一种内窥镜成像系统及其数据传输方法技术方案

本发明专利技术公开了一种内窥镜成像系统及其数据传输方法，包括内窥镜、内窥镜摄像主机、光源发生器、气腹机和手术监视器，主机对摄像头拍摄的彩色图片进行RGB到YCbCr颜色空间转换，转换后的YCbCr图像分为亮度通道和色度通道两个部分后进行传输，然后通过外部的计算机对合成后图像进行AI渲染，将原本负担在传输过程中的压力转移到后端，优先保证数据在传输过程中的稳定高效。该发明专利技术提供的内窥镜成像系统及其数据传输方法，这种方法可以使图片在数据传输过程中不仅传输速度更快，而且占用网络带宽较少，同时在保证图片质量的前提下减少数据传输成本，具有实际应用价值，通过AI技术对图片数据进行渲染，可以获得更高质量的彩色图片，提高诊断效果。高诊断效果。高诊断效果。

【技术实现步骤摘要】
一种内窥镜成像系统及其数据传输方法


[0001]本专利技术涉及内窥镜成像领域，具体来说涉及一种内窥镜成像系统及其数据传输方法。

技术介绍

[0002]内窥镜是一种无创、无痛、无需麻醉的新型影像检查技术，它能够通过式设备内部的微型相机和光源来拍摄消化系统的图像。内窥镜技术已经被广泛应用于胃肠道疾病、小肠疾病等多个医学领域，并且在肠道息肉、溃疡、出血以及早期癌症的诊断方面具有很高的准确性和可行性。在检查过程中，医师操控内窥镜逐渐前进并拍摄肠道壁上的图像，这些图像通过信道传回主机和显示器进行处理、显示和存储。
[0003]然而随着传感器技术的不断发展，显示技术的不断迭代，用户对高清拍摄的需求日益明显，但是随着拍摄画面的分辨率不断提高，对数据传输的要求也不断增加，数据在多个设备之间共享的时候，尤其是当不同设备之间需要通过无线传输方式进行共享的时候，数据传输的压力明显增加，且由于内窥镜拍摄的图像数据量多，导致在无线传输过程中数据传输不稳定，在检查过程中容易出现数据丢失、图像模糊等情况。
[0004]为了解决上述技术问题，我们提出一种内窥镜成像系统及其数据传输方法。

技术实现思路

[0005]为了实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种内窥镜成像系统，包括：
[0006]内窥镜，所述内窥镜包括管腔和CMOS传感器，所述CMOS传感器为支持4K分辨率的CMOS传感器；
[0007]内窥镜摄像主机，所述内窥镜摄像主机与内窥镜连接，并对内窥镜捕获的影像就行处理、展示和存储；
[0008]光源发生器，所述光源发生器连接置于内窥镜管腔的光纤，用于在无光或弱光环境下提供光照；
[0009]气腹机，所述气腹机与内窥镜摄像主机联控，用于向腹腔输入气体将腹壁与腹腔内脏器隔；
[0010]手术监视器，所述手术监视器连接内窥镜摄像主机，并对窥镜摄像主机处理后的图像数据进行显示。
[0011]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述内窥镜摄像主机还搭载一块4K高清显示屏，分辨率为4096*2160；
[0012]所述光源发生器为医用冷光源，其显色指数≥92，光照均匀度≥0.7，灯珠寿命大于30000小时，支持手动控制、自动控制、集总控制三种控制模式；
[0013]所述气腹机包括压力控制模式和恒流模式两种工作模式；
[0014]所述手术监视器支持ACRe色彩还原校正及178度的宽广视角。
[0015]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述内窥镜摄像主机(2)内集成有数据传输模
块，通过所述数据传输模块与外部信号收发设备实现电子通信。
[0016]本专利技术另一方面提供了一种内窥镜成像的数据传输方法，适用于上述
技术实现思路
中描述的任意一种内窥镜成像系统，当内窥镜在通过CMOS传感器获取图形数据时执行以下传输方式：
[0017]S101：内窥镜进入消化系统后启动CMOS传感器初始化并进行图像拍摄；
[0018]S102：内窥镜摄像主机对拍摄的彩色图片进行RGB到YCbCr颜色空间转换，转换后的YCbCr图像分为亮度通道和色度通道两个部分；
[0019]S103：将图片的亮度通道信息和色度通道分为两个数据包对外传输，亮度通道信息通过宽带传输，色度通道采用窄带传输；
[0020]S104：判断数据传输是否完成，如果数据传输完成；
[0021]S105：外部信号收发设备将接收的数据传输至计算机，计算机通过软件程序将亮度图和色彩信息图进行合并，并根据合并后的图像质量判断是否需要调整内窥镜的运行参数；
[0022]S106：若需要调整，发送控制命令至内窥镜，内窥镜在接收外部设备发出的控制命令后执行命令并调整内窥镜的运行参数，并重复S102至S105，若不需要调整进入S107；
[0023]S107：内窥镜继续采集图像数据并传输。
[0024]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述CMOS传感器的分别率为4K分辨率。
[0025]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述宽带带宽≥2MHz，所述窄带带宽≤200KHz。
[0026]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述内窥镜在捕捉消化系统内部影像的同时通过影像的时空序列来分析其所在位置。
[0027]作为本专利技术一种优选的技术方案，通过影像的时空序列来分析所述内窥镜所在位置包括以下步骤：
[0028]S201：将由内窥镜传输的影像数据合成进行预处理；
[0029]S202：利用计算机视觉技术对处理后的内窥镜影像进行特征提取，并提取不同的解剖学结构标志物来确定位置；
[0030]S203：对每帧图像进行跟踪，找到相邻帧之间有重叠部分的区域；
[0031]S204：识别不同解剖结构和驱动机构，利用运动信息对内窥镜进行定位。
[0032]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述计算机通过软件程序将亮度图和色彩信息图进行合并时，对合成后图像进行AI渲染。
[0033]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述AI渲染图像的过程，包括：
[0034]利用深度学习方法训练一个神经网络模型，以黑白图作为输入，预测色彩信息图像；
[0035]对训练得到的网络模型进行测试，神经网络模型接受亮度图作为输入，并生成预测输出，即包含色彩信息的图像；
[0036]实用测试结果合格的网络模型将生成的色彩信息图和原始的亮度图进行合并；将合并后的图像进行输出，得到完整的彩色图片。
[0037]本专利技术具备以下有益效果：
[0038]1、该种内窥镜成像系统采用能够实现4K影像的采集，视频采集画面更加清晰，同时配备高清监视器，方便医护人员在手术过程中更好观察腹腔内部画面；
[0039]2、将图片数据拆分为黑白图片和色彩信息两个部分进行传输的方式，即色彩空间分离的技术，图像被转换为亮度和色度，并将它们分开处理，这种方法可以使图片在数据传输过程中不仅传输速度更快，而且占用网络带宽较少，同时在保证图片质量的前提下减少数据传输负担，具有实际应用价值。
[0040]3、利用AI技术对图片进行渲染，通过数据预处理、模型训练、图片合成、评估和后处理等步骤，不断调整参数和优化模型，可以获得更高质量的彩色图片，通过提高主机端的运算能力，将数据传输的压力转移到后端，优先保证数据在传输过程中的稳定高效，进而提高诊断效果。
附图说明
[0041]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0042]图1为本专利技术实施例提供的一种内窥镜成像系统的结构示意图；
[0043]图2为本专利技术实施例提供的一种内窥镜成像的数据传输方法的整体流程图；
[0044]图3为本专利技术实施例提供的一种内窥镜成像的数据传输方法中内窥镜定位方法流程图。
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内窥镜成像系统，其特征在于，包括：内窥镜(1)，所述内窥镜(1)包括管腔和CMOS传感器，所述CMOS传感器为支持4K分辨率的CMOS传感器；内窥镜摄像主机(2)，所述内窥镜摄像主机(2)与内窥镜(1)连接，并对内窥镜(1)捕获的影像就行处理、展示和存储；光源发生器(3)，所述光源发生器连接置于内窥镜(1)管腔的光纤，用于在无光或弱光环境下提供光照；气腹机(4)，所述气腹机(4)与内窥镜摄像主机(2)联控，用于向腹腔输入气体将腹壁与腹腔内脏器隔；手术监视器(5)，所述手术监视器(5)连接内窥镜摄像主机(2)，并对窥镜摄像主机(2)处理后的图像数据进行显示。2.根据权利要求1所述的一种内窥镜成像系统，其特征在于，所述内窥镜摄像主机(2)还搭载一块4K高清显示屏，分辨率为4096*2160；所述光源发生器(3)为医用冷光源，其显色指数≥92，光照均匀度≥0.7，灯珠寿命大于30000小时，支持手动控制、自动控制、集总控制三种控制模式；所述气腹机(4)包括压力控制模式和恒流模式两种工作模式；所述手术监视器(5)支持ACRe色彩还原校正及178度的宽广视角。3.根据权利要求1所述的一种内窥镜成像系统，其特征在于，所述内窥镜摄像主机(2)内集成有数据传输模块，通过所述数据传输模块与外部信号收发设备实现电子通信。4.一种内窥镜成像的数据传输方法，适用于上述权利要求1
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3所述的任意一种内窥镜成像系统，其特征在于，当内窥镜在通过CMOS传感器获取图形数据时执行以下传输方式：S101：内窥镜进入消化系统后启动CMOS传感器初始化并进行图像拍摄；S102：内窥镜摄像主机对拍摄的彩色图片进行RGB到YCbCr颜色空间转换，转换后的YCbCr图像分为亮度通道和色度通道两个部分；S103：将图片的亮度通道信息和色度通道分为两个数据包对外传输，亮度通道信息通过宽带传输，色度通道采用窄带传输；S104：判断数据传输是否完成，如果数据传输完成；S1...

【专利技术属性】
技术研发人员：周彦均，王凯，陈赛赛，蔡甄妮，杨刚，
申请(专利权)人：南京晨新医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：