[發明專利]醫用電子內窺鏡視場角自動測量裝置

有效

• 申請號: 201410461301.4
• 申請日: 2014-09-11
• 公開（公告）號: CN104236515B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 孫欣;王向東;任宏偉;閆欣;秦霄雯;崔濤;李永佐;婁志年
• 申請（專利權）人: 山東省計量科學研究院
• 主分類號: G01B21/22
• 分類號: G01B21/22
• 代理公司: 濟南日新專利代理事務所37224
• 代理人: 王書剛

1.一種醫用電子內窺鏡視場角自動測量裝置，包括顯示裝置、內鏡末端定位裝置、圖像采集單元和中央處理器，其特征是：

(1)顯示裝置，設置于內鏡末端定位裝置的前方，與中央處理器相連接，依據中央處理器的指令在顯示裝置上的指定位置顯示規定尺寸及幾何關系的圖形；

(2)內鏡末端定位裝置，與中央處理器相連，用于固定被測電子內窺鏡的末端并使其目鏡朝向顯示裝置，使被測電子內窺鏡末端能夠沿著顯示裝置顯示屏的垂直中心軸進行移動，測量被測電子內窺鏡末端與顯示裝置顯示屏之間的距離并將結果輸出至中央處理器；

(3)圖像采集單元，與被測電子內窺鏡的圖像輸出接口相連接并采集被測電子內窺鏡所獲取的圖像，與中央處理器相連接并將被測電子內窺鏡的圖像傳輸至中央處理器；

(4)中央處理器，與顯示裝置、內鏡末端定位裝置、圖像采集單元相連接，用于控制和獲取顯示裝置所顯示圖形的形狀、尺寸和顯示位置，獲取來自內鏡末端定位裝置輸出的被測內鏡末端與顯示裝置顯示屏之間的距離，接收來自圖像采集單元的圖像數據，按以下過程測量和計算被測電子內窺鏡的頂點視場角和入瞳視場角：

A.當內鏡末端定位裝置將被測電子內窺鏡末端與顯示裝置顯示屏之間的距離固定在某個值時，中央處理器通過內鏡末端定位裝置獲取該距離量a；

B.中央處理器搜索視軸交點的位置，計算視軸交點與顯示裝置顯示屏中心點的距離b以及被測電子內窺鏡末端與視軸交點之間的距離視軸交點為顯示裝置顯示屏與被測電子內窺鏡視軸的交點；

C.中央處理器搜索顯示裝置顯示屏上有效視場的范圍，并確定視場計算半徑r；

D.中央處理器按照以下公式計算被測內鏡的頂點視場角α：

α=2arctan(rc);]]>

E.內鏡末端定位裝置將被測電子內窺鏡末端與顯示裝置顯示屏之間的距離調整至另一固定值，重復步驟A、B、C和D，得到被測電子內窺鏡末端與視軸交點之間另一距離c’和另一視場計算半徑r’，中央處理器按照以下公式計算被測電子內窺鏡的入瞳視場角β：

β=2arctan(r′-rc′-c).]]>

2.根據權利要求1所述的醫用電子內窺鏡視場角自動測量裝置，其特征是，所述內鏡末端定位裝置，包括基座、直線滑軌、滑塊和環形鎖套；直線滑軌安裝在基座上，滑塊安裝于直線滑軌上，滑塊上安裝有環形鎖套，滑塊和直線滑軌上裝有位移傳感裝置，位移傳感裝置與中央處理器連接。

3.根據權利要求1所述的醫用電子內窺鏡視場角自動測量裝置，其特征是，所述中央處理器搜索視軸交點位置的過程如下所述：

圖像采集單元采集一幅被測電子內窺鏡的輸出圖像，傳輸至中央處理器，中央處理器對該圖像進行如下分析處理：使用邊緣提取算法提取被測電子內窺鏡的圖像視野邊緣；在圖像視野范圍內搜索圖像視野的中心點并進行存儲；以圖像視野中心點為圓心、以圖像視野中心點與圖像視野邊緣的最短距離為半徑，劃定一個圓形范圍，該圓形范圍稱為有效圖像視野；

中央處理器控制顯示裝置依次顯示各個像素點，并根據被測內鏡的輸出圖像計算所顯示像素點的像與圖像視野中心點的距離，在依次顯示各個像素點的過程中，當所顯示像素點的像與圖像視野中心點的距離等于零時，此時該像素點的顯示位置即為顯示裝置顯示屏與被測電子內窺鏡視軸的交點，也就是視軸交點。

4.根據權利要求1所述的醫用電子內窺鏡視場角自動測量裝置，其特征是，所述中央處理器搜索顯示裝置顯示屏上有效視場的范圍并確定視場計算半徑r的具體過程如下所述：

中央處理器搜索顯示裝置顯示屏上具有以下特征的像素點：經被測電子內窺鏡成像后，該像素點的像位于被測電子內窺鏡的圖像有效視野的邊緣上；中央處理器控制顯示裝置依次顯示各個像素點，每顯示一個像素點，中央處理器就通過圖像采集單元采集一幅被測內鏡的輸出圖像，并根據該輸出圖像判斷所顯示的像素點的像是否位于圖像有效視野邊緣上，如此循環，直至搜索到所有符合要求的像素點，顯示裝置上具有上述特征的像素點劃定的范圍稱為有效視場，上述像素點的集合稱為有效視場邊緣；

中央處理器計算并搜索有效視場邊緣上與視軸交點間距離最大或最小的點，該點與視軸交點所確定的直線即為有效視場對稱軸，在顯示裝置顯示屏上，過視軸交點且垂直于有效視場對稱軸的直線稱為視場計算軸，中央處理器搜索視場計算軸與有效視場邊緣的交點，并計算該交點與視軸交點間的距離r，該距離稱為視場計算半徑。