医用电子内窥镜视场角自动测量装置制造方法
【专利摘要】一种医用电子内窥镜视场角自动测量装置，包括显示装置、内镜末端定位装置、图像采集单元和中央处理器，显示装置、内镜末端定位装置和图像采集单元均与中央处理器连接，显示装置设置于内镜末端定位装置的前方，被测电子内窥镜的末端固定在内镜末端定位装置上，中央处理器控制和获取显示装置所显示图形的形状、尺寸和显示位置，获取来自内镜末端定位装置输出的被测内镜末端与显示装置显示屏之间的距离，接收来自图像采集单元的图像数据，测量和计算被测电子内窥镜的顶点视场角和入瞳视场角。该装置能够对医用电子内窥镜的顶点视场角和入瞳视场角进行自动测量，无需要求严苛的调整操作，测量方便快捷，测量精度高。
【专利说明】医用电子内窥镜视场角自动测量装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于对医用内窥镜视场角进行测量的装置，属于医用电子内窥镜 视场角测量【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 医用内窥镜是一种临床重要的诊疗设备，可通过自然孔道或者外科切口进入人体 内部，进行观察、诊断或治疗。目前临床上常见的医用内窥镜主要有三类：硬性内窥镜、纤维 内窥镜、电子内窥镜。视场角是医用内窥镜重要的技术指标，直接反映了医用内窥镜的观察 范围，是衡量内窥镜技术性能的基本指标。视场角的测量在医用内窥镜的研发、制造、质量 控制等领域都具有必要性和重要意义。
[0003] 我国医药行业标准YY0068. 1-2008《医用内窥镜硬性内窥镜第1部分：光学性能及 测试方法》提供了一种用于硬性内窥镜视场角的测量方法。该方法使用分划环作为测标，测 量硬性内窥镜的视场角。其测量难点在于，该方法要求操作人员通过反复的调整操作，"使 测标分划环与视场同心并垂直视轴"（见该标准A. 2. 2. 3条款）。事实上，该调整操作是整 个测量过程中最费时费力的环节，需要操作人员反复调整测标、夹具、被测硬性内窥镜以及 测试距离等多方面影响因素才能够满足上述测试要求。实验证明，即便是有经验的操作人 员，通常也需要耗费30分钟以上的时间才能达到"使测标分划环与视场同心并垂直视轴" 的要求。
[0004] 试图将上述硬性内窥镜视场角测量方法用于电子内窥镜视场角的测量是不切实 际的。首先，电子内窥镜的镜体是柔性的，可在一定程度上向四周自由弯曲，其视轴不易由 肉眼直接准确识别。其次，电子内窥镜镜体长度一般较长，内部元器件易受力损坏，使调整 操作实施起来非常困难。以上两点原因使硬性内窥镜视场角测量方法用于电子内窥镜视场 角的测量不具备实际的可操作性。
[0005] 目前，尚未检索到关于医用电子内窥镜视场角测量方法或装置的文献资料。
【发明内容】
[0006] 本发明针对医用电子内窥镜视场角自动测量技术的空白，提供一种操作方便快 捷、测量精度高的医用电子内窥镜视场角自动测量装置。
[0007] 本发明的医用电子内窥镜视场角自动测量装置，包括显示装置、内镜末端定位装 置、图像采集单元和中央处理器：
[0008] (1)显示装置，设置于内镜末端定位装置的前方，与中央处理器相连接，依据中央 处理器的指令在显示装置上的指定位置显示规定尺寸及几何关系的图形；
[0009] (2)内镜末端定位装置，与中央处理器相连，用于固定被测电子内窥镜的末端并 使其目镜朝向显示装置，使被测电子内窥镜末端能够沿着显示装置显示屏的垂直中心轴进 行移动，测量被测电子内窥镜末端与显示装置显示屏之间的距离并将结果输出至中央处理 器；
[0010] ⑶图像采集单元，与被测电子内窥镜的图像输出接口相连接并采集被测电子内 窥镜所获取的图像，与中央处理器相连接并将被测电子内窥镜的图像传输至中央处理器；
[0011] (4)中央处理器，与显示装置、内镜末端定位装置、图像采集单元相连接，用于控制 和获取显示装置所显示图形的形状、尺寸和显示位置，获取来自内镜末端定位装置输出的 被测内镜末端与显示装置显示屏之间的距离，接收来自图像采集单元的图像数据，按以下 过程测量和计算被测电子内窥镜的顶点视场角和入瞳视场角：
[0012] A.当内镜末端定位装置将被测电子内窥镜末端与显示装置显示屏之间的距离固 定在某个值时，中央处理器通过内镜末端定位装置获取该距离量a;
[0013] B.中央处理器搜索视轴交点的位置，计算视轴交点与显示装置显示屏中心点的距 离b以及被测电子内窥镜末端与视轴交点之间的距离c = ;视轴交点为显示装置显 不屏与被测电子内窥镜视轴的交点；
[0014] 中央处理器搜索视轴交点位置的过程如下所述：
[0015] 图像采集单元采集一幅被测电子内窥镜的输出图像，传输至中央处理器，中央处 理器对该图像进行如下分析处理：使用边缘提取算法提取被测电子内窥镜的图像视野边 缘；在图像视野范围内搜索图像视野的中心点并进行存储；以图像视野中心点为圆心、以 图像视野中心点与图像视野边缘的最短距离为半径，划定一个圆形范围，该圆形范围称为 有效图像视野；
[0016] 中央处理器控制显示装置依次显示各个像素点，并根据被测电子内窥镜的输出图 像计算所显示像素点的像与图像视野中心点的距离，在依次显示各个像素点的过程中，当 所显示像素点的像与图像视野中心点的距离等于零时，此时该像素点的显示位置即为显示 装置显示屏与被测电子内窥镜视轴的交点，也就是视轴交点；
[0017] C.中央处理器搜索显示装置显示屏上有效视场的范围，并确定视场计算半径r;
[0018] 具体过程如下所述：
[0019] 中央处理器搜索显示装置显示屏上具有以下特征的像素点：经被测电子内窥镜成 像后，该像素点的像位于被测电子内窥镜的图像有效视野的边缘上；中央处理器控制显示 装置依次显示各个像素点，每显示一个像素点，中央处理器就通过图像采集单元采集一幅 被测内镜的输出图像，并根据该输出图像判断所显示的像素点的像是否位于图像有效视野 边缘上，如此循环，直至搜索到所有符合要求的像素点，显示装置具有上述特征的像素点划 定的范围称为有效视场，上述像素点的集合称为有效视场边缘；
[0020] 中央处理器计算并搜索有效视场边缘上与视轴交点间距离最大或最小的点，该点 与视轴交点所确定的直线即为有效视场对称轴，在显示装置显示屏上，过视轴交点且垂直 于有效视场对称轴的直线称为视场计算轴，中央处理器搜索视场计算轴与有效视场边缘的 交点，并计算该交点与视轴交点间的距离r，该距离称为视场计算半径。
[0021] D.中央处理器按照以下公式计算被测内镜的顶点视场角a:
[0022]
【权利要求】
1. 一种医用电子内窥镜视场角自动测量装置，包括显示装置、内镜末端定位装置、图像 采集单元和中央处理器，其特征是： (1) 显示装置，设置于内镜末端定位装置的前方，与中央处理器相连接，依据中央处理 器的指令在显示装置上的指定位置显示规定尺寸及几何关系的图形； (2) 内镜末端定位装置，与中央处理器相连，用于固定被测电子内窥镜的末端并使其 目镜朝向显示装置，使被测电子内窥镜末端能够沿着显示装置显示屏的垂直中心轴进行移 动，测量被测电子内窥镜末端与显示装置显示屏之间的距离并将结果输出至中央处理器； (3) 图像采集单元，与被测电子内窥镜的图像输出接口相连接并采集被测电子内窥镜 所获取的图像，与中央处理器相连接并将被测电子内窥镜的图像传输至中央处理器； (4) 中央处理器，与显示装置、内镜末端定位装置、图像采集单元相连接，用于控制和获 取显示装置所显示图形的形状、尺寸和显示位置，获取来自内镜末端定位装置输出的被测 内镜末端与显示装置显示屏之间的距离，接收来自图像采集单元的图像数据，按以下过程 测量和计算被测电子内窥镜的顶点视场角和入瞳视场角： A. 当内镜末端定位装置将被测电子内窥镜末端与显示装置显示屏之间的距离固定在 某个值时，中央处理器通过内镜末端定位装置获取该距离量a; B. 中央处理器搜索视轴交点的位置，计算视轴交点与显示装置显示屏中心点的距离b 以及被测电子内窥镜末端与视轴交点之间的距离C= 视轴交点为显示装置显示 屏与被测电子内窥镜视轴的交点； C. 中央处理器搜索显示装置显示屏上有效视场的范围，并确定视场计算半径r; D. 中央处理器按照以下公式计算被测内镜的顶点视场角α:
b.Η現木獅疋仪茨直将被测电子内窥镜末端与显示装置显示屏之间的距离调整至另 一固定值，重复步骤A、B、C和D，得到被测电子内窥镜末端与视轴交点之间另一距离c'和 另一视场计算半径r'，中央处理器按照以下公式计算被测电子内窥镜的入瞳视场角β:
2. 根据权利要求1所述的医用电子内窥镜视场角自动测量装置，其特征是，所述内镜 末端定位装置，包括基座、直线滑轨、滑块和环形锁套；直线滑轨安装在基座上，滑块安装于 直线滑轨上，滑块上安装有环形锁套，滑块和直线滑轨上装有位移传感装置，位移传感装置 与中央处理器连接。
3. 根据权利要求1所述的医用电子内窥镜视场角自动测量装置，其特征是，所述中央 处理器搜索视轴交点位置的过程如下所述： 图像采集单元采集一幅被测电子内窥镜的输出图像，传输至中央处理器，中央处理器 对该图像进行如下分析处理：使用边缘提取算法提取被测电子内窥镜的图像视野边缘；在 图像视野范围内搜索图像视野的中心点并进行存储；以图像视野中心点为圆心、以图像视 野中心点与图像视野边缘的最短距离为半径，划定一个圆形范围，该圆形范围称为有效图 像视野； 中央处理器控制显示装置依次显示各个像素点，并根据被测内镜的输出图像计算所显 示像素点的像与图像视野中心点的距离，在依次显示各个像素点的过程中，当所显示像素 点的像与图像视野中心点的距离等于零时，此时该像素点的显示位置即为显示装置显示屏 与被测电子内窥镜视轴的交点，也就是视轴交点。
4.根据权利要求1所述的医用电子内窥镜视场角自动测量装置，其特征是，所述中央 处理器搜索显示装置显示屏上有效视场的范围并确定视场计算半径r的具体过程如下所 述： 中央处理器搜索显示装置显示屏上具有以下特征的像素点：经被测电子内窥镜成像 后，该像素点的像位于被测电子内窥镜的图像有效视野的边缘上；中央处理器控制显示装 置依次显示各个像素点，每显示一个像素点，中央处理器就通过图像采集单元采集一幅被 测内镜的输出图像，并根据该输出图像判断所显示的像素点的像是否位于图像有效视野边 缘上，如此循环，直至搜索到所有符合要求的像素点，显示装置上具有上述特征的像素点划 定的范围称为有效视场，上述像素点的集合称为有效视场边缘； 中央处理器计算并搜索有效视场边缘上与视轴交点间距离最大或最小的点，该点与 视轴交点所确定的直线即为有效视场对称轴，在显示装置显示屏上，过视轴交点且垂直于 有效视场对称轴的直线称为视场计算轴，中央处理器搜索视场计算轴与有效视场边缘的交 点，并计算该交点与视轴交点间的距离r，该距离称为视场计算半径。
【文档编号】G01B21/22GK104236515SQ201410461301
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月11日 优先权日:2014年9月11日
【发明者】孙欣, 王向东, 任宏伟, 闫欣, 秦霄雯, 崔涛, 李永佐, 娄志年 申请人:山东省计量科学研究院