一种照明成像光照控制方法及设备与流程

1.本发明涉及灯光控制技术，具体涉及一种照明成像光照控制方法及设备。


背景技术：

2.在一些环境下，由于操作空间的限制，对于目标照射区域的温度控制始终存在难题，内窥镜为了进行成像，往往需要自带光源。虽然在现有技术中，存在大量对光源色温进行控制的技术以降低光源照射所产生的热量，但是在持续的操作过程中随着时间的延长，目标照射区域的温度依然会在光源的照射下持续升高，不利于后续操作的进行。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是现有技术中缺乏一种可以用于目标照射区域的照明温控技术，目的在于提供一种照明成像光照控制方法及设备，解决上述问题。
4.本发明通过下述技术方案实现：一方面的，一种照明成像光照控制设备，包括：光源，被配置于内窥镜探头上，并向目标照射区域提供光照；摄像头，被配置于所述内窥镜探头上，并采集目标照射区域的图像信息作为第一图像信息；光源驱动模块，被配置为通过光纤向所述光源提供光线；成像模块，被配置为根据所述第一图像信息生成的第二图像信息并进行显示；控制模块，被配置为生成第一控制数据并发送至所述光源驱动模块，所述第一控制数据的占空比小于或等于10%；所述占空比为一个光照循环内光照时长占总时长百分比；所述光源驱动模块根据所述第一控制数据和光照循环的频率生成频闪光，所述第一控制数据为脉冲信号，所述光源驱动模块在所述脉冲信号的脉冲持续期间向所述光源提供光线，所述光源驱动模块在所述脉冲信号的非脉冲期间停止向所述光源提供光线；所述光源驱动模块将所述频闪光通过所述光纤提供至光源。
5.现有技术，中国专利公开了一种可调色温的灯，在其光源周围设有复数 色温滤镜，各色温滤镜底部均设有控制组件，以控制色温滤镜 转动，使其与光线产生角度变化，以调整光源的色温；其可利 用手动或遥控方式调整色温，且不影响手术灯原有聚光等功 能，克服传统灯色温无法调整的问题，为使用者提供使用上的更有效，便利的操作，以选择适宜的色温。显而易见的，可以看出现有技术中对于光源照射的温度控制还停留在色温调整阶段，在环境温度可控的情况下所以可以采用多种手段对目标照射区域进行温度控制，如灌注温度较低的液体等方式，但是发明人在实践中发现微创手术的情况会完全不同，因为无法使用大量的设备直接对目标照射区域进行温度控制，而目标照射区域的光照持续时间较长很容易造成温度升高等问题，甚至会造成手术中的心脏复跳这种严重后果。
6.本实施例实施时，对于现有的成像设备进行了改造，一般的成像设备都具备内窥镜探头，用于伸入到目标照射区域进行光线照射和图像采集，便于进行微创手术；同样的，
在本技术中也采用这种方式，光源由光源驱动模块通过光纤提供光线，光源驱动模块在这里一般包括驱动器和灯组，由驱动器驱动灯组发光，并由光纤向光源提供光线，最终实现照明，其主要的有点在于光源驱动模块可以不需要进入目标照射区域附近，降低设备自身的热量带来的影响。而对于摄像头来说，可以采用现有技术中的摄像头进行目标区域的图像采集形成第一图像信息。
7.在本实施例中，发明人创造性的采用了一种频闪的方式进行照明，即生成第一控制数据，第一控制数据是一组循环的脉冲信号即光照循环信号，在脉冲持续期间光源驱动模块发光，而在非脉冲期间光源驱动模块熄灭，通过对脉冲信号自身占空比的调整和对脉冲信号频率的调整，就可以实现对所述频闪光光源状况的调整。
8.应当理解的是，在本实施例中一个脉冲循环就是一个光照循环，而通过调整脉冲循环的占空比，就可以调整控制在一个时长内，实际光照的时间，从而实现对光照引起的温度升高的控制，在本实施例中占空比小于或等于10%，可以降低光照带来的热量至少80%以上。
9.在本实施例中，发明人发现由于在内窥镜上提供的光线是频闪的，所以还是会影响到具体的手术实施的，为了解决这个问题，发明人采用了通过成像模块对第一图像信息处理生成第二图像信息的方式进行，其中处理的目的是为了形成完整流程的视频图像用于使用。
10.示例的，处理方式可以采用剔除第一图像信息中在光源驱动模块熄灭期间产生的图像，为了保证剔除了光源驱动模块熄灭期间产生的图像后生成的视频图像依然保持流程，可以对光照循环的频率进行控制，如占空比为0.1的时候，为了保证显示出来的第二图像信息流畅运行在20fps下，可以采用200hz的光照循环的频率，同时其对应的摄像头的采样率也需要高于200hz。
11.示例的，作为另一种处理方案，可以在摄像头采样率不足的时候使用，控制模块根据第一控制数据中脉冲循环的时序生成时序信号并发送给摄像头，摄像头根据所述时序信号进行图像采样，即在时序达到脉冲处时进行图像采样。这样摄像头本身的采样率就可以降低到40hz甚至更低。本发明通过设置上述装置，有效的降低了照明设备对微创手术中目标照射区域所提供的热量，同时不影响微创手术中的成像，不会干扰正常的手术过程。
12.进一步的，所述光源上设置有用于将所述光源驱动模块提供的光线进行色温控制的色温滤镜，所述色温滤镜将所述光线的色温调节至3000k
‑
6700k。
13.进一步的，所述成像模块对所述第一图像信息进行预处理后提取亮度高于预设值的帧拼接成第二图像信息。
14.进一步的，还包括：温度传感器，被配置于所述内窥镜探头并根据所述目标照射区域内的热辐射获取所述目标照射区域内温度数据作为第一温度数据发送至所述控制模块；所述控制模块在所述第一温度数据超过预设温度时，降低所述第一控制数据的占空比。
15.进一步的，所述控制模块生成第二控制数据并发送至所述光源驱动模块，所述第二控制数据为光照循环的频率；所述光源驱动模块以所述第二控制数据作为所述频闪光的频闪频率，并以所述第
一控制数据作为所述频闪光一次频闪中的光照时长占比生成所述频闪光。
16.进一步的，所述成像模块从所述第一图像信息中提取匹配于目标对象的物体作为目标物体；当所述成像模块检测到相邻的两个光照循环内第一图像信息的视频帧中所述目标物体的位置差异大于或等于预设值时，向所述控制模块发送启动信号；所述控制模块在收到件启动信号时，提高所述第一控制数据中的占空比，并提高所述第二控制数据中的频率；当所述成像模块检测到相邻的两个光照循环内第一图像信息的视频帧中所述目标物体的位置差异低于预设值或从所述第一图像信息中检测不到目标物体时，向所述控制模块发送中止信号；所述控制模块在收到中止信号时，降低所述第一控制数据中的占空比，并降低所述第二控制数据中的频率。
17.一方面的，一种照明成像光照控制方法，包括：生成第一控制数据并根据所述第一控制数据生成频闪光；所述第一控制数据的占空比小于或等于10%；所述占空比为一个光照循环内光照时长占总时长百分比；以所述频闪光为目标照射区域提供光照，并采集所述目标照射区域的图像信息作为第一图像信息；所述第一控制数据为脉冲信号，所述频闪光在所述脉冲信号的脉冲持续期间提供光线，所述频闪光在所述脉冲信号的非脉冲期间停止提供光线；对所述第一图像信息进行预处理后提取亮度高于预设值的帧拼接成第二图像信息并进行显示。
18.进一步的，还包括：根据所述目标照射区域内的热辐射获取所述目标照射区域内温度数据作为第一温度数据；在所述第一温度数据超过预设温度时，降低所述第一控制数据的占空比。
19.进一步的，还包括：生成第二控制数据并以所述第二控制数据作为所述频闪光的频闪频率，以所述第一控制数据作为所述频闪光一次频闪中的光照时长占比生成所述频闪光；所述第二控制数据为光照循环的频率。
20.进一步的，还包括：从所述第一图像信息中提取匹配于目标对象的物体作为目标物体；当检测到相邻的两个光照循环内第一图像信息的视频帧中所述目标物体的位置差异大于或等于预设值时，提高所述第一控制数据中的占空比，并提高所述第二控制数据中的频率；当检测到相邻的两个光照循环内第一图像信息的视频帧中所述目标物体的位置差异低于预设值或从所述第一图像信息中检测不到目标物体时，降低所述第一控制数据中的占空比，并降低所述第二控制数据中的频率。
21.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本发明一种照明成像光照控制方法及设备，通过设置上述装置，有效的降低了照明设备对目标照射区域所提供的热量，同时不影响对目标照射区域的成像，不会干扰正常的操作过程。
附图说明
22.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：图1为本发明实施例具体结构示意图；图2为本发明实施例控制终端结构示意图；图3为本发明实施例方法步骤示意图。
具体实施方式
23.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
24.实施例：为了便于对上述的一种照明成像光照控制设备进行阐述，请结合参考图1和图2，提供了本发明实施例所公开的一种照明成像光照控制设备的结构示意图。其中，所述一种照明成像光照控制设备可以包括光源、摄像头、光源驱动模块101、成像模块102和控制模块103，其中光源驱动模块101、成像模块102和控制模块103可以被集成为一个控制终端100。在具体的实施方式中，控制终端100可以是台式电脑、平板电脑、笔记本电脑、手机或者其他能够实现数据处理以及数据通信的控制终端，在此不作过多限定。而光源和摄像头则配置于内窥镜探头200。
25.一种照明成像光照控制设备，包括：光源，被配置于内窥镜探头上，并向目标照射区域提供光照；摄像头，被配置于所述内窥镜探头上，并采集目标照射区域的图像信息作为第一图像信息；光源驱动模块，被配置为通过光纤向所述光源提供光线；成像模块，被配置为根据所述第一图像信息生成的第二图像信息并进行显示；控制模块，被配置为生成第一控制数据并发送至所述光源驱动模块，所述第一控制数据的占空比小于或等于10%；所述占空比为一个光照循环内光照时长占总时长百分比；所述光源驱动模块根据所述第一控制数据和光照循环的频率生成频闪光，所述第一控制数据为脉冲信号，所述光源驱动模块在所述脉冲信号的脉冲持续期间向所述光源提供光线，所述光源驱动模块在所述脉冲信号的非脉冲期间停止向所述光源提供光线；所述光源驱动模块将所述频闪光通过所述光纤提供至光源。
26.本实施例实施时，对于现有的成像设备进行了改造，一般的成像设备都具备内窥镜探头，用于伸入到目标照射区域进行光线照射和图像采集，便于进行微创手术；同样的，在本技术中也采用这种方式，光源由光源驱动模块通过光纤提供光线，光源驱动模块在这里一般包括驱动器和灯组，由驱动器驱动灯组发光，并由光纤向光源提供光线，最终实现照明，其主要的有点在于光源驱动模块可以不需要进入目标照射区域附近，降低设备自身的热量带来的影响。而对于摄像头来说，可以采用现有技术中的摄像头进行目标区域的图像采集形成第一图像信息。
27.在本实施例中，发明人创造性的采用了一种频闪的方式进行照明，即生成第一控
制数据，第一控制数据是一组循环的脉冲信号即光照循环信号，在脉冲持续期间光源驱动模块发光，而在非脉冲期间光源驱动模块熄灭，通过对脉冲信号自身占空比的调整和对脉冲信号频率的调整，就可以实现对所述频闪光光源状况的调整。
28.应当理解的是，在本实施例中一个脉冲循环就是一个光照循环，而通过调整脉冲循环的占空比，就可以调整控制在一个时长内，实际光照的时间，从而实现对光照引起的温度升高的控制，在本实施例中占空比小于或等于10%，可以降低光照带来的热量至少80%以上。
29.在本实施例中，发明人发现由于在内窥镜上提供的光线是频闪的，所以还是会影响到具体的手术实施的，为了解决这个问题，发明人采用了通过成像模块对第一图像信息处理生成第二图像信息的方式进行，其中处理的目的是为了形成完整流程的视频图像用于使用。
30.示例的，处理方式可以采用剔除第一图像信息中在光源驱动模块熄灭期间产生的图像，为了保证剔除了光源驱动模块熄灭期间产生的图像后生成的视频图像依然保持流程，可以对光照循环的频率进行控制，如占空比为0.1的时候，为了保证显示出来的第二图像信息流畅运行在20fps下，可以采用200hz的光照循环的频率，同时其对应的摄像头的采样率也需要高于200hz。
31.示例的，作为另一种处理方案，可以在摄像头采样率不足的时候使用，控制模块根据第一控制数据中脉冲循环的时序生成时序信号并发送给摄像头，摄像头根据所述时序信号进行图像采样，即在时序达到脉冲处时进行图像采样。这样摄像头本身的采样率就可以降低到40hz甚至更低。本发明通过设置上述装置，有效的降低了照明设备对微创手术中目标照射区域所提供的热量，同时不影响微创手术中的成像，不会干扰正常的手术过程。
32.在一个实施例中，所述光源上设置有用于将所述光源驱动模块提供的光线进行色温控制的色温滤镜，所述色温滤镜将所述光线的色温调节至3000k
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6700k。
33.在一个实施例中，所述成像模块对所述第一图像信息进行预处理后提取亮度高于预设值的帧拼接成第二图像信息。
34.本实施例实施时，采用剔除第一图像信息中在光源驱动模块熄灭期间产生的图像，为了保证剔除了光源驱动模块熄灭期间产生的图像后生成的视频图像依然保持流程，可以对光照循环的频率进行控制，如占空比为0.1的时候，为了保证显示出来的第二图像信息流畅运行在20fps下，可以采用200hz的光照循环的频率，同时其对应的摄像头的采样率也需要高于200hz。
35.在一个实施例中，还包括：温度传感器，被配置于所述内窥镜探头并根据所述目标照射区域内的热辐射获取所述目标照射区域内温度数据作为第一温度数据发送至所述控制模块；所述控制模块在所述第一温度数据超过预设温度时，降低所述第一控制数据的占空比。
36.本实施例实施时，考虑到目标照射区域的温度在长时间的手术过程中，可能会出现温度超过危险值的情况，所以在本实施例中采用了在第一温度数据超过预设温度时降低所述第一控制数据的占空比的方式，来减少光照产生的热量，使得手术过程还可以继续执行下去。
37.在一个实施例中，所述控制模块生成第二控制数据并发送至所述光源驱动模块，所述第二控制数据为光照循环的频率；所述光源驱动模块以所述第二控制数据作为所述频闪光的频闪频率，并以所述第一控制数据作为所述频闪光一次频闪中的光照时长占比生成所述频闪光。
38.本实施例实施时，发明人在实践中发现，频闪频率很多时候会影响照明效果以及成像效果，所以通过对第二控制数据的控制就可以实现对光照的控制。
39.在一个实施例中，所述成像模块从所述第一图像信息中提取匹配于目标对象的物体作为目标物体；当所述成像模块检测到相邻的两个光照循环内第一图像信息的视频帧中所述目标物体的位置差异大于或等于预设值时，向所述控制模块发送启动信号；所述控制模块在收到件启动信号时，提高所述第一控制数据中的占空比，并提高所述第二控制数据中的频率；当所述成像模块检测到相邻的两个光照循环内第一图像信息的视频帧中所述目标物体的位置差异低于预设值或从所述第一图像信息中检测不到目标物体时，向所述控制模块发送中止信号；所述控制模块在收到中止信号时，降低所述第一控制数据中的占空比，并降低所述第二控制数据中的频率。
40.本实施例实施时，通过成像模块进行目标物体的检测，并且在第一图像信息中检测提取匹配于目标对象的物体作为目标物体，图像识别技术属于现有技术中非常成熟的技术，在此不多做阐述，在本实施例中的目标对象可以是各种用于微创手术的手术器械。
41.当相邻的两个光照循环内目标物体位置差异大于或等于预设值时，说明已经开始进行了手术相关的操作，此时需要加强光照并且加强频率提高成像效果，而当移动的位置小于预设值或检测不到目标物体时，则认为手术相关的操作中止，此时为了避免温度升高过快，则降低光照并降低频率。
42.在上述基础上，请结合参阅图3为本发明实施例所提供的一种照明成像光照控制方法的流程示意图，所述一种照明成像光照控制方法可以应用于图1和图2一种照明成像光照控制设备，进一步地，所述一种照明成像光照控制方法具体可以包括以下步骤s1
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步骤s3所描述的内容。
43.s1：生成第一控制数据并根据所述第一控制数据生成频闪光；所述第一控制数据的占空比小于或等于10%；所述占空比为一个光照循环内光照时长占总时长百分比；s2：以所述频闪光为目标照射区域提供光照，并采集所述目标照射区域的图像信息作为第一图像信息；所述第一控制数据为脉冲信号，所述频闪光在所述脉冲信号的脉冲持续期间提供光线，所述频闪光在所述脉冲信号的非脉冲期间停止提供光线；s3：对所述第一图像信息进行预处理后提取亮度高于预设值的帧拼接成第二图像信息并进行显示。
44.在一个实施例中，还包括：根据所述目标照射区域内的热辐射获取所述目标照射区域内温度数据作为第一温度数据；在所述第一温度数据超过预设温度时，降低所述第一控制数据的占空比。
45.在一个实施例中，还包括：
生成第二控制数据并以所述第二控制数据作为所述频闪光的频闪频率，以所述第一控制数据作为所述频闪光一次频闪中的光照时长占比生成所述频闪光；所述第二控制数据为光照循环的频率。
46.在一个实施例中，还包括：从所述第一图像信息中提取匹配于目标对象的物体作为目标物体；当检测到相邻的两个光照循环内第一图像信息的视频帧中所述目标物体的位置差异大于或等于预设值时，提高所述第一控制数据中的占空比，并提高所述第二控制数据中的频率；当检测到相邻的两个光照循环内第一图像信息的视频帧中所述目标物体的位置差异低于预设值或从所述第一图像信息中检测不到目标物体时，降低所述第一控制数据中的占空比，并降低所述第二控制数据中的频率。
47.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
48.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
49.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
50.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
51.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网格设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read
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onlymemory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
52.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。