[發明專利]內窺鏡照度的智能調節方法

有效

• 申請號: 201210097875.9
• 申請日: 2012-04-05
• 公開（公告）號: CN102641109A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 張秀彬;張藝博;張弓;朱磊;王勝永
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: A61B1/00
• 分類號: A61B1/00;A61B1/06
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及的是一種醫療器械自動控制技術領域的方法，具體是一種內窺鏡照度的智能調節方法。

背景技術

近年來，醫用內窺鏡系統在臨床醫學中得到廣泛應用。醫用內窺鏡是一種可以將攝像頭放入人體內的微型攝像系統，在自備光源照射下，通過光學系統將被觀察目標成像在圖像傳感器的靶面上，由光信號轉變為電信號，經放大、圖像處理后在顯示器上顯示清晰的放大圖像。在內窺鏡系統的協助下，醫生能更好地發現人體內軟硬組織上發生的病變，并能讓患者直觀地、全面地了解自己身體中存在的各種問題。這些圖像還能通過相應的通信接口存儲在患者的數據庫中，與文字、圖形、X射線片圖像等信息共同組成新一代的電子病歷，能很方便地調閱和用于會診，學術報告等場合，是新醫療模式的一個重要特點。

盡管內窺鏡作為人體內器官診療的醫療器械在臨床上已經日益顯示出其重要的醫學意義和作用，但是，根據內窺鏡不同的制造工藝，其技術性能卻存在著極大的差別。其中，借助冷光源通過導光束來提供合適的亮度以便達到診斷和治療的效果是醫生進行臨床觀察時竭力追求的技術境界，然而，也是當前內窺鏡配套工藝技術尚未真正解決的技術難題。這是因為人體內器官生理條件極為復雜、多變，如：病人可能存在積水、積便、內壓波動、內臟蠕動等，造成被觀察病灶處于非常復雜的運動狀態，被觀察部位往往相對內窺鏡的采像點處于不穩定狀況，一旦冷光源亮度不足，遠處病灶可能會模糊不清，反之，亮度過強又容易引起泛光反射與衍射等現象，同樣會影響圖像的清晰度。要在內器官復雜的生理環境條件下取得良好的觀察效果，冷光源輸出光照度的智能化自動調節技術成為一項至關內窺鏡臨床診斷準確性的關鍵技術。

當前較為流行的方法是通過CCD內置的自動增益來實現成像清晰度的適度補償，然而，此類方法并不具備調光功能，加上CCD自動增益調節范圍小，增益調節模塊已經集成于CCD內置的DSP模塊上，無法進行修改或二次開發，這就極大程度地限制了臨床使用的環境與條件，還必須要求病人的高度配合。顯而易見，當前使用的內窺鏡所配備的冷光源輸出光照度不具備智能化調節功能嚴重制約了內窺鏡的臨床使用效果。

經對現有技術文獻的檢索發現，范翠艷等的“基于圖像處理技術的智能照明系統的研究”(《微計算機信息》2010年第26卷第6-2期)提出了用于照度檢測的平均照度求取法、用于目標區域提取的基于色調的圖像分割法以及用于人員檢測的模板匹配法，來解決室內照度分布不均勻及背景與目標灰度差別問題。鑒于傳統分割閾值選取的遺傳算法及模板匹配算法的不足，該文采用改進的遺傳算法及粗精匹配相結合的模板匹配算法提高了算法可靠性和系統魯棒性。但是，該文章所提供的照明系統調節算法智能適用于大環境(如室內照明)條件下的照明調節和燈具配置，根本不適用于內窺鏡照度的自動調節。

又經對現有技術文獻的檢索發現，李虹等的“基于監督顏色恒常性的低照度亮度校正算法”(吉林大學學報(工學版)2010年第5期)提出了一種監督顏色恒常性算法，主要解決在機器視覺識別中由于色溫變化所帶來的光照校正問題。該算法利用人類視覺對比度分辨率的限制規律，采用拋物線函數作為亮度增益函數，將圖像亮度映射于實驗確定的最佳識別范圍。該算法能夠獲得較理想的視覺校正效果、有效地提高識別率。但是，該算法最大的缺點在于：需要“將帶有紅、綠、藍三種顏色的基準板(監督色板)放入視場，與待識別的圖像同時進行采集”，還要通過對基準板圖像進行分析可以得到整幅圖像的偏色特征，在標準光源照射條件下，分別調整三個通道的增益。顯而易見，該文獻所提供的算法較為繁瑣與復雜，而且根本無法適用于作業空間極為狹小內窺鏡照度的配置，更沒有具備照明自動調節功能。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術中的不足，提供一種內窺鏡照度的智能調節方法，不但能夠極大限度地提高現有內窺鏡技術水平，而且能夠有效實現內窺鏡照度的智能化調節。

本發明是通過以下技術方案實現的，包括如下步驟：

步驟一、初始化，包括分步驟如下：

分步驟1、建立人體器官內部經典彩色圖像及其色彩特征數據庫。

所述人體器官內部經典彩色圖像，即由內窺鏡圖像傳感器獲取的色彩與清晰度俱佳的人體器官內部彩色圖像，稱之為人體器官內部經典彩色圖像，簡稱經典圖像。其中，色彩特征包括：RGB彩色空間三基色R(紅)、G(綠)、B(藍)的像素值R₀(u，v)、G₀(u，v)、B₀(u，v)、均值及其綜合均值和三均值之間的最大與最小值。