成像CCD(3)当前采集的图像中包括竖直 亮线图像的帧数n'，得到硬管内窥镜当前可观察到的液晶显示屏（3)的视场宽度D'= nr X AtXV ； 步骤7、根据如下公式获得硬管内窥镜的视场角大小Θ2. 如权利要求1所述的一种用于医疗硬管内窥镜视场角的检测方法，其特征在于，在 所述步骤1中，将硬管内窥镜沿自身对称轴转动90 °，再执行步骤2至步骤7，得到硬管内 窥镜在竖直方向的视场角大小。3. 如权利要求2所述的一种用于医疗硬管内窥镜视场角的检测方法，其特征在于，所 述步骤4或步骤6中，统计成像CCD(3)当前采集的图像中包括竖直亮线图像的帧数方法 为：首先对采集到的图像进行二值化处理，二值化图像的灰度值从0跃变到255的图像即为 包含竖直亮线的图像，统计所有灰度值发生所述跃变的图像，即得到包含竖直亮线图像的 帧数。4. 如权利要求2所述的一种用于医疗硬管内窥镜视场角的检测方法，其特征在于，所 述液晶显示屏（1)充满所述硬管内窥镜的整个视场。
【文档编号】G01M11/02GK106017867SQ201510130028
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年3月24日
【发明人】刘小华, 翟晓皓, 刘天宸, 董立泉, 刘明, 何川, 王亚坤, 程德文, 李庸辉, 周鹏, 巫放明
【申请人】北京威斯顿亚太光电仪器有限公司