一种联合冷光源的内窥镜成像质量测试装置的制作方法

1.本实用新型涉及图像测试技术领域，尤其涉及一种联合冷光源的内窥镜成像质量测试装置。


背景技术：

2.相同标准下的图像质量测试使人们能够直观且客观的了解成像设备各方面的性能差异。测试装置中的光源照明设计取决于成像设备的工作场景，手机、行车记录仪和照像机等消费类产品使用场景的照明光源比较复杂，相应的测试标准中往往选择能够模拟显色指数最高的太阳光的d65等标准光源。
3.但是，对于照明光源固定、使用场景单一的成像设备，如各类医用内窥镜、工业内窥镜相关的图像质量测试，目前主流的内窥镜图像质量测试采用照明系统与成像系统分开测试的方法，想要评价医用内窥镜成像系统在实际临床条件下的颜色分辨能力和误差，就需要综合评价配套冷光源的显色指数ra和采用标准照明体照明条件下的颜色相关成像特性指标，两个指标共同影响实际颜色还原能力，由此不可避免的会引入误差，并且也无法提供直观的图像质量测试结果。
4.如果联合内窥镜配套的冷光源照明进行医用内窥镜成像质量测试则可以直接得到更贴近临床使用状态下的综合成像指标，但是在直接使用内窥镜配套的冷光源照明来测试综合成像质量时，存在以下问题：
5.(1)内窥镜的冷光源照明光路受使用空间及场景的限制，不能够形成均匀的理想辐射照明条件，测试标板的照明均匀度较差，往往超过20％，导致测试结果不准确；
6.(2)直接搭建的测试场景受环境光的影响，会造成光强度波动及测试光谱改变，影响测试稳定性；
7.(3)由于内窥镜先端头照明采用高角度的打光方式，不可避免的引入了光的反射，影响测试的准确性和一致性。
8.以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本实用新型的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，也不必然会给出技术教导；在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日之前已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本技术的新颖性和创造性。


技术实现要素：

9.本实用新型的目的是提供一种联合冷光源的内窥镜成像质量测试装置，用于获取贴近临床使用状态下的内窥镜综合成像指标。
10.为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
11.一种联合冷光源的内窥镜成像质量测试装置，包括光纤束分束器、灯箱以及设置在所述灯箱内部的测试板、内窥镜固定装置、若干个扩束装置和若干个导光件，所述内窥镜固定装置被配置为安装待测试的内窥镜；
12.所述光纤束分束器包括一个入光端和若干个出光端，所述入光端被配置为连接光源，若干个所述出光端延伸至所述灯箱内并与分布设置在所述灯箱内的扩束装置一一对应连接；
13.所述扩束装置被配置为对自所述出光端处射出的光束进行扩束；
14.所述导光件与所述扩束装置一一对应，其被配置为将自所述扩束装置处射出的光束导向所述测试板，且所述导光件使导向所述测试板的光束为平行光。
15.进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，被所述导光件反射的光束到达所述测试板的入射角度和/或行程相同；和/或，
16.各个所述出光端中通过的光束的能量相同；和/或，
17.所述灯箱的内壁涂有白色漫反射材料。
18.进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，多个扩束装置均匀分布在中轴线穿过所述测试板的第一虚拟圆周上，所述导光件均匀分布在与所述第一虚拟圆周同轴的第二虚拟圆周上。
19.进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述扩束装置包括镜片组和遮光罩，所述遮光罩自入口端向出口端呈外扩结构，所述镜片组至少包括一个镜片，其被配置为降低入射光的弥散程度；所述光纤束分束器的出光端和所述镜片组设置在所述遮光罩的入口端，且自所述出光端射出的光束的方向与所述镜片组的轴心线相平行。
20.进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述导光件包括凹面反射镜和反射镜安装载台，所述凹面反射镜设置于所述反射镜安装载台上；
21.所述反射镜安装载台具有对所述凹面反射镜相对于所述扩束装置的位置和/或角度进行调节的机构。
22.进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述反射镜安装载台包括第一旋转载台、第一滑台和第一基座，所述第一滑台设置于所述第一基座上，并且能够相对于所述第一基座在二维平面内滑动，所述第一旋转载台设置于所述第一滑台上，并且能够相对于所述第一滑台在二维平面内转动，所述凹面反射镜固定设置于所述第一旋转载台上。
23.进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述内窥镜固定装置包括安装座和调节机构，所述安装座被配置为固定安装待测试的内窥镜，所述调节机构被配置为对所述安装座相对于所述测试板的位置和/或角度进行调节；
24.所述调节机构包括第二旋转载台、第二滑台和第二基座，所述第二滑台设置于所述第二基座上，并且能够相对于所述第二基座在二维平面内移动，所述第二旋转载台设置于所述第二滑台上，并且能够相对于所述第二滑台在二维平面内转动。
25.进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述安装座的顶部设有槽及架设在所述槽上的压件，其中，所述槽用于容置至少部分待测试的内窥镜，所述压件用于抵住容置在所述槽处的内窥镜。
26.进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述第一旋转载台设置有用于示意旋转角度的刻度；和/或，
27.所述第一基座上设置有用于示意滑动距离的刻度线。
28.进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述第二旋转载台
上设置有用于示意旋转角度的刻度；和/或，
29.所述第二基座上设置有用于示意滑动距离的刻度线。
30.本实用新型提供的技术方案带来的有益效果如下：
31.a.本实用新型可通过光纤束分束器将与待测试的内窥镜配套的冷光源引入灯箱内，实现内窥镜与其配套的冷光源联合测试，能够直观地获得更贴近临床使用状态下的内窥镜的综合成像指标，并且具有良好的测试稳定性和准确性；
32.b.多个扩束装置均匀分布在中轴线穿过所述测试板的第一虚拟圆周上，所述导光件均匀分布在与所述第一虚拟圆周同轴的第二虚拟圆周上，使被导光件反射的光束到达测试板的入射角度和行程相同，能够获得更均匀的照明条件；
33.c.扩束装置中设有用于改善入射光的弥散程度的镜片组件，并且采用遮光罩截取入射光中间分布均匀的光线，进一步增加了灯箱内的光照均匀性；
34.d.采用导光件将自扩束装置处射出的光束导向测试板，且导光件使导向所述测试板的光束为平行光，使得测试板的照明光源的均匀性更好；
35.e.灯箱为暗箱结构，可以排除周围环境光干扰，并且提高照明效率，并且其内壁涂有白色漫反射材料，可以使得灯箱内的照明光更均匀；
36.f.本实用新型还可以用于内窥镜拍摄图像的画质调优，为图像信号处理(image signal processing，isp)算法的设计及参数调整提供改进方向。
附图说明
37.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
38.图1为本实用新型的一个示例性实施例提供的联合冷光源的内窥镜成像质量测试装置结构示意图；
39.图2为本实用新型的一个示例性实施例提供的导光件的结构示意图；
40.图3为本实用新型的一个示例性实施例提供的内窥镜固定装置的结构示意图。
41.其中，附图标记包括：1-光纤束分束器，11-入光端，12-出光端，2-扩束装置，21-镜片组，22-遮光罩，3-导光件，31-凹面反射镜，32-第一旋转载台，33-第一滑台，34-第一基座，4-测试板，5-内窥镜固定装置，51-安装座，511-v形槽，512-压片，52-第二旋转载台，53-第二滑台，54-第二基座，6-灯箱。
具体实施方式
42.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
43.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
44.在本实用新型的一个实施例中，提供了一种联合冷光源的内窥镜成像质量测试装置，参见图1，包括光纤束分束器1、灯箱6以及设置在所述灯箱6内部的测试板4、内窥镜固定装置5、若干个扩束装置2和若干个导光件3，所述内窥镜固定装置5被配置为安装待测试的内窥镜，所述测试板4上设置有测试对象的一面即为测试靶面；所述光纤束分束器1包括一个入光端11和若干个出光端12，所述入光端11被配置为连接光源，连接的光源可以是与待测试的内窥镜配套的冷光源，也可以是满足测试需求的其他光源。若干个所述出光端12延伸至所述灯箱6内并与分布设置在所述灯箱6内的扩束装置2一一对应连接，优选地，各个所述出光端12中通过的光束的能量相同，使得灯箱6内的照明光更均匀；所述扩束装置2被配置为对自所述出光端12处射出的光束进行扩束；所述导光件3与所述扩束装置2一一对应，其被配置为将自所述扩束装置2处射出的光束导向所述测试板4，且所述导光件3使导向所述测试板4的光束为平行光。被所述导光件3反射的光束到达所述测试板4的入射角度和/或行程相同，优选地，被所述导光件3反射的光束到达所述测试板4的入射角度和行程均相同，使得灯箱6内的照明光更均匀。优选地，所述灯箱6的内壁涂有白色漫反射材料，并且优选地采用外部光源无法进入的箱体结构，以排除周围环境光干扰，提高照明效率，并且可以使得灯箱内的照明光更均匀。参见图1，在本实施例中，所述扩束装置2包括镜片组21和遮光罩22，所述遮光罩22自入口端向出口端呈外扩结构，优选地，所述遮光罩22为圆台状；所述镜片组21至少包括一个镜片，其被配置为降低入射光的弥散程度；所述光纤束分束器1的出光端12和所述镜片组21设置在所述遮光罩22的入口端，且自所述出光端12射出的光束的方向与所述镜片组21的轴心线相平行。所述遮光罩22截取入射光中间分布均匀的光线，进一步增加了所述灯箱6内的光照均匀性。
45.在本实用新型的一个具体实施例中，参见图1，所述测试板4设置于所述灯箱6的顶，优选地，其设置于所述灯箱6底部的中间位置；所述内窥镜固定装置5对应于所述测试板4设置于所述灯箱6的底部。两个所述出光端12对称设置于所述测试板4的两侧，并且两个所述出光端12中通过的光束的能量相同，即所述光纤束分束器1将光源发出的照明光按能量1：1的方式分束至两个所述出光端12。每个所述出光端12均连接一个所述扩束装置2，具体可以采用固定连接方式，即调整好所述扩束装置2与所述出光端12的连接角度后将二者通过螺钉或者胶水固定。每个所述扩束装置2的下方对应设置有一个所述导光件3。需要说明的是，本实施例中，两个所述出光端12仅为示例性说明，并不限定所述出光端12只有两个，可以为多个；与所述出光端12一一对应的多个扩束装置2均匀分布在中轴线穿过所述测试板4的第一虚拟圆周上，所述导光件3均匀分布在与所述第一虚拟圆周同轴的第二虚拟圆周上，所述第一虚拟圆周位于所述第二虚拟圆周的上方。该设置方式的目的为：使被所述导光件3反射的光束到达所述测试板4的入射角度和/或行程相同，以获得灯箱内均匀性比较好的照明光明。
46.在本实用新型的另一实施例中，不同于上述实施例中所述光纤束分束器1、扩束装置2、若干个导光件3、测试板4和内窥镜固定装置5在所述灯箱6中的设置位置，所述测试板4设置于所述灯箱6底部，优选地，其设置于所述灯箱6底部的中间位置；所述内窥镜固定装置5对应于所述测试板4设置于所述灯箱6的顶部；与所述出光端12一一对应的多个扩束装置2均匀分布在中轴线穿过所述测试板4的第一虚拟圆周上，所述导光件3均匀分布在与所述第一虚拟圆周同轴的第二虚拟圆周上，所述第一虚拟圆周位于所述第二虚拟圆周的下方。
47.在本实用新型的一个实施例中，参见图1和图2，所述导光件3包括凹面反射镜31和反射镜安装载台，所述凹面反射镜31设置于所述反射镜安装载台上；所述凹面反射镜31将自所述扩束装置2处射出的光束导向所述测试板4，且所述导光件3使导向所述测试板4的光束为平行光，使得所述测试板4即测试靶面能够得到足够强度且均匀的照明。所述反射镜安装载台具有对所述凹面反射镜31相对于所述扩束装置2的位置和/或角度进行调节的机构。进一步地，所述反射镜安装载台包括第一旋转载台32、第一滑台33和第一基座34，所述第一基座34优选固定设置于所述灯箱6内，所述第一滑台33设置于所述第一基座34上，并且能够相对于所述第一基座34在二维平面内滑动，所述第一旋转载台32设置于所述第一滑台33上，并且能够相对于所述第一滑台33在二维平面内转动，所述凹面反射镜31固定设置于所述第一旋转载台32上。所述第一旋转载台32上设置有用于示意旋转角度的刻度；和/或，所述第一基座34上设置有示意滑动距离的刻度线，便于所述凹面反射镜31的位置和角度的调整和记录，以及利于实验测试的条件控制及参数分析。
48.现有技术中，旋转载台为成熟产品，其通常包括一个底座和一个可以相对于底座旋转的旋转台。显而易见地，若所述第一旋转载台32采用包括可相对旋转的底座和旋转台的结构，则所述第一旋转载台32设置在所述第一基座34的下方同样适用，即所述第一基座34固定设置于所述第一旋转载台32的旋转台上，所述第一旋转载台32的底座固定设置于所述灯箱6内，并且可带动所述第一基座34相对于所述第一旋转载台32的底座转动；所述第一滑台33设置于所述第一基座34上，并且能够相对于所述第一基座34在二维平面内滑动；所述凹面反射镜31固定设置于所述第一滑台33上；所述凹面反射镜31固定设置于所述第一滑台33上。该实施方式应当视为本实用新型提供的技术方案的简单置换。
49.在本实用新型的一个实施例中，参见图1和图3，所述内窥镜固定装置5包括安装座51和调节机构，所述安装座51被配置为固定安装待测试的内窥镜，具体地，所述安装座51的顶部设有槽512及架设在所述槽512上的压件511，其中，所述槽512用于容置至少部分待测试的内窥镜，所述压件511用于抵住容置在所述槽512处的内窥镜。所述调节机构被配置为对所述安装座51相对于所述测试板4的位置和/或角度进行调节，满足内窥镜不同工位距离的测试需求。
50.在本实施例中，参见图3，所述调节机构包括第二旋转载台52、第二滑台53和第二基座54，所述第二基座54优选固定设置于所述灯箱6内，所述第二滑台53设置于所述第二基座54上，并且能够相对于所述第二基座54在二维平面内移动，参见图1，所述第二滑台53可相对于所述第二基座54前后左右移动。所述第二旋转载台52设置于所述第二滑台53上，并且能够相对于所述第二滑台53在二维平面内转动。通过旋转所述第二旋转载台52进而改变所述安装座51的角度，能够适配不同视角的内窥镜镜测试，常见的内窥镜视角有0
°
、12
°
、30
°
、70
°
、90
°
等。所述第二旋转载台52上设置有用于示意旋转角度的刻度；和/或，所述第二
基座54上设置有用于示意滑动距离的刻度线；便于待测试的内窥镜的位置和角度的调整和记录，并且利于实验测试的条件控制及参数分析。需要说明的是，所述第二滑台53相对于所述第二基座54需要左右(即图1中的左右方向)调节的距离范围比较小，预先将所述内窥镜固定装置5安装在所述灯箱6的中间位置，再通过左右微调所述第二滑台53，使得待测试的内窥镜位于所述测试板4的正下方即可，在测试过程中，由于需要保证左右照明条件一致，不会对所述第二滑台53再次进行左右调节；所述第二滑台53相对于所述第二基座54需要前后(即图1中的前后方向)调节的距离范围比较大，在测试过程中，需要前后调节所述第二基座54的位置，以满足不同测试距离的要求。
51.在本实用新型的另一实施例中，所述内窥镜固定装置5还包括设置于其底部的升降机构，具体地，所述安装座51、所述第二旋转载台52、所述第二滑台53和所述第二基座54依次设置于所述升降机构上。通过调节所述升降机构可以调节安装于所述安装座51上的内窥镜的竖直方向的高度，以满足内窥镜不同测试距离的要求。
52.采用本实用新型提供一种联合冷光源的内窥镜成像质量测试装置，将待测试的内窥镜与其配套的冷光源进行联合测试，所述入光端11与待测试的内窥镜配套的冷光源的出光口连接，冷光源发出的照射光经过导光纤维传播至所述出光端12，通过所述出光端12的光的能量相同，将所述出光端12呈圆周对称地分布设置于所述测试板4的四周。所述扩束装置2与所述出光端12一一对应连接，配合所述导光件3为所述测试板4即测试靶面提供均匀的照明光。根据内窥镜的视角、测试距离等参数，通过调节所述内窥镜固定装置5来实现调节内窥镜的位置、角度以及空间姿态，并调整冷光源亮度及曝光参数，使得曝光误差小于0.25光圈系数(f-stops)，调整合适视野范围后采集测试靶面图像。完成测试后分析图像颜色误差δe：根据输出图像颜色空间(通常为srgb)，将图像通过degamma操作(反伽玛校正)转至线性rgb空间，再根据参考白点色坐标等设备相关参数转至设备无关色彩空间xyz坐标，计算得到colorchecker(标准色卡)上不同色块测试的空间xyz坐标，再根据x-rite(爱色丽)提供的标准xyz坐标，得到两组数据的差异程度δe。本实用新型还可以用于内窥镜拍摄图像的画质调优，为图像信号处理(image signal processing，isp)算法的设计及参数调整提供改进方向。
53.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
54.以上所述仅是本技术的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。