一种硬式内镜光学性能自动评估方法及系统

本发明涉及医疗器械质控检测，具体为一种硬式内镜光学性能自动评估方法及系统。

背景技术：

1、硬式内镜作为外科微创手术的核心器械，其光学性能直接影响临床诊断与手术操作的安全性和准确性。但现有检测方式仍存在诸多不足，制约内镜质量控制的标准化与高效化。

2、现有技术的检测以人工目测为主，依赖检测人员的经验判断，主观性强，不同人员对同一内镜的成像清晰度、色彩还原度、亮度均匀性等指标的评估标准难以统一，检测结果的重复性和可比性较差，容易因人为误差导致性能合格的内镜被误判报废，或存在缺陷的内镜被投入临床使用，带来安全隐患；

3、其次，现有检测缺乏多维度、量化的评估手段，多数方案仅关注单一指标，如亮度或清晰度，无法全面反映内镜的光学性能状态。例如，部分内镜整体亮度达标，但边缘锐度不足或色彩还原偏差较大，仍影响临床观察效果，而单一指标检测难以发现这类问题。同时，人工检测无法实现对调制传递函数、光通量均匀性等关键光学参数的精准量化分析，难以捕捉细微的性能衰减或缺陷，评估精度不足，且传统检测流程自动化程度低，检测效率低下，难以满足医疗机构大量内镜的定期检测需求，且检测数据缺乏标准化记录，不利于内镜使用状态的追溯和维护管理，不能满足医疗器械质控检测的工作要求，为此提出一种硬式内镜光学性能自动评估方法及系统。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种硬式内镜光学性能自动评估方法及系统，以解决上述的技术问题。

2、为实现上述的目的，本发明提供如下技术方案：一种硬式内镜光学性能自动评估方法，包括以下步骤：

3、s1标准化光学信号采集转换：

4、首先通过光源模组照射待检测的硬式内镜，利用图像采集模块采集经硬式内镜光学系统传导后的光学信号，将光学信号转换为数字图像；

5、s2多维度光学特征并行提取：

6、对步骤s1中获得的数字图像进行预处理，从而得到预处理图像，随后从预处理图像中并行提取不同维度的光学性能特征；

7、s3分类型加权融合得到综合性能指数：

8、将步骤s2中获得的不同维度的光学性能特征根据硬式内镜类型，调用预设权重向量得到综合光学性能指数；

9、s4结合双维度依据的性能合规判定：

10、将步骤s3中获取的综合光学性能指数与预设判定阈值进行比对，从而得到比对结果，并且根据比对结果以及缺陷识别结果对硬式内镜的光学性能进行判定，得到判定结果；

11、s5标准化检测报告自动生成输出：

12、根据步骤s4中得到的判定结果生成并输出包含量化评估数据和处置建议的检测报告。

13、一种硬式内镜光学性能自动评估系统，应用于权利要求1-8任一项所述的一种硬式内镜光学性能自动评估方法，包括硬件采集层、图像处理与特征提取层以及智能评估与输出层：

14、所述硬件采集层包括光源模组、图像采集模块和主控单元，所述硬件采集层通过光源模组照射待检测的硬式内镜，并利用图像采集模块采集经硬式内镜光学系统传导后的光学信号，将光学信号转换为数字图像；

15、所述图像处理与特征提取层运行于所述主控单元，所述图像处理与特征提取层包括图像预处理模块和特征提取模块，所述图像处理与特征提取层用于对数字图像进行预处理得到预处理图像，并且从预处理图像中并行提取多个维度的光学性能特征；

16、所述智能评估与输出层运行于所述主控单元，所述智能评估与输出层包括多参数融合评估引擎、阈值比对决策模块和检测报告自动生成模块，所述智能评估与输出层用于将多维度光学性能特征根据硬式内镜类型调用预设权重向量，从而得到综合光学性能指数。

17、优选的，所述步骤s2中的光学性能特征包括调制传递函数特征、光通量均匀性特征、图像边缘锐度特征和色彩还原性特征中的至少一种，可灵活选取不同维度的光学性能指标，全面覆盖内镜成像质量的核心评价维度，提升评估结果的完整性与针对性，适配各类检测场景的实际需求。

18、优选的，所述步骤s2中，提取所述调制传递函数特征的步骤为：

19、在预处理图像中搜索高对比度刃边区域，在高对比度刃边区域提取垂直于刃边方向的灰度剖面线；

20、对灰度剖面线进行数值微分并得到线扩散函数；

21、对线扩散函数进行傅里叶变换并取模值归一化至零频分量得到；

22、并且以=0.3对应的频率f30作为有效分辨率指标,以mtf(f)=0.5对应的频率f50作为对比度指标，采用刃边法计算调制传递函数，能量化表征内镜的成像分辨率与对比度表现，精准反映光学系统的细节还原能力，提升清晰度评估的客观性与准确性。

23、优选的，所述步骤s2中，提取所述光通量均匀性特征的步骤为：

24、首先将预处理图像划分为n×n网格；其中，n=8；

25、随后计算各网格亮度均值及方差，得到全图光通量均值及均匀性指数，通过网格分区统计亮度分布参数，可精准量化图像各区域的光通量均匀程度，直观反映内镜视场的亮度一致性，有效识别局部明暗不均的性能问题。

26、优选的，所述步骤s2中，提取所述图像边缘锐度特征的步骤为：

27、首先采用边缘梯度算子提取预处理图像的边缘梯度图，其中g代表合成后的总梯度幅值，代表图像在水平方向的梯度分量，代表图像在垂直方向的梯度分量；

28、其次统计高频能量占比，其中表示阈值，表示图像的总像素数量，通过边缘梯度计算与高频能量占比统计，能量化表征图像的边缘锐利程度，直观反映内镜成像的细节清晰度，精准捕捉成像模糊等性能衰减现象。

29、优选的，所述步骤s2中，提取所述色彩还原性特征的步骤为：

30、首先将预处理图像转换至lab色彩空间，随后通过公式计算与标准光源下参考色卡的色差值；

31、其中代表明暗差异的平方，代表红绿偏色的平方，代表黄蓝偏色的平方，转换至与设备无关的色彩空间计算色差值，可客观量化内镜的色彩还原准确度，排除设备差异干扰，精准识别偏色问题，保障色彩评估的可靠性。

32、优选的，所述一种硬式内镜光学性能自动评估方法，还包括以下步骤：

33、首先对步骤s2中的预处理图像并行提取空间域特征、频域特征及时域特征；

34、其次对空间域特征、频域特征及时域特征进行加权融合得到融合特征图；

35、并基于融合特征图识别并分类硬式内镜的缺陷类型得到缺陷识别结果，融合空间域、频域及时域多维度特征开展缺陷识别，可从多角度捕捉内镜缺陷特征，提升缺陷识别的准确率与全面性，避免单一维度的漏检问题。

36、优选的，所述步骤s3中的综合光学性能指数s的计算公式为；

37、，其中为根据硬式内镜的类型动态调用的预设权重向量中第i个维度的权重，为第i个维度的归一化评分；

38、且步骤s4中的预设判定阈值t根据硬式内镜的类型及使用年限动态修正，具体修正公式为：，其中，为类型硬式内镜的初始判定阈值，依据内镜类型匹配权重并动态修正判定阈值，可兼顾不同内镜的性能侧重与正常老化衰减，使判定结果更贴合实际使用状态，有效降低误判概率。

39、优选的，所述阈值比对决策模块与多参数融合评估引擎数据连接，所述阈值比对决策模块用于将综合光学性能指数与预设判定阈值进行比对得到比对结果，根据比对结果以及缺陷识别结果对硬式内镜的光学性能进行判定得到判定结果，所述检测报告自动生成模块与阈值比对决策模块数据连接，所述检测报告自动生成模块用于根据判定结果生成并输出包含量化评估数据和处置建议的检测报告，各模块间数据传输连通顺畅，可自动完成性能比对判定与报告输出，实现评估流程的闭环自动化，提升检测效率，保障结果输出的标准化与一致性。

40、与现有技术相比，本发明提供了一种硬式内镜光学性能自动评估方法及系统，具备以下有益效果：

41、该硬式内镜光学性能自动评估方法及系统，通过标准化的硬件采集流程，以光源模组和图像采集模块实现光学信号的稳定采集，避免人工检测中光照不均、采集条件不一致导致的结果偏差，确保输入数据的客观性与可重复性，同时通过从预处理图像中并行提取多维度光学性能特征，包括调制传递函数、光通量均匀性、边缘锐度、色彩还原性等关键指标，能够全面覆盖内镜光学性能的核心维度，既量化了成像质量，又识别镜头划痕、污渍、光纤断丝等缺陷，评估结果比单一指标检测更全面、更精准；

42、并且通过根据内镜类型调用预设权重向量计算综合光学性能指数，并结合使用年限动态修正判定阈值，既考虑不同内镜的临床使用场景差异，又兼顾内镜正常老化的性能衰减，避免固定阈值对旧内镜的误判，使判定结果更贴合内镜的实际使用状态，自动生成包含量化数据和处置建议的检测报告，实现评估流程的全自动化，大幅提升检测效率，同时标准化的报告便于医疗机构存档追溯，为内镜的维护管理和质量控制提供明确依据，有效降低因内镜光学性能不合格导致的临床风险。