内窥镜系统成像检测装置及方法与流程

1.本发明涉及成像检测装置领域，具体涉及一种内窥镜系统成像检测装置及方法。


背景技术：

2.医用内窥镜深入体内是用来直接反映人体器官内部腔体状况，其使用照射照明光来获得体腔内的内窥镜图像，一般可分为两类，一种是光学内窥镜，其采用光纤维束传像、导光；一种是电子内窥镜，其以ccd或摄像头替代光纤维束传导图像信号，并传输至位于体外的监视器上显示图像，供医生观察和诊断。医用内窥镜系统成像质量的优劣直接影响到医生的观察和判断，对医用内窥镜系统成像质量进行检测、检验具有十分重要的临床意义。
3.内窥镜系统成像质量体现在其成像的延迟与其输出视频画面的帧频上，现有技术缺乏一种能够检测内窥镜系统端到端成像延迟或其输出视频画面帧频的装置。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种内窥镜系统成像检测装置及方法，用于测试内窥镜系统成像延迟或其其输出的视频画面帧频，从而检测其成像质量。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种内窥镜系统成像检测装置，用于检测测试对象的成像延迟或其输出的视频画面帧频，包括计时单元、记录模块、识别模块、运算模块和控制模块；
6.所述测试对象，拍摄所述计时单元并显示为第一视频画面，其中，所述计时单元在测试对象中的显示时间为第一时间信息；所述计时单元与所述第一时间信息同步动作的显示时间为第二时间信息；
7.所述记录模块，拍摄第二视频画面，所述第二视频画面包括所述第一视频画面和所述第二时间信息；
8.所述识别模块，将每段所述第二视频画面剪辑为至少包括2帧的图像，所述图像按时间顺序依次排列，从每一帧所述图像中提取第一时间信息和第二时间信息换算为第一时间数值和第二时间数值，对应的第一时间数值和第二时间数值为一样本数组；
9.所述运算模块，选取样本数组并计算所述测试对象的成像延迟或其输出的视频画面帧频；
10.所述控制模块，分别控制连接所述测试对象、计时单元、记录模块、识别模块和运算模块。
11.作为本发明的进一步改进，所述识别模块内设置有字符模型，所述字符模型包括目标字符，所述识别模块配置为：
12.预处理每一帧所述图像，以生成灰度图；
13.矫正每一帧所述灰度图，以生成目标图；
14.获取所述目标图的边缘检测特征，以分别定位所述第一时间信息与所述第二时间信息，并将所述目标图对应划分成第一时间信息域和第二时间信息域；
15.分别将每一帧所述目标图中第一时间信息域、第二时间信息域同所述字符模型进行比对，为第一时间信息域、第二时间信息域中的待识别字符匹配目标字符，以提取第一时间信息和第二时间信息；
16.生成第一时间数组和第二时间数组；
17.根据所述第一时间数组和第二时间数组，分别计算第一时间数值和第二时间数值。
18.作为本发明的进一步改进，所述图像按排列位置标记索引，所述图像的索引对应作为其所生成样本数组的索引，所述运算模块包括延迟运算单元，所述延迟运算单元根据标记索引后的样本数组计算所述测试对象成像延迟；
19.所述延迟运算单元配置为：
20.从标记索引后的样本数组中选取首行样本数组和末行样本数组，若首末两行样本数组的第一时间数值不相等，则再选取位于首末两行样本数组中间的一行样本数组；
21.若首末两行样本数组与该行样本数组的第一时间数值仍不相等，则继续选取位于首行样本数组与该行样本数组中间的另一行样本数组；
22.循环往复，直至最后一次选取到的样本数组与任一之前被选取样本数组的第一时间数值相等，计算所有被选取样本数组的第一时间数值和第二时间数值间差值和的平均值，得到所述测试对象成像延迟。
23.作为本发明的进一步改进，所述图像按排列位置标记索引，所述图像的索引对应作为其所生成样本数组的索引，所述运算模块按索引遍历所述样本数组，以查找第一时间数值相等的相邻两行样本数组，并删除后一行样本数组，每删除一行样本数组，更新所述样本数组的索引；
24.所述运算模块包括延迟运算单元和帧频运算单元；
25.所述延迟运算单元，根据更新索引后的样本数组计算所述测试对象成像延迟；
26.所述帧频运算单元，根据更新索引后的样本数组计算所述测试对象输出的视频画面帧频。
27.作为本发明的进一步改进，所述延迟运算单元配置为从更新索引后的样本数组中随机选取至少一行样本数组，计算所有被选取样本数组的第一时间数值和第二时间数值间差值和的平均值，得到所述测试对象成像延迟。
28.作为本发明的进一步改进，所述延迟运算单元配置为从更新索引后的样本数组中随机选取一行样本数组，再从该行样本数组往后连续选取至少一行样本数组，计算所有被选取样本数组的第一时间数值和第二时间数值间差值和的平均值，得到所述测试对象成像延迟。
29.作为本发明的进一步改进，所述帧频运算单元配置为从更新索引后的样本数组中随机选取至少一组样本数组，所述一组样本数组包括随机选取的两行样本数组，计算随机选取的两行样本数组中第一时间数值间差值和的平均值，得到所述测试对象输出的视频画面帧频。
30.作为本发明的进一步改进，所述帧频运算单元配置为从更新索引后的样本数组中随机选取至少一组样本数组，再从该组样本数组往后随机或连续选取至少一组样本数组，所述一组样本数组包括相邻的两行样本数组，计算相邻的两行样本数组中第一时间数值间
差值和的平均值，得到所述测试对象输出的视频画面帧频。
31.作为本发明的进一步改进，所述控制模块内设置有相应阈值，配置为将所述运算模块计算出的测试对象的成像延迟或其输出的视频画面帧频与相应阈值进行比较，以判断测试对象的成像延迟或其输出的视频画面帧频是否合格。
32.一种内窥镜系统成像检测方法，采用如上所述的一种内窥镜系统成像检测装置，包括以下步骤：
33.测试对象拍摄计时单元并显示为第一视频画面，其中，计时单元在测试对象中的显示时间为第一时间信息；计时单元与第一时间信息同步动作的显示时间为第二时间信息；
34.拍摄第二视频画面，第二视频画面包括第一视频画面和第二时间信息；
35.将每段所述第二视频画面剪辑为至少包括2帧的图像，图像按时间顺序依次排列，从每一帧所述图像中提取第一时间信息和第二时间信息换算为第一时间数值和第二时间数值，对应的第一时间数值和第二时间数值为一样本数组；
36.选取样本数组并计算测试对象的成像延迟或其输出的视频画面帧频。
37.本发明的有益效果：本发明的检测装置及方法通过测试对象直接拍摄计时单元和计时单元同时显示，并采用帧频图像处理手段，根据测试对象拍摄计时单元时间与计时单元显示时间换算数值，从而计算出测试对象的成像延迟或其输出的视频画面帧频，以根据延迟和帧频判断其成像质量；进一步地，本发明的检测装置及方法在计算测试对象的成像延迟及其输出的视频画面帧频时，既能够采用随机选取样本的方式，以判断内窥镜系统成像质量是否存在波动，也可以通过观察不同取样方式得到的输出视频画面帧频，多角度地发现内窥镜系统成像帧频异常，以检测其输出的视频画面帧频的稳定性。
附图说明
38.图1是本发明的检测装置的结构示意图；
39.图2是本发明的记录模块所拍摄第二视频画面的示意图；
40.图3是本发明的识别模块总配置的流程示意图；
41.图4是本发明的标记索引后的图像示意图；
42.图5是本发明的识别模块配置的流程示意图；
43.图6是本发明的索引更新的流程示意图；
44.图7是本发明的实施例二中延迟计算方法的流程示意图；
45.图8是本发明的实施例三中延迟计算方法的流程示意图；
46.图9是本发明的实施例四中帧频计算方法的流程示意图；
47.图10是本发明的实施例五中帧频计算方法的流程示意图；
48.图11是本发明的实施例六中帧频计算方法的流程示意图
49.图中标识为：10、第一视频画面；101、第一时间信息域；20、第二视频画面；201、第二时间信息域；30、内窥镜系统；40、显示模块；50、外接存储单元。
具体实施方式
50.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以
更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
51.参考图1-图4，本发明实施提供了一种内窥镜系统成像检测装置，用于检测测试对象的成像延迟或其输出的视频画面帧频，包括计时单元、记录模块、识别模块、运算模块和控制模块；
52.测试对象，拍摄计时单元并显示为第一视频画面10，其中，计时单元在测试对象中的显示时间为第一时间信息；计时单元与第一时间信息同步动作的显示时间为第二时间信息；
53.记录模块，拍摄第二视频画面20，第二视频画面20包括第一视频画面10和第二时间信息；
54.识别模块，将每段第二视频画面20剪辑为至少包括2帧的图像，图像按时间顺序依次排列，从每一帧图像中提取第一时间信息和第二时间信息换算为第一时间数值和第二时间数值，对应的第一时间数值和第二时间数值为一样本数组；
55.运算模块，选取样本数组并计算测试对象的成像延迟或其输出的视频画面帧频；
56.控制模块，分别控制连接测试对象、计时单元、记录模块、识别模块和运算模块。
57.在使用过程中，本发明的检测装置通过测试对象直接拍摄计时单元和计时单元同时显示，并通过帧频图像处理，根据测试对象拍摄计时单元时间与计时单元显示时间换算数值从而计算出测试对象的成像延迟或其输出的视频画面帧频，根据延迟或帧频判断其成像质量。
58.具体地，本实施方式以内窥镜系统30为测试对象；
59.控制模块，配置为控制检测装置和测试对象，以启动检测装置，驱使测试对象将计时单元拍摄入第一视频画面，以及显示第一视频画面；
60.识别模块，采用固定帧频剪辑第二视频画面20，固定帧频大于等于测试对象输出的视频画面帧频；识别模块将图像按排列位置标记索引，图像的索引对应作为其所生成样本数组的索引，与第i帧所述图像对应的所述样本数组为：
61.{第一时间数值
[i]
，第二时间数值
[i]
}
[0062]
参考图5，识别模块，配置为：预处理每一帧图像，以生成灰度图；矫正每一帧灰度图，以生成目标图；获取目标图特征，以分别定位第一时间信息与第二时间信息，并将目标图对应划分成第一时间信息域101和第二时间信息域201。其中，目标图特征，包括第一时间信息与第二时间信息的边缘检测特征。
[0063]
具体地，计时单元为毫秒级数字时钟，第一时间信息与第二时间信息分别由待识别字符{0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，：}以特定格式组成，特定格式为时间格式。其中，时间格式，由分(m)、秒(s)、毫秒(ms)3类要素构成；分(m)要素，包括2个待识别字符；秒(s)要素，包括2个待识别字符；(ms)要素，包括3个待识别字符；待识别字符“:”，用于间隔3类要素。
[0064]
具体地，时间格式显示为：
[0065]
待识别字符
m1
待识别字符
m2
：待识别字符
s1
待识别字符
s2
：待识别字符
ms1
待识别字符
ms2
待识别字符
ms3
[0066]
根据上述待识别字符，识别模块，包括字符模型；字符模型，包括目标字符；识别模块，配置为分别将每一帧目标图中第一时间信息域101、第二时间信息域201同字符模型进行比对，为待识别字符匹配目标字符，以提取第一时间信息与第二时间信息。其中，字符模
型，包括目标字符{0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，：}。识别模块，配置为生成包括与待识别字符相匹配目标字符的第一时间数组和第二时间数组，以分别记录第一时间信息与第二时间信息。
[0067]
因此，与第i帧目标图对应的第一时间数组为：
[0068]
{目标字符
[i][ma1]
，目标字符
[i][ma2]
，目标字符
[i][sa1]
，目标字符
[i][sa2]
，目标字符
[i][msa1]
，目标字符
[i][msa2]
，目标字符
[i][msa3]
}
[0069]
与第i帧目标图对应的第二时间数组为：
[0070]
{目标字符
[i][mb1]
，目标字符
[i][mb2]
，目标字符
[i][sb1]
，目标字符
[i][sb2]
，目标字符
[i][msb1]
，目标字符
[i][msb2]
，目标字符
[i][msb3]
}
[0071]
识别模块，配置为根据第一时间数组与第二时间数组，分别计算第一时间数值和第二时间数值；
[0072]
计算与第i帧目标图对应的第一时间数值，公式为：
[0073]
第一时间数值＝((目标字符
[i][ma1]
×
10 目标字符
[i][ma2]
)
×
60 (目标字符
[i][sa1]
×
10 目标字符
[i][sa2]
))
×
103 目标字符
[i][msa1]
×
102 目标字符
[i][msa2]
×
10 目标字符
[i][msa3]
[0074]
计算与第i帧目标图对应的第二时间数值，公式为：
[0075]
第二时间数值＝((目标字符
[i][mb1]
×
10 目标字符
[i][mb2]
)
×
60 (目标字符
[i][sb1]
×
10 目标字符
[i][sb2]
))
×
103 目标字符
[i][msb1]
×
102 目标字符
[i][msb2]
×
10 目标字符
[i][msb3]
[0076]
进一步地，参考图6，图像按排列位置标记索引，图像的索引对应作为其所生成样本数组的索引，运算模块按索引遍历样本数组，以查找第一时间数值相等的相邻两行样本数组，并删除后一行样本数组，每删除一行样本数组，更新样本数组的索引；即，若运算模块发现第一时间数值
[i-1]
＝第一时间数值
[i]
，则从样本数组中删除第i行样本数组，样本数组的索引i 1更新为索引i，相应地，{第一时间数值
[i 1]
，第二时间数值
[i 1]
}更新为{第一时间数值
[i]
，第二时间数值
[i]
}。
[0077]
除实施例一以外，其它实施例均基于以上更新进行实施。
[0078]
具体地，运算模块包括延迟运算单元和帧频运算单元，延迟运算单元根据更新索引后的样本数组计算测试对象成像延迟，帧频运算单元根据更新索引后的样本数组计算测试对象输出的视频画面帧频。
[0079]
进一步地，控制模块内设置有相应阈值，将运算模块计算出的测试对象的成像延迟或其输出的视频画面帧频与相应阈值进行比较，以判断测试对象的成像延迟或其输出的视频画面帧频是否合格。
[0080]
进一步地，本发明实施提供了一种内窥镜系统成像检测装置，还包括：
[0081]
缓存模块，配置为存储所述样本数组；
[0082]
显示模块40，配置为显示运算模块计算出的测试对象成像延迟或其输出的视频画面帧频，并根据控制模块判断结果，显示测试对象是否合格；
[0083]
外接存储单元50，配置为与存储设备连接，以导出缓存单元存储的样本数组或者运算模块计算出的测试对象成像延迟或其输出的视频画面帧频。
[0084]
实施例一
[0085]
本发明实施例提供了一种延迟计算方法，延迟运算单元配置为从标记索引后的样本数组中选取首行样本数组和末行样本数组，若首末两行样本数组的第一时间数值不相等，则再选取位于首末两行样本数组中间的一行样本数组，若首末两行样本数组与该行样本数组的第一时间数值仍不相等，则继续选取位于首行样本数组与该行样本数组中间的另一行样本数组，循环往复，直至最后一次选取到的样本数组与任一之前被选取样本数组的第一时间数值相等，或者最后一次选取到的样本数组即为首行样本数组，计算所有被选取样本数组的第一时间数值和第二时间数值间差值和的平均值，得到测试对象成像延迟。
[0086]
具体地，标记索引后的样本数组共i行，延迟运算单元选取位于首行样本数组与末行样本数组中间的第k行样本数组的公式为：k＝|(1 i)/2|。
[0087]
实施例二
[0088]
参考图7，本发明实施例提供了一种延迟计算方法，延迟运算单元配置为从更新索引后的样本数组中随机选取至少一行样本数组，计算所有被选取样本数组的第一时间数值和第二时间数值间差值和的平均值，得到测试对象成像延迟。
[0089]
具体地，从更新索引后的样本数组中随机选取一行样本数组，再从该行样本数组往后选取不同的另一行样本数组，循环往复；具体地，延迟运算单元从更新索引后的样本数组中随机选取到彼此相异的k行样本数组，计算测试对象成像延迟的公式为：
[0090]
成像延迟＝∑(第二时间数值
[i]-第一时间数值
[i]
)/k
[0091]
具体地，包括以下步骤：
[0092]
1)初始化计数变量j＝0，设定计数上限为k；
[0093]
2)生成索引i＝randbetween(1，m)，其中，m为可以设定的正整数；
[0094]
3)从更新索引后的样本数组中分别获取第i帧目标图对应的第一时间数值t
1i
和第二时间数值t
2i
，计数变量j＝j 1；
[0095]
4)计算δtj＝t
2i-t
1i
，判断计数变量j是否达到计数上限k；是，进入步骤5)；否，生成索引的随机增量δi＝randbetween(1，n)，根据随机增量更新索引i，即i＝i δi，进入步骤3)，其中，n为可以设定的正整数；
[0096]
5)即为测试对象成像延迟(system delay)。
[0097]
实施例三
[0098]
参考图8，本发明实施例提供了一种延迟计算方法，延迟运算单元配置为从更新索引后的样本数组中随机选取一行样本数组，再从该行样本数组往后连续选取至少一行样本数组，计算所有被选取样本数组的第一时间数值和第二时间数值间差值和的平均值，得到测试对象成像延迟。
[0099]
具体地，延迟运算单元从更新索引后的样本数组中随机选取一行样本数组，再从该行样本数组往后连续选取k-1行样本数组，计算测试对象成像延迟的公式为：
[0100]
成像延迟＝∑(第二时间数值
[i]-第一时间数值
[i]
)/k
[0101]
具体地，包括以下步骤：
[0102]
1)初始化计数变量j＝0，设定计数上限为k；
[0103]
2)生成索引i＝randbetween(1，m)，其中，m为可以设定的正整数；
[0104]
3)从更新索引后的样本数组中分别获取第i帧目标图对应的第一时间数值t
1i
和第
二时间数值t
2i
，计数变量j＝j 1；
[0105]
4)计算δtj＝t
2i-t
1i
，判断计数变量j是否达到计数上限k；是，进入步骤5)；否，更新索引i，即i＝i 1，进入步骤3)；
[0106]
5)即为测试对象成像延迟(system delay)。
[0107]
实施例四
[0108]
参考图9，本发明实施例提供了一种帧频计算方法，帧频运算单元配置为从更新索引后的样本数组中随机选取至少一组样本数组，该组样本数组包括随机选取的两行样本数组，根据索引计算随机选取的两行样本数组中第一时间数值间差值和的平均值，得到测试对象输出的视频画面帧频。
[0109]
具体地，帧频运算单元从更新索引后的样本数组中随机选取到一行样本数组，再从该行样本数组往后随机δi行选取一行样本数组，循环以上步骤n-1次，计算测试对象输出的视频画面帧频的公式为：
[0110]
成像帧频＝n/∑(第一时间数值
[i δi]-第一时间数值
[i]
)/δi)
[0111]
具体地，包括以下步骤：
[0112]
1)初始化计数变量j＝0，设定计数上限为n；
[0113]
2)生成索引i＝randbetween(1，m)，其中，m为可以设定的正整数；
[0114]
3)生成索引的随机增量δi＝randbetween(1，n)，其中，n为可以设定的正整数；
[0115]
4)从更新索引后的样本数组中分别获取第i帧和第i δi帧目标图对应的第一时间数值t
1i
和t
1i δi
，计数变量j＝j 1；
[0116]
5)计算δtj＝(t
1i δi-t
1i
)/δi，判断计数变量j是否达到计数上限n；是，进入步骤6)；否，进入步骤2)；
[0117]
6)即为测试对象输出的视频画面帧频(frame frequency)。
[0118]
实施例五
[0119]
参考图10，本发明实施例提供了一种帧频计算方法，帧频运算单元配置为从更新索引后的样本数组中随机选取至少一组样本数组，再从该组样本数组往后随机选取至少一组样本数组，一组样本数组包括相邻的两行样本数组，计算相邻的两行样本数组中第一时间数值间差值和的平均值，得到测试对象输出的视频画面帧频。
[0120]
具体地，帧频运算单元从更新索引后的样本数组中随机选取一行样本数组并从该行样本数组往后选取相邻的一行样本数组，再从该行样本数组往后δi行选取一行样本数组以及与其相邻的后一行样本数组，循环以上步骤n-2次，计算所述测试对象输出的视频画面帧频的公式为：
[0121]
成像帧频＝n/∑(第一时间数值
[i 1]-第一时间数值
[i]
)
[0122]
具体地，包括以下步骤：
[0123]
1)初始化计数变量j＝0，设定计数上限为n；
[0124]
2)生成索引i＝randbetween(1，m)，其中，m为可以设定的正整数；
[0125]
3)生成索引的随机增量δi＝randbetween(1，n)，其中，n为可以设定的正整数；
[0126]
4)从样本数组中分别获取第i帧和第i 1帧目标图对应的第一时间数值t
1i
和t
1i 1
，
计数变量j＝j 1；
[0127]
5)计算δtj＝t
1i 1-t
1i
，判断计数变量j是否达到计数上限n；是，进入步骤6)；否，更新索引i，即i＝i δi，进入步骤3)；
[0128]
6)即为测试对象输出的视频画面帧频(frame frequency)。
[0129]
实施例六
[0130]
参考图11，本发明实施例提供了一种帧频计算方法，帧频运算单元配置为从更新索引后的样本数组中随机选取至少一组样本数组，再从该组样本数组往后连续选取至少一组样本数组，一组样本数组包括相邻的两行样本数组，计算相邻的两行样本数组中第一时间数值间差值和的平均值，得到测试对象输出的视频画面帧频。
[0131]
具体地，帧频运算单元从更新索引后的样本数组中随机选取一行样本数组，并从该行样本数组往后选取相邻的一行样本数组，再从该行样本数组往后2行选取一行样本数组以及与其相邻的一行样本数组，循环以上步骤n-2次，计算测试对象输出的视频画面帧频的公式为：
[0132]
成像帧频＝n/∑(第一时间数值
[i 1]-第一时间数值
[i]
)
[0133]
具体地，包括以下步骤：
[0134]
1)初始化计数变量j＝0，设定计数上限为n；
[0135]
2)生成索引i＝randbetween(1，m)，其中，m为可以设定的正整数；
[0136]
3)从样本数组中分别获取第i帧和第i 1帧目标图对应的第一时间数值t
1i
和t
1i 1
，计数变量j＝j 1；
[0137]
4)计算δtj＝t
1i 1-t
1i
，判断计数变量j是否达到计数上限n；是，进入步骤5)；否，赋予i新的帧数，即i＝i 2，进入步骤3)；
[0138]
5)即为测试对象输出的视频画面帧频(frame frequency)。
[0139]
此外，参考图1-图4，本发明还提供了一种内窥镜系统成像检测方法，基于上述实施方式和实施例，包括以下步骤：
[0140]
测试对象拍摄计时单元并显示为第一视频画面10，其中，计时单元在测试对象中的显示时间为第一时间信息；计时单元与第一时间信息同步动作的显示时间为第二时间信息；
[0141]
拍摄第二视频画面20，第二视频画面20包括第一视频画面10和第二时间信息；
[0142]
将每段第二视频画面20剪辑为至少包括2帧的图像，图像按时间顺序依次排列，从每一帧图像中提取第一时间信息和第二时间信息换算为第一时间数值和第二时间数值，对应的第一时间数值和第二时间数值为一样本数组；
[0143]
选取样本数组并计算测试对象的成像延迟或其输出的视频画面帧频。
[0144]
上述方法原理与一种内窥镜系统成像检测装置类似，重复之处不再赘述，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0145]
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范
围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。