一種可指示輸尿管位置的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可指示輸尿管位置的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)及方法，其系統(tǒng)包括光源、圖像采集單元、圖像處理單元和圖像顯示單元；圖像采集單元包括內(nèi)窺鏡和攝像機(jī)，在光源提供的明暗交替的光照條件下采集明暗交替的圖像；圖像處理單元對暗圖像中的輸尿管信息進(jìn)行中心線提取，提取到的中心線即代表輸尿管的水平位置信息；同時根據(jù)暗圖像上導(dǎo)光管對應(yīng)位置的灰度信息獲取輸尿管的深度信息，根據(jù)水平位置信息和深度信息生成能準(zhǔn)確指示輸尿管位置的內(nèi)窺鏡圖像；將本發(fā)明提供的這種內(nèi)窺鏡系統(tǒng)及方法應(yīng)用于手術(shù)時，可實時顯示輸尿管的位置，既可以提高手術(shù)的效率，也可以降低因輸尿管位置不便觀察導(dǎo)致醫(yī)療事故的概率。
【專利說明】
一種可指示輸尿管位置的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于內(nèi)窺鏡成像技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種可指示輸尿管位置的內(nèi)窺 鏡系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，在婦產(chǎn)科、肛腸科和泌尿外科的微創(chuàng)手術(shù)中，有可能出現(xiàn)由于無法準(zhǔn)確定位 輸尿管位置而導(dǎo)致輸尿管被誤切或誤扎的醫(yī)療事故。輸尿管損傷如果處理不當(dāng)容易發(fā)生嚴(yán) 重的并發(fā)癥，給患者帶來極大的痛苦，嚴(yán)重者會危及患者的生命。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)公開了一類發(fā)光導(dǎo)光管，進(jìn)行手術(shù)時在患者輸尿管中插入發(fā)光導(dǎo)光管， 通過其發(fā)出的光來指示輸尿管;在開放性手術(shù)中可以采用這類方法指示輸尿管的位置，但 在微創(chuàng)手術(shù)中很難應(yīng)用該類方法來實時指示輸尿管的位置；因為在微創(chuàng)手術(shù)中，醫(yī)生是根 據(jù)內(nèi)窺鏡在患者內(nèi)部采集的、并在顯示設(shè)備上實時顯示的圖像進(jìn)行手術(shù);一方面，導(dǎo)光管發(fā) 出的光在透過包覆輸尿管的人體組織時，導(dǎo)光管所發(fā)出的光穿過這些組織后透射出來的光 減弱，而內(nèi)窺鏡工作在較強(qiáng)的光照條件下，較強(qiáng)的光照可能會湮沒發(fā)光導(dǎo)光管所發(fā)出的微 弱光，使得導(dǎo)光管不能準(zhǔn)確指示輸尿管位置;另一方面，由于考慮到患者舒適度以及手術(shù)所 涉及的部位，不同情況下所采用的內(nèi)窺鏡的光圈不同，不同光圈的內(nèi)窺鏡的感光能力不同， 光圈小的內(nèi)窺鏡不能很好的采集到發(fā)光導(dǎo)光管所發(fā)出的弱光，因此不能準(zhǔn)確指示輸尿管的 位置。
[0004] 公開號為CN 105282454A的中國專利公開了"一種內(nèi)窺鏡成像系統(tǒng)及成像方法"， 通過在明暗交替的光照下采集亮圖像和暗圖像，并對亮圖像和暗圖像進(jìn)行融合處理以消除 亮圖像中的亮斑得到亮度均衡的圖像，來解決現(xiàn)有內(nèi)窺鏡成像的圖像亮度不均衡的問題， 但該技術(shù)不能實現(xiàn)在微創(chuàng)手術(shù)中輸尿管位置的實時準(zhǔn)確指示。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種可指示輸尿管位置的內(nèi) 窺鏡系統(tǒng)及方法，其目的在于解決在微創(chuàng)手術(shù)中輸尿管位置不能實時準(zhǔn)確指示的問題。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種可指示輸尿管位置的內(nèi)窺 鏡系統(tǒng)，包括光源、圖像采集單元和圖像處理單元；圖像處理單元具有用于連接外部顯示裝 置的接口；
[0007] 其中，光源用于提供明暗交替的光照條件；
[0008] 圖像采集單元用于在明暗交替的光照條件下采集獲得亮圖像和暗圖像;在亮圖像 中，腹腔內(nèi)的組織清晰可見，但輸尿管位置無法識別;在暗圖像中，輸尿管中的導(dǎo)光管可見， 但是其他組織較暗而無法識別；
[0009] 其中，暗圖像是指在暗光條件下采集到的圖像中平均灰度值最小的圖像;亮圖像 是指在亮光條件下采集到的圖像中平均灰度值最大的圖像；
[0010] 圖像處理單元用于對暗圖像進(jìn)行中心線提取，并將中心線融合到同周期的亮圖像 中以獲取輸尿管的水平位置信息；
[0011]并根據(jù)暗圖像上導(dǎo)光管各區(qū)域的灰度信息估算輸尿管的深度信息；
[0012] 并根據(jù)上述的水平位置信息和深度信息生成能準(zhǔn)確指示輸尿管位置的內(nèi)窺鏡圖 像；
[0013] 上述顯示輸尿管位置信息的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，圖像采集單元包括內(nèi)窺鏡和攝像機(jī)，在 光源提供的明暗交替的光照條件下采集明暗交替的圖像;圖像處理單元對暗圖像中的輸尿 管信息進(jìn)行中心線提取，根據(jù)中心線得到輸尿管的水平位置信息；同時根據(jù)暗圖像上導(dǎo)光 管對應(yīng)位置的灰度信息獲取輸尿管的深度信息，根據(jù)水平位置信息和深度信息生成能準(zhǔn)確 指示輸尿管位置的內(nèi)窺鏡圖像。
[0014] 優(yōu)選的，上述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，還包括圖像顯示單元，其輸入端連接圖像處理單元的 所述接口；用于實時顯示圖像處理單元生成的內(nèi)窺鏡圖像。
[0015] 優(yōu)選的，上述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其圖像處理單元包括水平位置獲取模塊和深度位置 獲取模塊；
[0016] 其中，水平位置獲取模塊用于對暗圖像進(jìn)行中心線提取，根據(jù)中心線實時獲取輸 尿管的水平位置信息，并將獲取的水平位置信息顯示在亮圖像上對應(yīng)的位置;深度位置獲 取模塊用于根據(jù)暗圖像中的灰度信息實時估算輸尿管深度信息，并將獲取的深度信息通過 不同的顏色顯示在亮圖像上對應(yīng)的位置。
[0017] 優(yōu)選的，上述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，光源包括照明光源、指示光源和導(dǎo)光管;其中，照明光 源的亮、暗強(qiáng)度可調(diào)，開關(guān)頻率可調(diào)，用于提供明暗交替的光照條件;指示光源用于給導(dǎo)光 管提供光源，使導(dǎo)光管發(fā)光。
[0018] 優(yōu)選的，上述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其導(dǎo)光管是明暗相間的導(dǎo)光管；明暗相間的導(dǎo)光管使 得暗圖像上與導(dǎo)光管對應(yīng)的區(qū)域為暗區(qū)域與透光區(qū)域交替分布;根據(jù)暗圖像上透光區(qū)域圖 像像素的灰度值統(tǒng)計獲取輸尿管的深度信息。
[0019] 為實現(xiàn)本發(fā)明目的，按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種指示輸尿管位置的方法， 其特征在于，包括如下步驟：
[0020] (1)在明暗交替的光照條件下進(jìn)行圖像采集，獲得亮圖像和暗圖像；
[0021] (2)對上述暗圖像進(jìn)行中心線提取，根據(jù)中心線獲得輸尿管的水平位置信息，并將 水平位置信息顯示在亮圖像上對應(yīng)的位置；
[0022] (3)獲取暗圖像上與導(dǎo)光管對應(yīng)區(qū)域里的透光區(qū)域的亮像素點個數(shù)，或者圖像像 素的灰度值;根據(jù)亮像素點的個數(shù)估算輸尿管的深度信息，或者根據(jù)灰度值總和估算輸尿 管的深度信息；
[0023] (4)根據(jù)上述的水平位置信息和深度信息，生成能準(zhǔn)確指示輸尿管位置的內(nèi)窺鏡 圖像。
[0024] 優(yōu)選地，上述指示輸尿管位置的方法，其步驟(2)包括如下子步驟：
[0025] (2.1)對暗圖像上的亮區(qū)域進(jìn)行閾值分割得到不連通的亮區(qū)域塊；
[0026] (2.2)采用擬合方法提取上述不連通的亮區(qū)域塊的中心線；
[0027] (2.3)通過改變同周期的亮圖像上與上述中心線對應(yīng)位置像素點的灰度值，將中 心線信息融合到同周期的亮圖像中，通過融合獲得的圖像實時顯示輸尿管的水平位置信 息。
[0028] 優(yōu)選地，上述指示輸尿管位置的方法，其步驟(2.2)中，采用二次曲線擬合算法提 取中心線，包括如下子步驟：
[0029] (2.2.1)對暗圖像進(jìn)行閾值分割獲取暗圖像的亮像素點；
[0030] (2.2.2)根據(jù)這些亮像素點的坐標(biāo)(Xl，yi)，采用二次函數(shù)進(jìn)行擬合，獲取函數(shù)參數(shù) a，b，c;
[0031] (2.2.3)根據(jù)二次函數(shù)(7 = &￥+1?+(3)在暗圖像上繪制函數(shù)曲線，所獲得的函數(shù)曲 線即為暗圖像的中心線。
[0032] -次曲線擬合是二次曲線擬合的特殊形式，在本發(fā)明中也可采用一次曲線擬合來 提取中心線;在擬合的過程中可以選取暗圖像的所有亮像素點進(jìn)行擬合，也可以選取暗圖 像的部分亮像素點進(jìn)行擬合。
[0033] 優(yōu)選地，上述指示輸尿管位置的方法，其步驟(3)包括如下子步驟：
[0034] (3.1)以中心線為基準(zhǔn)，計算出暗圖像中心線上的亮像素點的灰度值；
[0035] (3.2)將上述灰度值與先驗深度閾值對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行匹配，根據(jù)匹配的區(qū)間估算出 輸尿管的深度。
[0036] 優(yōu)選地，上述指示輸尿管位置的方法，其步驟(3)獲取深度信息的方法，包括如下 子步驟：
[0037] (3.1)獲取暗圖像中各離散區(qū)域的亮像素點的個數(shù)N1;
[0038] (3.2)將亮像素點的個數(shù)N1與先驗深度閾值對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行匹配，根據(jù)閾值對應(yīng)的 深度估算出輸尿管的深度。
[0039] 優(yōu)選地，上述指示輸尿管位置的方法，其步驟(3)獲取深度信息的方法，包括如下 子步驟：
[0040] (3.1)以圓形模板或者矩形模板從中心線的起點到終點進(jìn)行亮像素點的個數(shù)統(tǒng) 計，獲取亮像素點的個數(shù)Mi;
[0041] 其中，模板區(qū)域略小于亮像素點最小凸多邊形的最大寬度，使模板在統(tǒng)計過程中 可體現(xiàn)出不同位置的差異性；
[0042] (3.2)將1與先驗深度閾值對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行匹配，根據(jù)閾值對應(yīng)的深度估算出輸尿 管的深度。
[0043] 優(yōu)選地，上述指示輸尿管位置的方法，其步驟(3)獲取深度信息的方法，包括如下 子步驟：
[0044] (3.1)獲取暗圖像中各離散區(qū)域的亮像素點的灰度值之和Gi;
[0045] (3. 與先驗深度閾值對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行匹配，根據(jù)閾值對應(yīng)的深度，估算出輸尿 管的深度。
[0046] 優(yōu)選地，上述指示輸尿管位置的方法，其步驟(3)獲取深度信息的方法，包括如下 子步驟：
[0047] (3.1)以圓形模板或者矩形模板從中心線的起點到終點進(jìn)行亮像素點的灰度值之 和統(tǒng)計;獲取模板內(nèi)的亮像素點灰度值之和H i;
[0048] 其中，模板區(qū)域略小于亮像素點最小凸多邊形的最大寬度，使模板在統(tǒng)計過程中 可體現(xiàn)出不同位置的差異性；
[0049] (3.2)將出與先驗深度閾值對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行匹配，根據(jù)閾值對應(yīng)的深度估算出輸尿 管的深度。
[0050] 優(yōu)選地，上述指示輸尿管位置的方法，其先驗深度閾值對應(yīng)關(guān)系根據(jù)以下方法獲 取:在深度估計之前，對輸尿管不同深度的圖像像素灰度進(jìn)行訓(xùn)練，使用多個已知深度的圖 像訓(xùn)練出不同深度的亮像素點的個數(shù)或灰度值，建立深度與閾值之間的對應(yīng)關(guān)系，即為先 驗深度閾值對應(yīng)關(guān)系。
[0051] 總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有 益效果：
[0052] (1)本發(fā)明提供的這種可指示輸尿管位置的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)及方法，在明暗交替光照 下，在暗光照階段采集到的暗圖像上的發(fā)光管的位置即為輸尿管的位置，通過提取暗圖像 的中心線，并將中心線信息融合到同周期的亮圖像上，即實時的獲取輸尿管的水平位置信 息；
[0053] (2)本發(fā)明提供的這種可指示輸尿管位置的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)及方法，根據(jù)暗圖像中亮 像素點的個數(shù)與灰度信息獲取輸尿管的深度信息，通過先驗深度閾值對應(yīng)關(guān)系獲得不同深 度下的亮像素點的個數(shù)與灰度信息，實時地根據(jù)這些亮像素點的信息估算出輸尿管的深 度，達(dá)到實時獲取輸尿管深度信息的目的；
[0054] (3)本發(fā)明提供的這種可指示輸尿管位置的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)及方法，根據(jù)輸尿管的水 平位置信息和深度位置信息，實時生成能準(zhǔn)確指示輸尿管位置的內(nèi)窺鏡圖像；
[0055] 在婦產(chǎn)科、肛腸科和泌尿外科等微創(chuàng)手術(shù)中，醫(yī)生無法用肉眼直觀地觀察到輸尿 管的位置，也不能用手感知器官來識別輸尿管;本發(fā)明提供的這種可指示輸尿管位置的內(nèi) 窺鏡系統(tǒng)及方法，其內(nèi)窺鏡圖像可在手術(shù)過程中實時反應(yīng)輸尿管的位置信息，為手術(shù)提供 極大便利，在提高手術(shù)效率的同時，可降低因輸尿管位置不便觀察導(dǎo)致醫(yī)療事故的發(fā)生概 率，極大程度的避免病人因輸尿管損傷的醫(yī)療事故而承受的痛苦；
[0056] (4)本發(fā)明提供的這種可指示輸尿管位置的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)及方法，不僅可以應(yīng)用在 微創(chuàng)性手術(shù)中，在開放性手術(shù)中同樣適用。
【附圖說明】
[0057] 圖1是本發(fā)明實施例提供的可指示輸尿管位置的內(nèi)窺鏡的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0058] 圖2是本發(fā)明實施例中的獲取輸尿管水平位置的流程示意圖；
[0059] 圖3是本發(fā)明實施例中的獲取輸尿管深度信息的方法示意圖。
【具體實施方式】
[0060] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要 彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0061] 圖1所示，是實施例提供的可指示輸尿管位置的內(nèi)窺鏡的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；實施例 提供的這種內(nèi)窺鏡系統(tǒng)包括光源、圖像采集單元、圖像處理單元和圖像顯示單元；
[0062] 實施例中，光源包括照明光源、指示光源和導(dǎo)光管；其中，照明光源根據(jù)編碼提供 明暗交替的光，用于給人體內(nèi)腔提供光照，便于攝像機(jī)拍攝人體內(nèi)部圖像;插入輸尿管里的 導(dǎo)光管是等間距綁有不透明膠帶的導(dǎo)光管，并連接指示光源，實施例里采用LED光源作為指 示光源。
[0063]圖像采集單元用于獲得亮圖像和暗圖像，一亮一暗的一對光照構(gòu)成一個周期，每 個周期內(nèi)采集一張暗圖像，一張亮圖像;在暗光照階段，采集到的圖像中平均灰度值最小的 圖像即為暗圖像;在亮光照階段，采集到的圖像中平均灰度值最大的圖像即為亮圖像。 [0064]實施例中，為了提高圖像處理的效率，在每個狀態(tài)下采集的幀數(shù)為2幀~3幀，由此 既可以獲得滿足需求的亮、暗圖像，也提高保證較高的實時處理速度。
[0065] 圖像處理單元用于對暗圖像進(jìn)行中心線提取，并將中心線融合到同周期的亮圖像 中以獲取輸尿管的水平位置信息，以及根據(jù)暗圖像上導(dǎo)光管各區(qū)域的灰度信息獲取輸尿管 的深度信息;并根據(jù)上述的水平位置信息和深度信息生成能實時、準(zhǔn)確指示輸尿管位置的 內(nèi)窺鏡圖像。
[0066] 如圖2所示，在暗圖像中捕獲到的導(dǎo)光管的圖像由于在人體組織的傳播中會散射， 導(dǎo)致捕獲到的圖像會比實際輸尿管粗很多，為更加精確的顯示輸尿管的水平位置信息，先 對暗圖像中的導(dǎo)光管圖像進(jìn)行中心線提取，對提取到的輸尿管中心線進(jìn)行加粗處理獲得輸 尿管的水平估計位置，在同周期的亮圖像中與中心線對應(yīng)的位置將中心線融合進(jìn)去，達(dá)到 顯示輸尿管的水平位置信息的目的。
[0067] 實施例中，在中心線提取中，先對暗圖像中的像素點的灰度值進(jìn)行閾值處理，暗圖 像的各個像素點對應(yīng)的灰度值為G( i，j )，灰度閾值為T，將所有大于灰度閾值T的像素點對 應(yīng)的坐標(biāo)保存為P( i，j);
[0068] 獲取P( i，j)最小的凸多邊形的像素點對應(yīng)的輪廓坐標(biāo)L( i，j);采用二次曲線擬合 方法對L( i，j)進(jìn)行擬合得到暗圖像的中心線。
[0069] 實施例中，還可以采用以下方法提取暗圖像的中心線，具體包括以下步驟：
[0070] (a)對暗圖像進(jìn)行閾值分割，獲得灰度值較大的像素點，該像素點對應(yīng)的坐標(biāo)記作 P(i，j);
[0071] (b)獲取P(i，j)最小的凸多邊形的像素點對應(yīng)的輪廓坐標(biāo)L(i，j);
[0072] (c)根據(jù)輪廓坐標(biāo)L(i，j)和二次函數(shù)y = ax2 + bx + c，令min =
，獲取函數(shù)參數(shù)a、b、c的值，進(jìn)而獲得中心線擬合函數(shù)；
[0073] (d)在暗圖像上根據(jù)中心線擬合函數(shù)畫出曲線，即為暗圖像的中心線。
[0074] 如圖3所示，在獲取輸尿管深度的過程中，根據(jù)暗圖像中的亮像素點的灰度值進(jìn)行 深度的估計;輸尿管在組織內(nèi)部越深，則內(nèi)窺鏡攝像機(jī)捕捉到的圖像越暗；相反，輸尿管在 組織內(nèi)部越淺，則內(nèi)窺鏡攝像機(jī)捕捉到的圖像就越亮。
[0075] 實施例中，獲取輸尿管深度信息的方法，包括以下步驟：
[0076] (1)對輸尿管不同的深度的亮像素點的個數(shù)或者灰度值總和進(jìn)行訓(xùn)練獲得閾值 Ti;
[0077]閾值Ti與深度Di的對應(yīng)關(guān)系如下所示：
[0078]
[0079] (2)在獲得中心線之后，根據(jù)圖3中暗圖像各個亮區(qū)域的灰度信息來估計當(dāng)前區(qū)域 的深度信息;譬如，當(dāng)前的亮像素點的個數(shù)或者灰度值總和在!^，T 2這個區(qū)間內(nèi)，則估計當(dāng)前 輸尿管的深度為Di。
[0080] 目前，在婦產(chǎn)科、肛腸科和泌尿外科的微創(chuàng)手術(shù)中，由于無法實時的觀查到輸尿管 的位置而導(dǎo)致的輸尿管損傷時有發(fā)生，且大多數(shù)損傷未能在術(shù)中及時發(fā)現(xiàn)，給患者帶來極 大痛苦，也會產(chǎn)生很大的人力、物力浪費(fèi);本發(fā)明提供的這種可指示輸尿管位置的內(nèi)窺鏡系 統(tǒng)及方法，可以實時準(zhǔn)確的指示輸尿管的位置信息，將其應(yīng)用于手術(shù)中，則可以避免誤傷輸 尿管，具有極大的價值。
[0081] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以 限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含 在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種可指示輸尿管位置的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，包括光源、圖像采集單元和圖像 處理單元;所述圖像處理單元具有用于連接外部顯示裝置的接口； 所述光源用于提供明暗交替的光照條件； 所述圖像采集單元用于在明暗交替的光照條件下采集獲得亮圖像和暗圖像； 所述圖像處理單元用于對所述暗圖像進(jìn)行中心線提取，將中心線融合到同周期的亮圖 像中獲取輸尿管的水平位置信息；并用于根據(jù)暗圖像的灰度信息估算輸尿管的深度信息； 并用于根據(jù)所述水平位置信息和深度信息生成能準(zhǔn)確指示輸尿管位置的內(nèi)窺鏡圖像。2. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)窺鏡系統(tǒng)還包括圖像顯示單 元，其輸入端連接圖像處理單元的所述接口；所述圖像顯示單元用于實時顯示圖像處理單 元生成的內(nèi)窺鏡圖像。3. 如權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像處理單元包括水平位置 獲取模塊和深度位置獲取模塊； 所述水平位置獲取模塊用于對暗圖像進(jìn)行中心線提取，根據(jù)中心線獲得輸尿管的水平 位置信息，并將所述水平位置信息顯示在亮圖像上;所述深度位置獲取模塊用于根據(jù)暗圖 像的灰度信息實時估算輸尿管深度信息，并將獲取的深度信息通過不同的顏色顯示在亮圖 像上。4. 如權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述光源包括照明光源、指示光源 和導(dǎo)光管;所述照明光源的亮、暗強(qiáng)度可調(diào)，開關(guān)頻率可調(diào)，用于提供明暗交替的光照條件； 所述指示光源用于給導(dǎo)光管提供光源，使導(dǎo)光管發(fā)光。5. 如權(quán)利要求4所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)光管是明暗相間的導(dǎo)光管;所 述明暗相間的導(dǎo)光管使得暗圖像上與導(dǎo)光管對應(yīng)的區(qū)域上暗區(qū)域與透光區(qū)域交替分布;根 據(jù)暗圖像上透光區(qū)域圖像像素的灰度值統(tǒng)計獲取輸尿管的深度信息。6. -種基于權(quán)利要求1~5所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的指示輸尿管位置的方法，其特征在于， 包括如下步驟： (1) 在明暗交替的光照條件下進(jìn)行圖像采集，獲得亮圖像和暗圖像； (2) 對所述暗圖像進(jìn)行中心線提取，根據(jù)中心線獲得輸尿管的水平位置信息，并將水平 位置信息顯示在亮圖像上； (3) 獲取暗圖像上與導(dǎo)光管對應(yīng)區(qū)域里的透光區(qū)域的亮像素點個數(shù)，或者圖像像素的 灰度值;根據(jù)亮像素點的個數(shù)估算輸尿管的深度信息，或者根據(jù)灰度值總和估算輸尿管的 深度信息； (4) 根據(jù)所述的水平位置信息和深度信息，生成能準(zhǔn)確指示輸尿管位置的內(nèi)窺鏡圖像。7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)包括如下子步驟： (2.1) 對暗圖像上的亮區(qū)域進(jìn)行閾值分割得到不連通的亮區(qū)域塊； (2.2) 采用擬合方法提取所述不連通的亮區(qū)域塊的中心線； (2.3) 通過改變同周期的亮圖像上與所述中心線對應(yīng)位置像素點的灰度值，將中心線 融合到同周期的亮圖像中；通過融合獲得的圖像實時顯示輸尿管的水平位置信息。8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，采用二次曲線擬合算法提取中心線，包括如 下子步驟： (2.2.1)對暗圖像進(jìn)行閾值分割獲取暗圖像的亮像素點； (2.2.2) 根據(jù)亮像素點的坐標(biāo)(11，71)，采用二次函數(shù)進(jìn)行擬合，獲取函數(shù)參數(shù)&，13，(3; (2.2.3) 根據(jù)二次函數(shù)(y = ax2+bx+C)在暗圖像上繪制函數(shù)曲線，所獲得的函數(shù)曲線即 為暗圖像的中心線。9. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)包括如下子步驟： (3.1) 獲取暗圖像中各離散區(qū)域的亮像素點的個數(shù)Ni; (3.2) 將亮像素點的個數(shù)N1與先驗深度閾值對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行匹配，根據(jù)閾值對應(yīng)的深度估 算出輸尿管的深度。10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述先驗深度閾值對應(yīng)關(guān)系根據(jù)以下方法 獲取:對輸尿管不同深度的圖像像素灰度進(jìn)行訓(xùn)練，使用多個已知深度的圖像訓(xùn)練出不同 深度的亮像素點的個數(shù)或灰度值，建立深度與閾值之間的對應(yīng)關(guān)系，即為先驗深度閾值對 應(yīng)關(guān)系。
【文檔編號】A61B1/07GK105942960SQ201610513995
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年7月1日
【發(fā)明人】宋恩民, 余鋒, 黃宇棟, 程寧, 劉宏
【申請人】華中科技大學(xué)