本發(fā)明屬于醫(yī)用設備領域，尤其涉及一種基于增強現(xiàn)實的腔鏡顯示控制系統(tǒng)。

背景技術：

腔鏡顯示控制系統(tǒng)與電子胃鏡類似，是一種帶有微型攝像頭的器械系統(tǒng)，比如：腹腔鏡手術就是利用腹腔鏡及其相關器械進行的手術：使用冷光源提供照明，將腹腔鏡鏡頭(直徑為3～10mm)插入腹腔內(nèi)，運用數(shù)字攝像技術使腹腔鏡鏡頭拍攝到的圖像通過光導纖維傳導至后級信號處理系統(tǒng)，并且實時顯示在專用監(jiān)視器上。然后醫(yī)生通過監(jiān)視器屏幕上所顯示患者器官不同角度的圖像且運用特殊的腹腔鏡器械進行手術。

但是，現(xiàn)有的腔鏡顯示控制系統(tǒng)存在以下不足之處：

(1)由于現(xiàn)有的腔鏡顯示控制系統(tǒng)需要有服務器以及與服務器相連的顯示器，這樣使得現(xiàn)有的腔鏡顯示控制系統(tǒng)的結構復雜、龐大，必須有專人維護和操作，而且該系統(tǒng)價格昂貴，難以在資金和醫(yī)療人員匱乏的社區(qū)及鄉(xiāng)村醫(yī)療機構進行推廣，達不到實現(xiàn)醫(yī)療資源優(yōu)化配置，節(jié)省醫(yī)療經(jīng)費支出的目標；

(2)現(xiàn)有的腔鏡顯示控制系統(tǒng)的顯示器上所顯示的圖像是二維圖像，沒有自由度，不能調節(jié)視角和焦距，而且現(xiàn)有技術中雖然有利用3d眼鏡將二維圖像轉化為三維圖像，但是三維圖像的顯示效果并不理想，并不能360度全景無死角顯示圖像，而且也不能放大局部圖像來清晰顯示血管、神經(jīng)等組織結構信息，這樣可能在手術過程中，誤傷血管、神經(jīng)等重要結構而降低了腔鏡顯示控制系統(tǒng)使用的精準性；

(3)而且目前腔鏡顯示控制系統(tǒng)都是手工操作，人工調節(jié)的準確性差，必須是有經(jīng)驗的操作者才能實施，為了查看多個角度或腔鏡內(nèi)多個部位的圖像可能還需要額外的攝像頭，造成人力和物力浪費，而且調節(jié)的靈敏度差；

(4)現(xiàn)有的腔鏡顯示控制系統(tǒng)在使用過程中鏡頭容易受到人體組織液或血液的污染，使得鏡頭受到外面模糊不清，影響鏡頭拍攝的效果，目前只能將鏡頭拿到外面清洗后再伸入至病人腔體內(nèi)繼續(xù)工作，影響腔鏡顯示控制系統(tǒng)中攝像頭的工作效率。

(5)現(xiàn)有腔鏡系統(tǒng)是一個封閉式操作平臺，不能從術者的視角實現(xiàn)遠程實時、實景演示，無遠程會診功能。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術中腔鏡顯示控制系統(tǒng)占用空間大以及工作效率低的缺點，本發(fā)明的第一目的是提供一種基于增強現(xiàn)實的腔鏡顯示控制系統(tǒng)。該基于增強現(xiàn)實的腔鏡顯示控制系統(tǒng)不需要顯示器和服務器，節(jié)省了腔鏡系統(tǒng)的占用面積，使得該系統(tǒng)結構簡單且便攜；無需專人操控攝像頭，節(jié)約了人力資源，增加了手術操作空間，使操作更加靈活便利。

本發(fā)明的一種基于增強現(xiàn)實的腔鏡顯示控制系統(tǒng)，包括眼鏡主體，所述眼鏡主體上安裝有主控制器，所述主控制器與攝像頭相連；所述攝像頭固定在鏡頭底座，所述鏡頭底座固定于人體腔體內(nèi)；所述攝像頭外還設置有眼珠形保護罩，所述鏡頭底座內(nèi)設置有微處理器；所述微處理器與三軸驅動機構相連，三軸驅動機構與攝像頭相連；

所述眼鏡主體上還設置有眼睛動作采集模塊，其用于實時采集眼睛動作信息并傳送至微處理器，再由微處理器控制三軸驅動機構來驅動攝像頭360度無死角地實時采集人體腔體內(nèi)的圖像信息；所述攝像頭周圍還設置有光源模塊，其包括至少三種顏色光源；所述光源模塊與微處理器相連，由微處理器來控制光源模塊交替發(fā)光以照射至人體腔體內(nèi)；

所述主控制器，還用于接收所述攝像頭采集的不同顏色光源照射下的腔體內(nèi)的圖像，并將所述圖像進行融合增強處理，再根據(jù)融合增強處理后的圖像進行重建得到三維深度圖像；所述主控制器還與顯示模塊相連，所述顯示模塊安裝在眼鏡主體上，用于顯示重建后的三維深度圖像。

進一步的，所述光源模塊還包括白光光源，其用于為攝像頭提供照明光源，所述攝像頭在白光光源下采集腔體內(nèi)的二維圖像。本發(fā)明增加白光光源對應普通圖像呈現(xiàn)模式，用于普通操作。

進一步的，所述主控制器還與云端服務器相連，所述云端服務器與遠程監(jiān)控終端相連。

該系統(tǒng)還與云端服務器相連，這樣使得腔鏡系統(tǒng)可以實現(xiàn)手術者的視角進行遠程實時、實景演示，同時具備遠程會診功能。

進一步的，所述眼珠形保護罩兩側還設置有第一瞼式外殼和第二瞼式外殼，眼珠形保護罩的外側面光滑且分別與第一瞼式外殼和第二瞼式外殼的內(nèi)側面貼合，所述第一瞼式外殼和第二瞼式外殼安裝于鏡頭底座上。

進一步的，所述第一瞼式外殼和第二瞼式外殼分別與瞼式外殼驅動機構相連；所述瞼式外殼驅動機構與微處理器相連，所述微處理器用于通過瞼式外殼驅動機構來控制第一瞼式外殼和第二瞼式外殼同速反向運動，實現(xiàn)第一瞼式外殼和第二瞼式外殼的開閉運動。

本發(fā)明還設計第一瞼式外殼和第二瞼式外殼來仿生眼睛，能夠保護眼珠形保護罩，避免攝像頭進入人體腔體過程中受到血液或組織液的污染。

進一步的，所述第一瞼式外殼或/和第二瞼式外殼上還開設有液體腔，所述液體腔與液體箱相連通，所述液體箱內(nèi)設有清洗液且安裝有泵體，所述泵體與微處理器相連，所述微處理器用于同步向泵體與瞼式外殼驅動機構發(fā)送驅動信號，使得第一瞼式外殼和第二瞼式外殼在開閉運動的同時，液體腔內(nèi)通入清洗液并噴射至眼珠形保護罩上以達到自動清洗鏡頭的目的。

進一步的，所述第一瞼式外殼和第二瞼式外殼均為眼珠形保護罩的1/4。

這樣使得第一瞼式外殼和第二瞼式外殼兩者閉合能夠充分覆蓋眼珠形保護罩裸漏的面積，以達到全面清洗眼珠形保護罩的目的，最終保證了鏡頭的清潔性。

進一步的，所述第一瞼式外殼和第二瞼式外殼轉動的角度小于或等于60度。

這樣盡量保證第一瞼式外殼和第二瞼式外殼的空間利用率，節(jié)省鏡頭清潔的時間，提高鏡頭清潔的效率。

進一步的，所述主控制器還與語音采集模塊相連，所述語音采集模塊用于采集用戶語音信息并傳送至主控制器，所述主控制器對接收到的語音信息進行解析并獲取相應攝像頭操作指令來控制攝像頭產(chǎn)生相應動作。

本發(fā)明的該系統(tǒng)在操作上增加語音采集模塊，通過主控制器解析并獲取相應攝像頭操作指令，避免旁人干擾。

進一步的，所述眼珠形保護罩為透明玻璃罩。這樣攝像頭能夠采集到腔體內(nèi)清晰的圖像。

進一步的，所述清洗液為蒸餾水。這樣能夠在清洗攝像頭的同時，避免清洗液泄漏而對腔體造成損害。

本發(fā)明的有益效果為：

(1)本發(fā)明的該基于增強現(xiàn)實的腔鏡顯示控制系統(tǒng)不需要專門配置服務器，只需將主控制器和顯示模塊安裝在眼鏡主體上即可，節(jié)省了腔鏡系統(tǒng)的占用面積，使得該系統(tǒng)結構簡單且便攜；無需專人操控攝像頭，節(jié)約了人力資源，增加了手術操作空間，使操作更加靈活便利，這樣能夠實現(xiàn)該腔鏡顯示控制系統(tǒng)在社區(qū)鄉(xiāng)村推廣，提高醫(yī)療資源優(yōu)化配置率。

(2)本發(fā)明利用主控制器對攝像頭在不同顏色光源照射下采集的腔體內(nèi)的圖像，并將這些圖像進行融合增強處理，再根據(jù)融合增強處理后的圖像進行重建得到三維深度圖像，而且主控制器還與顯示模塊相連，利用顯示模塊顯示重建后的三維深度圖像，這樣能夠獲得360度全景無死角的三維圖像，而且能夠放大局部圖像來清晰顯示血管、神經(jīng)與周圍組織結構的解剖關系信息，能夠清楚顯示觀察部位的體積、位置信息，進而得到觀察部位的準確坐標，這樣在手術過程中，降低了誤傷重要組織結構的概率，使腔鏡手術操作的精確性更高，創(chuàng)傷更小，更加符合精準醫(yī)療的宗旨。

(3)本發(fā)明的該系統(tǒng)還與云端服務器相連，可以實現(xiàn)從術者的視角進行遠程實時、實景演示，可以更好的教學及交流；同時具備遠程會診功能，實現(xiàn)優(yōu)質醫(yī)療資源的扁平化配置，更能惠及社區(qū)及鄉(xiāng)村等基層醫(yī)療機構。

(4)本發(fā)明的該系統(tǒng)還設置有攝像頭的自動清洗結構，利用微處理器同步向泵體與瞼式外殼驅動機構發(fā)送驅動信號，使得第一瞼式外殼和第二瞼式外殼在開閉運動的同時，液體腔內(nèi)通入清洗液并噴射至眼珠形保護罩上以達到自動清洗鏡頭的目的，提高了拍攝圖像的清晰度，進而提高了整個腔鏡顯示控制系統(tǒng)的工作效率。

附圖說明

構成本發(fā)明的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。

圖1是一種基于增強現(xiàn)實的腔鏡顯示控制系統(tǒng)結構實施例一示意圖。

圖2是一種基于增強現(xiàn)實的腔鏡顯示控制系統(tǒng)結構實施例二示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖與實施例對本發(fā)明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術語“上”、“下”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接連接，也可以通過中間媒介間接連接，可以是兩個元件內(nèi)部的連接。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。

此外，下面描述的本發(fā)明不同實施例方式中所涉及的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互結合。

本發(fā)明的第一瞼式外殼和第二瞼式外殼均為仿生眼睛的眼皮，可采用橡膠材料或tpu、tpe、tpr、tpv、cpe來實現(xiàn)。

為了解決現(xiàn)有技術中腔鏡顯示控制系統(tǒng)占用空間大以及工作效率低的缺點，本發(fā)明提供一種如圖1所示的基于增強現(xiàn)實的腔鏡顯示控制系統(tǒng)。

如圖1所示的該基于增強現(xiàn)實的腔鏡顯示控制系統(tǒng)，包括眼鏡主體，所述眼鏡主體上安裝有主控制器，所述主控制器與攝像頭相連；所述攝像頭固定在鏡頭底座，所述鏡頭底座固定于人體腔體內(nèi)；所述攝像頭外還設置有眼珠形保護罩，所述鏡頭底座內(nèi)設置有微處理器；所述微處理器與三軸驅動機構相連，三軸驅動機構與攝像頭相連；

眼鏡主體上還設置有眼睛動作采集模塊，其用于實時采集眼睛動作信息并傳送至微處理器，再由微處理器控制三軸驅動機構來驅動攝像頭360度無死角地實時采集人體腔體內(nèi)的圖像信息；所述攝像頭周圍還設置有光源模塊，其包括至少三種顏色光源；所述光源模塊與微處理器相連，由微處理器來控制光源模塊交替發(fā)光以照射至人體腔體內(nèi)；

主控制器，還用于接收所述攝像頭采集的不同顏色光源照射下的腔體內(nèi)的圖像，并將所述圖像進行融合增強處理，再根據(jù)融合增強處理后的圖像進行重建得到三維深度圖像；主控制器還與顯示模塊相連，顯示模塊安裝在眼鏡主體上，用于顯示重建后的三維深度圖像。

本發(fā)明利用主控制器對攝像頭在不同顏色光源照射下采集的腔體內(nèi)的圖像，并將這些圖像進行融合增強處理，再根據(jù)融合增強處理后的圖像進行重建得到三維深度圖像，而且主控制器還與顯示模塊相連，利用顯示模塊顯示重建后的三維深度圖像，這樣能夠獲得360度全景無死角的三維圖像，而且能夠放大局部圖像來清晰顯示血管和組織結構信息，能夠清楚顯示觀察部位的面積大小信息，進而得到觀察部位的準確坐標，這樣在手術過程中，降低了誤傷神經(jīng)結構的概率，提高了腔鏡顯示控制系統(tǒng)使用的精準性。

以光源模塊包括紅綠藍三種顏色光源為例：

具體地，主控制器對圖像進行融合增強處理包括對紅綠藍這三種光照下的圖像進行小波變換，得到低頻和高頻圖像，然后在不同的頻道通道內(nèi)，依據(jù)小波系數(shù)的不同采用不同的融合準則對小波系數(shù)進行處理，處理后的新的小波系數(shù)完好地保存了更多的頻帶特征，最后對新的小波系數(shù)進行小波逆變換得到融合后的圖像。

其中，眼睛動作信息包括眼睛眨動、擠眼或眼球轉動信息。

微處理器用于接收眼睛動作信息并進行解析得到相應攝像頭的操作指令，比如控制攝像頭的轉向及拍照、錄像動作。

例如：眼球轉動信息包括轉動方向和轉動的角度，微處理這些眼球主動信息來控制攝像頭進行相應的轉動，從而達到方便控制攝像頭轉動的目的。

擠眼信息為選定腔體內(nèi)特定部位并采集其放大圖像。

在本實施例中，眼睛動作采集模塊可以采用微型攝像頭來實現(xiàn)。

其中，顯示模塊可為硅基液晶投影模組和顯示棱鏡模組組成。

在一個實施例中，主控制器還與云端服務器相連，云端服務器與遠程監(jiān)控終端相連。

該系統(tǒng)還與云端服務器相連，這樣使得腔鏡系統(tǒng)達到遠程會診的目的。

其中，云端服務器內(nèi)還預存有ct或mri影像學三維重建圖像，云端服務器可將主控制器傳送來的三維深度圖像與預存的ct或mri影像學三維重建圖像比較，以精準定位病變位置。增強現(xiàn)實的腔鏡顯示控制系統(tǒng)得到的三維深度圖像能夠準確且清晰顯示人體各個組織結構，進而避免術中損傷。

在另一實施例中，如圖2所示，基于增強現(xiàn)實的腔鏡顯示控制系統(tǒng)，除了圖1所示的結構之外，在眼珠形保護罩兩側還設置有第一瞼式外殼和第二瞼式外殼，眼珠形保護罩的外側面光滑且分別與第一瞼式外殼和第二瞼式外殼的內(nèi)側面貼合，所述第一瞼式外殼和第二瞼式外殼安裝于鏡頭底座上，所述第一瞼式外殼和第二瞼式外殼分別與瞼式外殼驅動機構相連；所述瞼式外殼驅動機構與微處理器相連，所述微處理器用于通過瞼式外殼驅動機構來控制第一瞼式外殼和第二瞼式外殼同速反向運動，實現(xiàn)第一瞼式外殼和第二瞼式外殼的開閉運動。

本發(fā)明還設計第一瞼式外殼和第二瞼式外殼來仿生眼睛，能夠保護眼珠形保護罩，避免攝像頭進入人體腔體過程中受到血液或組織液的污染。

在另一實施例中，第一瞼式外殼或/和第二瞼式外殼上還開設有液體腔，所述液體腔與液體箱相連通，所述液體箱內(nèi)設有清洗液且安裝有泵體，所述泵體與微處理器相連，所述微處理器用于同步向泵體與瞼式外殼驅動機構發(fā)送驅動信號，使得第一瞼式外殼和第二瞼式外殼在開閉運動的同時，液體腔內(nèi)通入清洗液并噴射至眼珠形保護罩上以達到自動清洗鏡頭的目的。

具體地，在鏡頭底座上安裝有第一瞼式外殼和第二瞼式外殼分別相當于仿生的上眼瞼和下眼瞼，在第一瞼式外殼和第二瞼式外殼之間設置的眼珠形保護罩相等于仿生眼球。當基于瞬目仿生的鏡頭清洗裝置工作時，微處理器同步向泵體與瞼式外殼驅動機構發(fā)送驅動信號，使得貼合在保護罩外側面的第一瞼式外殼和第二瞼式外殼在開閉運動的同時，液體腔內(nèi)通入清洗液并噴射至眼珠形保護罩上，這樣用來仿生眼睛眨眼動作以及淚腺潤滑和清洗眼球的動作，最終達到自動清洗鏡頭的目的。

本發(fā)明的該系統(tǒng)還設置有攝像頭的自動清洗結構，利用微處理器同步向泵體與瞼式外殼驅動機構發(fā)送驅動信號，使得貼合在保護罩外側面的第一瞼式外殼和第二瞼式外殼在開閉運動的同時，液體腔內(nèi)通入清洗液并噴射至眼珠形保護罩上以達到自動清洗鏡頭的目的，提高了拍攝圖像的清晰度，進而提高了整個腔鏡顯示控制系統(tǒng)的工作效率。

在本實施例中，眼珠形保護罩為透明材質，比如：石英玻璃和有機玻璃。

液體腔內(nèi)的清洗液，可以為蒸餾水或添加有去污有機物的蒸餾水。

瞼式外殼驅動機構包括第一微型電機，第一微型電機的輸出軸與第一瞼式外殼相連，使得所述第一瞼式外殼隨著所述輸出軸的轉動而上下開合。

其中，第一微型電機可采用步進電機來實現(xiàn)，利用電機的輸出軸與第一瞼式外殼連接，在微處理器的控制下，通過電機來驅動第一瞼式外殼轉動。

瞼式外殼驅動機構還包括第二微型電機，第二微型電機的輸出軸與第二瞼式外殼相連，使得所述第二瞼式外殼隨著所述輸出軸的轉動而上下開合。

其中，第二微型電機可采用步進電機來實現(xiàn)，利用電機的輸出軸與第二瞼式外殼連接，在微處理器的控制下，通過電機來驅動第二瞼式外殼轉動。

優(yōu)選地，第一瞼式外殼和第二瞼式外殼均為眼珠形保護罩的1/4。

這樣使得第一瞼式外殼和第二瞼式外殼兩者閉合能夠充分覆蓋眼珠形保護罩裸漏的面積，以達到全面清洗眼珠形保護罩的目的，最終保證了鏡頭的清潔性。

優(yōu)選地，第一瞼式外殼和第二瞼式外殼轉動的角度小于或等于60度。

這樣盡量保證第一瞼式外殼和第二瞼式外殼的空間利用率，節(jié)省鏡頭清潔的時間，提高鏡頭清潔的效率。

進一步的，所述主控制器還與語音采集模塊相連，所述語音采集模塊用于采集用戶語音信息并傳送至主控制器，所述主控制器對接收到的語音信息進行解析并獲取相應攝像頭操作指令來控制攝像頭產(chǎn)生相應動作。

本發(fā)明的該系統(tǒng)在操作上增加語音采集模塊，通過主控制器解析并獲取相應攝像頭操作指令，避免旁人干擾。

本實施例的基于增強現(xiàn)實的腔鏡顯示控制系統(tǒng)不需要專門配置服務器，只需將主控制器和顯示模塊安裝在眼鏡主體上即可，節(jié)省了腔鏡系統(tǒng)的占用面積，使得該系統(tǒng)結構簡單且便攜；無需專人操控攝像頭，節(jié)約了人力資源，增加了手術操作空間，使操作更加靈活便利，這樣能夠實現(xiàn)該腔鏡顯示控制系統(tǒng)在社區(qū)鄉(xiāng)村推廣，提高醫(yī)療資源優(yōu)化配置率。

本實施例的基于增強現(xiàn)實的腔鏡顯示控制系統(tǒng)利用主控制器對攝像頭在不同顏色光源照射下采集的腔體內(nèi)的圖像，并將這些圖像進行融合增強處理，再根據(jù)融合增強處理后的圖像進行重建得到三維深度圖像，而且主控制器還與顯示模塊相連，利用顯示模塊顯示重建后的三維深度圖像，這樣能夠獲得360度全景無死角的三維圖像，而且能夠放大局部圖像來清晰顯示血管和組織結構信息，能夠清楚顯示觀察部位的面積大小信息，進而得到觀察部位的準確坐標，這樣在手術過程中，降低了誤傷神經(jīng)結構的概率，提高了腔鏡顯示控制系統(tǒng)使用的精準性。

上述雖然結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發(fā)明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。