本发明专利技术提供了一种内窥镜图像畸变的实时校正方法，包括：将改进型硬管内窥镜系统置于目标位置，并设置工作条件；在内窥镜采集生物组织部位图像的每一帧中，首先进行激光选通投影校正，将投影畸变校正线图像与校正线基准图像进行齐次变换矩阵计算；然后，再次获取CCD相机采集的当前内窥镜畸变图像，采用齐次变换矩阵进行运算处理，获得内窥镜校正图像，通过显示器显示校正后的图像供人眼观察，即为消除了畸变的图像。由于脉冲激光器投射校正线基准图像周期极短，远小于人眼视觉暂留周期，故观察者不会察觉激光选通投影校正过程，这保障了图像校正的动态性和实时性；而且弱激光瞬时暴露不会损伤生物组织，保证了图像校正的医学安全性。性。性。
【技术实现步骤摘要】
一种内窥镜图像畸变的实时校正方法及装置
[0001]本专利技术属于医疗设备领域，具体涉及一种内窥镜图像畸变的实时校正方法。
技术介绍
[0002]内窥镜是一种常用的医疗器械，其通过人体的天然孔道或者微创手术造成的小切口导入预检查器官，实现对疾病的诊查。内窥镜是内、外科精细检查和微创手术治疗的必备工具，其诊疗优越性在医学界达成了普遍共识。
[0003]医用硬管内窥镜是指插入部在操作中不可弯曲的一种内窥镜，广泛应用于耳鼻喉、腹腔、宫腔、胸腔、关节、泌尿道的检查与微创治疗。为了提高内窥镜的观察范围，需要有较大的视场(一般为120
°
)，而内窥镜头的直径又受到人体体腔的限制，成像系统的外形尺寸不可能很大，其成像光学系统也不可能很复杂，因此内窥镜光学成像系统一般均存在较严重的光学畸变，这将影响医生正确判断病变部位。
[0004]镜头的畸变主要分为径向畸变和切向畸变两类。径向畸变是沿着透镜半径方向分布的畸变，产生原因是光线在原理透镜中心的地方比靠近中心的地方更加弯曲，这种畸变在普通廉价的镜头中表现更加明显，径向畸变主要包括桶形畸变和枕形畸变两种。切向畸变是由于透镜本身与相机传感器平面或图像平面不平行而产生的，这种情况多是由于透镜被粘贴到镜头模组上的安装偏差导致。并且，对于医用硬管内窥镜，其观察的人体内部生物组织表面结构复杂，是不能保证始终与透镜平行的，两者之间的空间位置是实时变化的，会产生实时变化的因生物组织三维成像的型面图像畸变。所以，对内窥镜系统进行图像畸变的校正，可以有效地改善图像的畸变失真，准确地反映病变部位，对于快速、精准地定位病灶，具有重要意义。但是目前传统的畸变校正方法还无法做到实时、动态、精准的畸变校正。
技术实现思路
[0005]本专利技术针对上述现有技术的不足，提供了一种内窥镜图像畸变的实时校正方法。该内窥镜图像畸变的实时校正方法可以对内窥镜图像畸变进行实时、动态、精准的校正，有效改善图像的畸变失真。
[0006]本专利技术是通过如下技术方案实现的：
[0007]一种内窥镜图像畸变的实时校正方法，包括如下步骤：
[0008](1)将改进型硬管内窥镜系统置于目标位置，并设置工作条件；
[0009]所述改进型硬管内窥镜系统包括内镜管、外镜管、激光选通投影校正装置、光学成像系统和照明光导纤维；
[0010]内镜管与外镜管均呈空心管状，内镜管设置于外镜管的内部空腔内，内镜管与外镜管之间沿径向留有空隙；
[0011]光学成像系统包括显示屏、图像处理单元、CCD相机、柱透镜组和物镜，柱透镜组和物镜均设置于内镜管的内部空腔内，物镜位于内镜管的一个端部，内镜管的另一端部连接CCD相机；物镜外设置有物镜玻璃，物镜玻璃与内镜管通过紧密焊接或粘牢来密封内镜管空
腔；物镜采集的图像经柱透镜组传输后由CCD相机成像，CCD相机与图像处理单元相连，并通过显示屏显示处理后的图像；
[0012]所述照明光导纤维设置于内镜管与外镜管之间的间隙内，并在物镜端通过透光玻璃密封所述间隙；外镜管侧壁上设置有用于接入照明光导纤维的光锥；照明光导纤维的一端与设置在外镜管侧壁上的光锥连接，另一端连接至物镜端，光从物镜端射出内窥镜，照亮体内；
[0013]所述激光选通投影校正装置包括脉冲激光器、光束整形器、半透半反镜和同步控制器，同步控制器与CCD相机和脉冲激光器有控制线路连接，用于同步二者工作周期；
[0014]半透半反镜固定设置在内镜管的CCD相机与柱透镜组之间的间隙内，内镜管与外镜管上均设置有用于接入脉冲激光束的激光入射孔，半透半反镜所述激光入射孔位置相对，能够将水平方向的入射光反射成垂直的同轴光，同时透射垂直方向的入射光；
[0015]脉冲激光器发射的水平激光束经光束整形器整形为几何线形光束，称之为校正线基准图像，几何线形光束经激光入射孔水平入射至半透半反镜，经半透半反镜的反射后垂直入射至物镜端的透光玻璃，穿过透光玻璃照射至目标生物组织表面，在目标生物组织表面会呈现一线形光图案，称之为投影畸变校正线图像；经目标生物组织表面反射的投影畸变校正线图像会原路返回至半透半反镜上，经半透半反镜的透射后，入射至CCD相机，由此可获得从目标生物组织表面反射回来的激光所形成的投影畸变校正线图像；
[0016](2)在内窥镜采集生物组织部位图像的每一帧中，首先进行激光选通投影校正，周期小于10ms，即将激光选通投影校正装置的同步控制器发出一次同步启动信号，使得脉冲激光器投射校正线基准图像，同时CCD相机获取投影畸变校正线图像；将投影畸变校正线图像与校正线基准图像进行齐次变换矩阵计算；然后，再次获取CCD相机采集的当前内窥镜畸变图像，采用之前获得的齐次变换矩阵进行运算处理，获得内窥镜校正图像，通过显示器显示校正后的图像供人眼观察，即为消除了畸变的图像。
[0017]进一步的，所述脉冲激光器发射的激光束要求对人体生物组织表面没有伤害，功率小于50mW，脉冲宽度小于10ms，激光颜色采用可见光波段。
[0018]进一步的，脉冲激光器发射的水平激光束经光束整形器整形为田字形光束。
[0019]本专利技术还提供了一种改进型硬管内窥镜系统，包括内镜管、外镜管、激光选通投影校正装置、光学成像系统和照明光导纤维；
[0020]内镜管与外镜管均呈空心管状，内镜管设置于外镜管的内部空腔内，内镜管与外镜管之间沿径向留有空隙；
[0021]光学成像系统包括显示屏、图像处理单元、CCD相机、柱透镜组和物镜，柱透镜组和物镜均设置于内镜管的内部空腔内，物镜位于内镜管的一个端部，内镜管的另一端部连接CCD相机；物镜外设置有物镜玻璃，物镜玻璃与内镜管通过紧密焊接或粘牢来密封内镜管空腔；物镜采集的图像经柱透镜组传输后由CCD相机成像，CCD相机与图像处理单元相连，并通过显示屏显示处理后的图像；
[0022]所述照明光导纤维设置于内镜管与外镜管之间的间隙内，并在物镜端通过透光玻璃密封所述间隙；外镜管侧壁上设置有用于接入照明光导纤维的光锥；照明光导纤维的一端与设置在外镜管侧壁上的光锥连接，另一端连接至物镜端，光从物镜端射出内窥镜，照亮体内；
[0023]所述激光选通投影校正装置包括脉冲激光器、光束整形器、半透半反镜和同步控制器，同步控制器与CCD相机和脉冲激光器有控制线路连接，用于同步二者工作周期；半透半反镜固定设置在内镜管的CCD相机与柱透镜组之间的间隙内，内镜管与外镜管上均设置有用于接入脉冲激光束的激光入射孔，半透半反镜所述激光入射孔位置相对，能够将水平方向的入射光反射成垂直的同轴光，同时透射垂直方向的入射光。
[0024]本专利技术具有如下有益效果：
[0025]本专利技术对现有的硬管内窥镜进行了改进，通过引入激光选通投影校正装置，将所设计的校正线基准图像投射到生物组织表面，并获取一幅综合反映当前镜头畸变和所观察组织部位型面图像畸变叠加后的投影畸变校正线图像，从而计算得到投影畸变校正线图像和校正线基准图像之间的齐次变换矩阵。之后基于该齐次变换本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种内窥镜图像畸变的实时校正方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将改进型硬管内窥镜系统置于目标位置，并设置工作条件；所述改进型硬管内窥镜系统包括内镜管(1)、外镜管(2)、激光选通投影校正装置、光学成像系统和照明光导纤维(3)；内镜管(1)与外镜管(2)均呈空心管状，内镜管(1)设置于外镜管(2)的内部空腔内，内镜管(1)与外镜管(2)之间沿径向留有空隙；光学成像系统包括显示屏、图像处理单元、CCD相机(4)、柱透镜组(7)和物镜(6)，柱透镜组(7)和物镜(6)均设置于内镜管(1)的内部空腔内，物镜(6)位于内镜管(1)的一个端部，内镜管(1)的另一端部连接CCD相机(4)；物镜(6)外设置有物镜玻璃，物镜玻璃与内镜管(1)通过紧密焊接或粘牢来密封内镜管(1)空腔；物镜(6)采集的图像经柱透镜组(7)传输后由CCD相机(4)成像，CCD相机(4)与图像处理单元相连，并通过显示屏显示处理后的图像；所述照明光导纤维(3)设置于内镜管(1)与外镜管(2)之间的间隙内，并在物镜端通过透光玻璃密封所述间隙；外镜管(2)侧壁上设置有用于接入照明光导纤维(3)的光锥(5)；照明光导纤维(3)的一端与设置在外镜管(2)侧壁上的光锥(5)连接，另一端连接至物镜端，光从物镜端射出内窥镜，照亮体内；所述激光选通投影校正装置包括脉冲激光器、光束整形器、半透半反镜(8)和同步控制器，同步控制器与CCD相机(4)和脉冲激光器有控制线路连接，用于同步二者工作周期；半透半反镜(8)固定设置在内镜管(1)的CCD相机(4)与柱透镜组(7)之间的间隙内，内镜管(1)与外镜管(2)上均设置有用于接入脉冲激光束的激光入射孔，半透半反镜(8)所述激光入射孔位置相对，能够将水平方向的入射光反射成垂直的同轴光，同时透射垂直方向的入射光；脉冲激光器发射的水平激光束经光束整形器整形为几何线形光束，称之为校正线基准图像，几何线形光束经激光入射孔水平入射至半透半反镜(8)，经半透半反镜(8)的反射后垂直入射至物镜端的透光玻璃，穿过透光玻璃照射至目标生物组织表面，在目标生物组织表面会呈现一线形光图案，称之为投影畸变校正线图像；经目标生物组织表面反射的投影畸变校正线图像会原路返回至半透半反镜(8)上，经半透半反镜(8)的透射后，入射至CCD相机(4)，由此可获得从目标生物组织表面反射回来的激光所形成的投影畸变校正线图像；(2)在内窥镜采集生物组织部位图像的每一帧中，首先进行激光选通投影校正，周期小于10ms，即将激光选通投影...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛伟，曹宇，刘文文，陈洁，侯智善，赵芳，魏鑫磊，
申请(专利权)人：瓯江实验室，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。