【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及内窥镜，特别是涉及一种内窥镜视向角测量方法及系统。
技术介绍
1、内窥镜属于光、机、电一体化的新型医疗检测设备，在日常医疗诊断过程中使用的比率日益增高。内窥镜存在多种视向角规格，以满足医务人员不同的使用需求。但是，受生产加工过程中引入的误差影响，内窥镜实际的视向角和设计值会存在一定的偏差，使内窥镜的实际视场画面和目标视场画面存在偏差。如果视向角的偏差过大，不仅无法满足内窥镜的质量要求，也会直接影响医务人员的检查操作，使得医务人员需要做更多额外的操作来调整视场，影响医疗诊断效率和精度。因此，需要测量内窥镜实际的视向角。
2、公开号为cn113945365b的专利中通过多个电机对内窥镜和测标板进行移动和旋转调节，使得内窥镜的视轴与测标板的右壁面垂直并正对着测标板的中心，角度位移传感器测得的测标板旋转角度值即为视向角。公开号为cn114061918b的专利中通过调整两个靶标，当两个靶标中心和内窥镜视向中心基本共线时，靶标支架上第一靶标的中心标志点、第二靶标的中心标志点以及靶标支架的转动轴线所共处的竖直面与中平面之间的夹角，即为视向角。
3、上述测量方法中均需要转动调节内窥镜或者测标板，通过读取夹角的方式获得视向角测量结果，这类测量方法不仅系统复杂性较高，需要增加额外的高精度转动机构和角度读取设备，而且测量效率较低，需要不断地调节测量系统以满足测量需求，并且容易引入对准偏差，从而降低视向角的测量精度。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种内窥镜
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种内窥镜视向角测量方法，包括：
4、将待测内窥镜的镜体固定于夹具，使所述镜体的主轴与所述夹具的轴线平行，并通过所述待测内窥镜获取标定面的图像，所述夹具的轴线与所述标定面垂直；
5、根据所述图像，获取所述标定面上多个预设点在所述待测内窥镜的图像坐标系的位置数据，以及获取所述标定面上所述多个预设点在测量坐标系的位置数据，所述测量坐标系是以所述夹具的轴线为cz轴建立的三维坐标系；
6、根据所述多个预设点在所述测量坐标系的位置数据以及在所述图像坐标系的位置数据，获得表征所述待测内窥镜成像时物像关系的旋转矩阵，所述旋转矩阵表征了物点对应到像点，分别绕所述测量坐标系的各个坐标轴转动的情况；
7、将在所述测量坐标系的预设矢量根据所述旋转矩阵转动，并获得转动后的矢量与所述测量坐标系的cz轴的夹角，得到所述待测内窥镜的视向角，所述预设矢量为与所述测量坐标系的cz轴平行的矢量。
8、可选地，所述测量坐标系以所述夹具的轴线上点为原点，以从所述原点指向所述标定面的矢量定义cz轴，以从所述原点出发竖直向下的矢量定义cy轴，以从所述原点出发垂直于cy轴和cz轴组成平面的矢量定义cx轴。
9、可选地，根据所述多个预设点在所述测量坐标系的位置数据以及在所述图像坐标系的位置数据，获得表征所述待测内窥镜成像时物像关系的旋转矩阵，包括：
10、建立表征所述待测内窥镜成像时物像关系的方程组，表示为：
11、
12、将所述多个预设点在所述测量坐标系的位置数据以及在所述图像坐标系的位置数据带入所述方程组，求解获得表征所述待测内窥镜成像时物像关系的所述旋转矩阵；
13、其中，[i′h i′l]表示所述多个预设点在所述图像坐标系的坐标序列，[c x c′y c′z]表示所述多个预设点在所述测量坐标系的坐标序列，rot表示所述旋转矩阵，t表示平移矩阵，所述平移矩阵表征了物点对应到像点，分别沿着所述测量坐标系的各个坐标轴移动的情况。
14、可选地，将在所述测量坐标系的预设矢量根据所述旋转矩阵转动，包括：
15、将与所述测量坐标系的cz轴平行的单位矢量与所述旋转矩阵相乘。
16、可选地，获得转动后的矢量与所述测量坐标系的cz轴的夹角，包括：
17、计算将与所述测量坐标系的cz轴平行的单位矢量与所述旋转矩阵相乘得到的矢量，与所述测量坐标系的cz轴平行的单位矢量的夹角，作为所述待测内窥镜的视向角。
18、可选地，将在所述测量坐标系的预设矢量根据所述旋转矩阵转动表示为：
19、
20、其中，n表示在所述测量坐标系的预设矢量根据所述旋转矩阵转动后的矢量，rot(θcx,θcy,θcz)表示所述旋转矩阵，θcx、θcy、θcz分别表示绕所述测量坐标系的三个坐标轴转动的旋转角；
21、根据以下公式获得转动后的矢量与所述测量坐标系的预设矢量的夹角：
22、φ＝arccos(dot([ncx,ncy,ncz],[0,0,1]))；
23、其中，φ表示转动后的矢量与所述测量坐标系的预设矢量的夹角，arccos()表示反余弦计算，dot(,)表示两个矢量的点乘。
24、可选地，所述夹具设置有用于容置并固定所述待测内窥镜的所述镜体的空腔，所述空腔的中心轴线作为所述夹具的轴线。
25、可选地，所述标定面设置有标志物，以所述标志物的中心点或者角点作为所述预设点。
26、一种内窥镜视向角测量系统，包括：
27、标定面，设置有多个预设点；
28、夹具，用于固定待测内窥镜的镜体，所述夹具的轴线与所述标定面垂直；
29、数据处理装置，与所述待测内窥镜相连，用于在所述待测内窥镜的镜体固定于所述夹具时，控制所述待测内窥镜获取所述标定面的图像，根据所述图像，获取所述标定面上多个预设点在所述待测内窥镜的图像坐标系的位置数据，以及获取所述标定面上所述多个预设点在测量坐标系的位置数据，所述测量坐标系是以所述夹具的轴线为cz轴建立的三维坐标系，并根据所述多个预设点在所述测量坐标系的位置数据以及在所述图像坐标系的位置数据，获得所述待测内窥镜的视向角，其中，在所述待测内窥镜的镜体固定于所述夹具时所述镜体的主轴与所述夹具的轴线平行。
30、可选地，所述数据处理装置用于根据所述多个预设点在所述测量坐标系的位置数据以及在所述图像坐标系的位置数据，获得所述待测内窥镜的视向角包括所述数据处理装置用于：
31、根据所述多个预设点在所述测量坐标系的位置数据以及在所述图像坐标系的位置数据，获得表征所述待测内窥镜成像时物像关系的旋转矩阵，所述旋转矩阵表征了物点对应到像点，分别绕所述测量坐标系的各个坐标轴转动的情况；
32、将在所述测量坐标系的预设矢量根据所述旋转矩阵转动，并获得转动后的矢量与所述测量坐标系的cz轴的夹角，得到所述待测内窥镜的视向角，所述预设矢量为与所述测量坐标系的cz轴平行的矢量。
33、由上述技术方案可知，本专利技术所提供的一种内窥镜视向角测量方法及系统，方法包括：将待测内窥镜的镜体固定于夹具，使镜体的主轴与夹具的轴线平行，并通过待测内窥镜获取标定面的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种内窥镜视向角测量方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的内窥镜视向角测量方法，其特征在于，所述测量坐标系以所述夹具的轴线上点为原点，以从所述原点指向所述标定面的矢量定义Cz轴，以从所述原点出发竖直向下的矢量定义Cy轴，以从所述原点出发垂直于Cy轴和Cz轴组成平面的矢量定义Cx轴。
3.根据权利要求1所述的内窥镜视向角测量方法，其特征在于，根据所述多个预设点在所述测量坐标系的位置数据以及在所述图像坐标系的位置数据，获得表征所述待测内窥镜成像时物像关系的旋转矩阵，包括：
4.根据权利要求1所述的内窥镜视向角测量方法，其特征在于，将在所述测量坐标系的预设矢量根据所述旋转矩阵转动，包括：
5.根据权利要求4所述的内窥镜视向角测量方法，其特征在于，获得转动后的矢量与所述测量坐标系的Cz轴的夹角，包括：
6.根据权利要求1所述的内窥镜视向角测量方法，其特征在于，将在所述测量坐标系的预设矢量根据所述旋转矩阵转动表示为：
7.根据权利要求1所述的内窥镜视向角测量方法，其特征在于，所述夹具设置有用于容置并固定
8.根据权利要求1所述的内窥镜视向角测量方法，其特征在于，所述标定面设置有标志物，以所述标志物的中心点或者角点作为所述预设点。
9.一种内窥镜视向角测量系统，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的内窥镜视向角测量系统，其特征在于，所述数据处理装置用于根据所述多个预设点在所述测量坐标系的位置数据以及在所述图像坐标系的位置数据，获得所述待测内窥镜的视向角包括所述数据处理装置用于：
...【技术特征摘要】
1.一种内窥镜视向角测量方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的内窥镜视向角测量方法，其特征在于，所述测量坐标系以所述夹具的轴线上点为原点，以从所述原点指向所述标定面的矢量定义cz轴，以从所述原点出发竖直向下的矢量定义cy轴，以从所述原点出发垂直于cy轴和cz轴组成平面的矢量定义cx轴。
3.根据权利要求1所述的内窥镜视向角测量方法，其特征在于，根据所述多个预设点在所述测量坐标系的位置数据以及在所述图像坐标系的位置数据，获得表征所述待测内窥镜成像时物像关系的旋转矩阵，包括：
4.根据权利要求1所述的内窥镜视向角测量方法，其特征在于，将在所述测量坐标系的预设矢量根据所述旋转矩阵转动，包括：
5.根据权利要求4所述的内窥镜视向角测量方法，其特征在于，获得转动后的矢量与所述测量坐标系...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙楠，伍超杰，周帅骏，王圣运，
申请(专利权)人：上海电镜医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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