图像增强方法及机器人系统技术方案

本公开涉及图像处理技术领域，公开一种图像增强方法及机器人系统。图像增强方法，包括：基于光源的位置确定与图像中的像素相关联的照度；基于照度确定亮度调整因子；以及基于亮度调整因子，调整图像的亮度分量。可以提高图像的质量，进而为操作者提供更多的信息，提高操作者的手术操作精度以及效率。操作者的手术操作精度以及效率。操作者的手术操作精度以及效率。

【技术实现步骤摘要】
图像增强方法及机器人系统


[0001]本公开涉及图像处理，尤其涉及一种图像增强方法及机器人系统。

技术介绍

[0002]随着科技的发展，通过医疗机器人辅助医疗工作人员进行手术的技术得到了快速的发展，医疗机器人不仅可以帮助医疗工作人员进行一系列的医疗诊断和辅助治疗，还能有效缓解医疗资源的紧张问题。
[0003]通常，医疗机器人包括用于执行操作的手术台车及用于控制手术台车上的从动工具的主控台车。在实际场景中，手术台车中的从动工具被设置成能够进入操作区域，设置在从动工具末端的光源为操作区域提供照明，设置在从动工具末端的相机采集操作区域中的图像，通过主控台车上的显示器显示图像。操作者(例如手术医生)通过显示器中的图像进行手术操作。因此，高质量的图像对于改进操作者对手术场景的感知和识别至关重要。
[0004]然而，光源通常不能提供均匀的照明，影响相机采集到的图像的质量。例如，点光源在相机视图的中心产生直接照明，导致相机采集到的图像呈现中间亮边角暗的亮度不均匀。例如，直射到从动工具的末端器械(例如，金属夹子)的光会产生强反射，导致相机触发自动曝光调整使得最终成像图片变暗。因此，需要提高相机采集的图像的质量，以最大化实现操作者感知操作区域中的手术场景，提高手术操作的准确率以及效率。

技术实现思路

[0005]在一些实施例中，本公开提供了一种图像增强方法，包括：基于光源的位置确定与图像中的像素相关联的照度；基于照度确定亮度调整因子；以及基于亮度调整因子，调整图像的亮度分量。
[0006]在一些实施例中，本公开提供了一种机器人系统，包括：从动工具，包括可形变臂体、设置在可形变臂体末端的用于获取图像的相机和用于提供照明的光源；处理器，与所述从动工具通信连接，处理器被配置成用于执行本公开的任意一个实施例中提供的图像增强方法；显示器，与所述处理器通信连接，所述显示器用于输出所述处理器处理过的增强后的图像。
[0007]在一些实施例中，本公开提供了一种计算机设备，计算机设备包括：存储器，用于存储至少一条指令；以及处理器，与存储器耦合并且用于执行至少一条指令以执行本公开任一个实施例中提供的图像增强方法。
[0008]在一些实施例中，本公开提供了一种计算机可读存储介质，用于存储至少一条指令，至少一条指令由计算机执行时致使机器人系统实现本公开任一个实施例中提供的图像增强方法。
附图说明
[0009]为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对本公开实施例描述中所
需要使用的附图作简单的介绍。下面描述中的附图仅仅示出本公开的一些实施例，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，还可以根据本公开实施例的内容和这些附图获得其他的实施例。
[0010]图1示出根据本公开一些实施例的图像增强方法流程图；
[0011]图2示出根据本公开一些实施例的机器人系统的结构示意图；
[0012]图3示出根据本公开一些实施例的从动工具的可形变臂末端的示意图；
[0013]图4示出根据本公开一些实施例的感兴趣区域(ROI)的示意图；
[0014]图5示出根据本公开一些实施例的基于多幅参考图像的饱和度分量的平均值与亮度平均值的散点结构示意图；
[0015]图6示出根据本公开一些实施例的基于多幅参考图像的图像中心区域的感兴趣区域的平均亮度(L
center
)的直方图的高斯拟合分布示意图。
具体实施方式
[0016]为使本公开解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本公开实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开示例性实施例，而不是全部的实施例。
[0017]在本公开的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“耦合”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。在本公开中，定义靠近操作者(例如医生)的一端为近端、近部或后端、后部，靠近手术患者的一端为远端、远部或前端、前部。本领域技术人员可以理解，本公开的实施例可以用于医疗器械或手术机器人，也可以用于其他非医疗装置。
[0018]图1示出根据本公开一些实施例的图像增强方法100的流程图，图2示出根据本公开一些实施例的机器人系统200的结构示意图。方法100可以由硬件、软件或者固件实现或执行。在一些实施例中，方法100可以由机器人系统(例如，图2所示的机器人系统200)执行。在一些实施例中，方法100可以实现为计算机可读的指令。这些指令可以由通用处理器或专用处理器(例如，图2所示的处理器220)读取并执行。例如，用于机器人系统200的处理器220，被配置为执行方法100。在一些实施例中，这些指令可以存储在计算机可读介质上。
[0019]在一些实施例中，如图2所示，机器人系统200可以包括主控台车210、手术台车230及处理器220。处理器220可以与主控台车210和手术台车230通信连接，例如可通过线缆连接、也可以通过无线连接，以实现主控台车210和手术台车230之间的通信。在一些实施例中，处理器220可以位于主控台车210上或者位于手术台车230上。主控台车210包括供操作者查看操作区域的图像的显示器250，手术台车230包括用于执行图像采集的从动工具240
(如视觉工具)，从动工具240被设置成能够通过鞘套进入操作区域。鞘套可以固定在患者的手术口(例如切口或自然开口)处，操作区域可以是进行手术的区域。从动工具240可以包括臂体和末端器械。从动工具240的臂体可以是可形变臂体，末端器械可以设置在可形变臂体远端。手术工具的末端器械可以包括但不限于成像装置(例如，相机)或照明装置(例如，光源)等。
[0020]如图1所示，在步骤101，可以基于光源的位置确定与图像中的像素相关联的照度。在一些实施例中，光源为采集区域提供照明，相机获取采集区域中的图像。可以基于光源与采集区域中的采集点的位置确定采集点的照度，根据采集点与图像中像素的关系以及采集点的照度确定图像中的像素相关联的照度。
[0021]图3示出根据本公开一些实施例的从动工具240的可形变臂末端的示意图。在图3中，从动工具240的可形变臂末端设置有光源及相机。在手术执行过程中，可形变臂末端通过鞘套进入操作区域，可形变臂末端的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像增强方法，包括：基于光源的位置确定与图像中的像素相关联的照度；基于所述照度确定亮度调整因子；以及基于所述亮度调整因子，调整所述图像的亮度分量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括基于所述光源与采集平面之间的距离以及与所述图像中的像素对应的图像采集点在所述采集平面上的位置，确定与所述图像中的像素相关联的照度。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：基于用于获得所述图像的相机的位置、视场以及分辨率，确定所述图像的每个像素的边长；以及基于所述边长，确定与所述图像中的像素相关联的照度。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：归一化与所述图像中的像素相关联的照度；以及基于边缘增强因子以及经归一化的照度，确定亮度调整因子。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：基于所述图像的边缘区域的平均亮度及中心区域的平均亮度，确定边缘增强因子。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述边缘区域包括所述图像的边缘处至少一个感兴趣区域(ROI)，以及所述中心区域包括所述图像的中心处的ROI。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：基于饱和度调整因子，调整所述图像的亮度调整因子，所述饱和度调整因子是基于参考饱和度及图像的饱和度分量平均值确定的。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：增加所述图像的饱和度分量中低于所述参考饱和度的像素的亮度调整因子；以及减小所述图像的饱和度分量中高于所述参考饱和度的像素的亮度调整因子。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：对所述图像的饱和度分量进行滤波。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：基于边缘增强因子、整体增强因子、所述图像的像素的照度及所调整的经滤波的所述图像的饱和度分量，确定亮度调整因子。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，基于所述图像的边缘区域的平均亮度及中心区域的平均亮度，确定所述边缘增强因子；以及基于图像的亮度分量平均值以及图像的亮度分量参考值，确定所述整体增强因子，所述亮度...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐凯，王龙飞，吴百波，
申请(专利权)人：术锐上海科技有限公司，
类型：发明
国别省市：