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] 本实用新型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YY 0068. 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] 本实用新型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] 本实用新型的医用电子内窥镜视场角自动测量装置，采用以下技术方案：
[0008] 该装置，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。
[0009] 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。环形锁套用于固定被测电子内窥镜的末端。
[0010] 显示装置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。内镜末端定位装置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。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。中央处理器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，测量和计算被测电 子内窥镜的顶点视场角和入瞳视场角。
[0011] 本实用新型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，本装置将成为医用电子内窥镜研发、 制造和质量控制等领域的重要测量工具。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1是本实用新型医用电子内窥镜视场角自动测量装置的结构框图。
[0013] 图2是本实用新型中内镜末端定位装置的结构示意图。
[0014] 其中，1、显示装置，2、内镜末端定位装置，3、图像采集单元，4、中央处理器，5、滑 块，6、直线滑轨，7、环形锁套，8、基座。
【具体实施方式】
[0015] 如图1所示，本实用新型的医用电子内窥镜视场角自动测量装置，包括显示装置 1、内镜末端定位装置2、图像采集单元3和中央处理器4,显示装置（显示器）1、内镜末端定 位装置2和图像采集单元3均与中央处理器4连接。
[0016] 显示装置1用于显示各种测试图形。设置在内镜末端定位装置2的前方（参见图 2)。显示装置所采用的显示屏为平面显示屏，显示面积应足够大。显示屏可采用液晶显示 屏、电子墨水屏或发光二极管阵列等方式实现。显示装置1受中央处理器4的控制。显示 装置1所采用显示屏的物理分辨率（像素密度）、显示面积、像素行列数等显示参数事先存 储进中央处理器4。中央处理器4能够根据上述显示参数控制显示装置1所显示图形的形 状、尺寸和显示位置。具体实例中，显示装置1使用白色（或高亮度）作为显示背景，使用 黑色（或低亮度）来显示测试图形，并应尽可能提高显示图形的对比度。
[0017] 图像采集单元3可采用图像或视频采集卡实现。图像采集单元3通过相应的接口 连接至被测电子内窥镜的图像输出接口，可将显示装置1显示的测试图形经被测电子内窥 镜成像后进行采集，并传输至中央处理器4。
[0018] 内镜末端定位装置2的结构，如图2所示，包括基座8、直线滑轨6、滑块5和环形 锁套7。基座8上安装有直线滑轨6,滑块5安装于直线滑轨6上，可沿直线滑轨6往复直 线运动，并可锁定于直线滑轨6的某一位置以便进行测量。滑块5上安装有环形锁套7,环 形锁套7用于固定被测电子内窥镜的末端。环形锁套7通过具有旋转调节和锁定功能的光 学调整架（例如由接杆和杆架组成的调整架）安装在滑块5上，也可以采用其它能够使环 形锁套7旋转调节和锁定的装置或结构。通过光学调整架，环形所套7可绕其垂直中心轴 旋转并可被锁定于某个旋转角度，以此来调节并锁定被测电子内镜末端的朝向，以便于在 测量斜视、侧视或后视电子内窥镜时将其目镜朝向显示装置1。显示装置1安装于直线滑轨 6的前方（图2中的左侧为前），直线滑轨6垂直于显示装置1的显示屏。环形锁套7的中 心点位于显示装置1显示屏的垂直中心轴（图2中的点划线）上，以保证测量时被测电子 内窥镜末端也位于显示装置1显示屏的垂直中心轴上。如图2所示，为避免搬运移动后重 新调整各部件的几何位置关系，可将显示装置1安装于基座8上，以确保各部件的几何位置 关系固定不变。在滑块5和直线滑轨6上装有位移传感装置（例如容栅传感器），该位移传 感装置与中央处理器4连接，可通过测量滑块5与直线滑轨6的相对位移来测量环形锁套 7与显示装置1显示屏之间的距离并将结果输出至中央处理器4。该距离量实际上表征了 被测内窥镜末端与显示装置1显示屏之间的距离。
[0019] 在测量被测内窥镜的视场角时，中央处理器4控制显示装置1，在显示装置显示屏 中心点处显示一个标记图形，如圆点、十字或其他易于识别的图形，以标明显示装置显示屏 中心点的位置。具体实例中采用圆点作为标记图形。
[0020] 在直线滑轨6上移动滑块5的位置，使显示装置显示屏位于被测电子内窥镜的工 作范围内。将被测电子内窥镜的末端安装于环形锁套7上，并使显示装置显示屏的中心点 位于被测电子内窥镜的视野内。调整完毕后，锁定被测电子内窥镜末端、环形锁套7和滑块 5部件，使它们在后续测量中保持相对位置不变。中央处理器4通过滑块5和直线滑轨6上 的位置传感装置读取被测电子内窥镜末端与显示装置显示屏之间的距离a。
[0021] 将被测电子内窥镜的图像输出接口与图像采集单元3相连接。图像采集单元3采 集一幅被测电子内窥镜的输出图像，传输至中央处理器4。中央处理器4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。在本实用新型中，该圆形范围称为有效图像 视野。
[0022] 接下来，中央处理器4控制显示装置1依次显示各个像素点。每显示一个像素 点，中央处理器4就根据被测电子内窥镜的输出图像计算所显示像素点的像（显示装置1 所显示的像素点经被测电子内窥镜所成的像）与图像视野中心点的距离，以判断两者是否 重合。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1显示屏与被测电子内窥镜视轴的交点 (本发明中称为视轴交点）。中央处理器4计算视轴交点与显示装置1显示屏中心点的距 离b。然后，中央处理器4依据勾股定理计算被测电子内窥镜末端与视轴交点之间的距离
【权利要求】
1. 一种医用电子内窥镜视场角自动测量装置，其特征是，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；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。
【文档编号】G01B21/22GK204115707SQ201420521454
【公开日】2015年1月21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