醫(yī)用彩色電子內(nèi)窺鏡圖像壞點(diǎn)檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)醫(yī)用彩色電子內(nèi)窺鏡圖像壞點(diǎn)的裝置，屬于電子內(nèi)窺鏡圖像壞點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡是一種重要的醫(yī)學(xué)診療設(shè)備。圖像壞點(diǎn)是影響電子內(nèi)窺鏡圖像質(zhì)量的重要因素，是評(píng)價(jià)電子內(nèi)窺鏡性能的核心指標(biāo)，在很大程度上影響著診療效果，關(guān)乎病人安全。彩色電子內(nèi)窺鏡是近年來(lái)發(fā)展較快、使用較廣泛的一種醫(yī)用內(nèi)窺鏡。彩色電子內(nèi)窺鏡屬于高檔醫(yī)療設(shè)備，價(jià)格較為昂貴，設(shè)備精密易損。使用者及醫(yī)療機(jī)構(gòu)通常特別關(guān)注彩色電子內(nèi)窺鏡圖像壞點(diǎn)的情況。在使用過(guò)程中，隨著使用時(shí)間增長(zhǎng)，內(nèi)窺鏡易產(chǎn)生若干壞點(diǎn)，使用者希望在日常維護(hù)和質(zhì)控工作中對(duì)這些圖像壞點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)以掌握內(nèi)窺鏡的質(zhì)量情況，從而判斷其性能是否仍能滿足臨床使用要求以及是否需要維修。在彩色電子內(nèi)窺鏡購(gòu)置驗(yàn)收或在內(nèi)窺鏡維修(特別是委托外單位進(jìn)行的維修)后驗(yàn)收等情況下，也需要對(duì)內(nèi)窺鏡的壞點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。由此可見(jiàn)，在使用環(huán)節(jié)中，彩色電子內(nèi)窺鏡的圖像壞點(diǎn)檢測(cè)具有重要意義。
[0003]然而，在使用環(huán)節(jié)中進(jìn)行壞點(diǎn)檢測(cè)，不同于在研發(fā)、生產(chǎn)、組裝過(guò)程中的壞點(diǎn)檢測(cè)，有其獨(dú)特的技術(shù)難點(diǎn)。在使用環(huán)節(jié)進(jìn)行壞點(diǎn)檢測(cè)，一般不能對(duì)被測(cè)內(nèi)窺鏡進(jìn)行拆卸，因此無(wú)法獲得其圖像傳感器直接輸出的原始信號(hào)，這使得現(xiàn)有技術(shù)中許多專門針對(duì)圖像傳感器原始信號(hào)的壞點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)無(wú)法得以應(yīng)用。通過(guò)被測(cè)內(nèi)窺鏡的圖像輸出接口，可以獲得其圖像信號(hào)。但如此獲得的圖像已被內(nèi)窺鏡實(shí)施了預(yù)處理。這種預(yù)處理通常主要是彩色插值，有時(shí)也包括顏色校正。彩色插值是彩色成像設(shè)備為了獲取彩色圖像所必不可少的過(guò)程，這是由彩色圖像傳感器的成像原理所決定的。彩色圖像傳感器是在黑白圖像傳感器的基礎(chǔ)上加裝一層彩色濾波陣列(CFA)而實(shí)現(xiàn)的。該彩色濾波陣列多采用Bayer陣列。由于CFA的作用，彩色圖像傳感器的單個(gè)感光單元只能接收R、G、B三色中的某一種顏色的信號(hào)。因此，由彩色圖像傳感器得到的原始信號(hào)必須經(jīng)過(guò)彩色插值才能獲得完整的彩色圖像。為了得到更好的色彩效果，彩色圖像有時(shí)還需要經(jīng)過(guò)顏色校正處理。彩色插值和顏色校正都會(huì)使壞點(diǎn)與其周圍正常點(diǎn)的差異減小，從而使壞點(diǎn)識(shí)別難度加大。另外，壞點(diǎn)檢測(cè)方法或裝置的現(xiàn)有技術(shù)的核心思想都是針對(duì)灰度圖像(或稱黑白圖像)的，用于彩色成像設(shè)備的壞點(diǎn)檢測(cè)需要先將彩色圖像進(jìn)行灰度化，然后再使用灰度圖像壞點(diǎn)識(shí)別方法來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。彩色圖像的灰度化也使得圖像中的壞點(diǎn)與其周圍正常點(diǎn)的差異減小，進(jìn)一步增加了壞點(diǎn)檢測(cè)的難度，易出現(xiàn)漏判的情況。綜上所述，在醫(yī)用彩色電子內(nèi)窺鏡使用環(huán)節(jié)中對(duì)其圖像壞點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，只能使用電子內(nèi)窺鏡輸出的經(jīng)過(guò)處理的彩色圖像來(lái)進(jìn)行壞點(diǎn)識(shí)別與檢測(cè)，而彩色插值、顏色校正、灰度化等處理過(guò)程使圖像壞點(diǎn)與周圍正常點(diǎn)的差異大大減小，使得現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法適用或壞點(diǎn)識(shí)別率大大降低。
[0004]因此，需要提出一種專門用于醫(yī)用彩色電子內(nèi)窺鏡圖像壞點(diǎn)檢測(cè)的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有醫(yī)用彩色電子內(nèi)窺鏡圖像壞點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出一種醫(yī)用彩色電子內(nèi)窺鏡圖像壞點(diǎn)檢測(cè)裝置。該裝置能夠適用于醫(yī)用彩色電子內(nèi)窺鏡使用環(huán)節(jié)中對(duì)其圖像壞點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，壞點(diǎn)識(shí)別率高。
[0006]本發(fā)明的醫(yī)用彩色電子內(nèi)窺鏡圖像壞點(diǎn)檢測(cè)裝置，包括圖像采集單元、RGB分解單元、二值化預(yù)判單元、顯示與輸入單元和壞點(diǎn)裁決單元:
[0007](I)圖像采集單元，與RGB分解單元相連，用于采集被測(cè)醫(yī)用彩色電子內(nèi)窺鏡的輸出圖像并傳輸至RGB分解單元；被測(cè)醫(yī)用彩色電子內(nèi)窺鏡的輸出圖像包括均勻高亮圖像和均勻黑暗圖像；
[0008](2)RGB分解單元，分別與圖像采集單元和二值化預(yù)判單元相連，用于將圖像采集單元采集到的原始圖像分解為R、G和B三個(gè)分量圖像，并將分量圖像和原始圖像傳輸至二值化預(yù)判單元；
[0009](3)顯示與輸入單元，分別與二值化預(yù)判單元和壞點(diǎn)裁決單元相連，向二值化預(yù)判單元發(fā)送輸入的指令，該單元具有顯示功能、輸入功能和像素級(jí)別的圖像放縮功能；
[0010](4) 二值化預(yù)判單元，分別與RGB分解單元、顯示與輸入單元和壞點(diǎn)裁決單元相連，自動(dòng)判定來(lái)自RGB分解單元的各分量圖像的二值化閾值，使用自動(dòng)判定的二值化閾值或者后續(xù)過(guò)程中顯示與輸入單元所給定的二值化閾值對(duì)各分量圖像進(jìn)行二值化，并將二值化后的圖像傳輸至顯示與輸入單元，在接收到來(lái)自顯示與輸入單元的閾值確認(rèn)信號(hào)后，將各分量圖像最新的二值化閾值確定為壞點(diǎn)識(shí)別閾值，然后將壞點(diǎn)識(shí)別閾值、原始圖像和分量圖像傳輸至壞點(diǎn)裁決單元；
[0011]二值化預(yù)判單元中自動(dòng)判定來(lái)自RGB分解單元的各分量圖像的二值化閾值的過(guò)程是:
[0012]對(duì)于R、G和B三個(gè)分量圖像中的某一分量圖像，搜索該分量圖像灰度的最小值hi和最大值h2，并計(jì)算該分量圖像的動(dòng)態(tài)范圍d = h2_hl，如果d>DXa，二值化預(yù)判單元將二值化閾值判定為hl+dXb ;如果d ( DXa，對(duì)于均勻黑暗圖像，則將二值化閾值判定為h2+D，對(duì)于均勾高亮圖像，則將二值化閾值判定為hl-D ;其中，a和b均為大于O且小于I的系數(shù)，D為被測(cè)醫(yī)用彩色電子內(nèi)窺鏡所拍攝圖像的最大動(dòng)態(tài)范圍，D = 2n，n為被測(cè)醫(yī)用彩色電子內(nèi)窺鏡中圖像傳感器的A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)(可從內(nèi)窺鏡的技術(shù)參數(shù)表查找)。
[0013](5)壞點(diǎn)裁決單元，分別與二值化預(yù)判單元和顯示與輸入單元相連，按照以下判定規(guī)則對(duì)原始圖像中的每個(gè)像素點(diǎn)依次進(jìn)行壞點(diǎn)判定，并將判定結(jié)果發(fā)送至顯示與輸入單元進(jìn)行顯示:
[0014]對(duì)于均勻黑暗圖像，
[0015]若R[(x, y)]>ThR 且 G[(x, y)]彡 ThG 且 B[ (x, y)]彡 ThB，則像素點(diǎn)(x，y)判定為圖像壞點(diǎn)；
[0016]若B[(x，y)]>ThB 且 G[(x，y)]彡 ThG 且 R[ (x，y)]彡 ThR，則像素點(diǎn)(x，y)判定為圖像壞點(diǎn)；
[0017]若G[(x，y)]>ThG 且 R[(x，y)]>ThR 且 B[(x，y)]>ThB，則像素點(diǎn)(x,y)判定為圖像壞點(diǎn)；
[0018]其余情況下，像素點(diǎn)(X，y)判定為正常點(diǎn)；
[0019]對(duì)于均勻高亮圖像，
[0020]若R[(x，y)] <!^且6[0^，7)]>11^且8[0^7)]>11^，則像素點(diǎn)(x，y)判定為圖像壞點(diǎn)；
[0021]若B[(x，y)]彡 ThB 且 G[(x，y)]>ThG 且 R[(x，y)]>ThR，則像素點(diǎn)(x，y)判定為圖像壞點(diǎn)；
[0022]若G[(x，y)]彡 ThG 且 R[ (x, y)]彡 ThR 且 B[ (x, y)]彡 ThB，則像素點(diǎn)(x，y)判定為圖像壞點(diǎn)；
[0023]其余情況下，像素點(diǎn)(X，y)判定為正常點(diǎn)；
[0024]其中，R[(X，y)]、G[(X，y)]、B[(X，y)]分別表示像素點(diǎn)(x，y)在R、G和B三個(gè)分量圖像中的灰度值，ThR, ThG和ThB分別表示R、G和B三個(gè)分量圖像的壞點(diǎn)識(shí)別閾值。
[0025]RGB分解單元、二值化預(yù)判單元和壞點(diǎn)裁決單元采用同領(lǐng)域技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
[0026]上述裝置使用時(shí)，通過(guò)數(shù)據(jù)線將本裝置的圖像采集單元與被測(cè)醫(yī)用彩色電子內(nèi)窺鏡的圖像輸出接口相連接，使圖像采集單元可以采集被測(cè)電子內(nèi)窺鏡的輸出圖像。
[0027]根據(jù)本裝置檢測(cè)彩色圖像壞點(diǎn)的原理，須使用被測(cè)電子內(nèi)窺鏡拍攝兩種特定圖像，即:均勻高亮圖像和均勻黑暗圖像。上述兩種特定圖像可使用現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行拍攝，例如，要拍攝均勻黑暗圖像，可將環(huán)境光源和被測(cè)電子內(nèi)窺鏡光源關(guān)閉，使用不透光的黑布或保護(hù)蓋等遮擋物將被測(cè)電子內(nèi)窺鏡末端完全遮蔽來(lái)進(jìn)行拍攝；要拍攝均勻高亮圖像，可將環(huán)境光源和被測(cè)電子內(nèi)窺鏡光源打開(kāi)，將被測(cè)電子內(nèi)窺鏡末端目鏡對(duì)準(zhǔn)一塊白板進(jìn)行拍攝。也可使用其它可獲得均勻黑暗圖像或均勻高亮圖像的方法進(jìn)行拍攝，但應(yīng)保證所拍攝的均勻黑暗圖像盡可能均勻且其灰度值盡可能低，所拍攝的均勻高亮圖像盡可能均勻且其灰度值盡可能高。所拍攝的均勻高亮圖像和均勻黑暗圖像經(jīng)圖像采集單元采集后，由本裝置其它單元進(jìn)行分析、處理和壞點(diǎn)檢測(cè)。
[0028]由于本裝置分析處理均勻黑暗圖像和均勻高亮圖像的方法略有不同，在開(kāi)始拍攝前，應(yīng)通過(guò)顯示與輸入單元事先將拍攝信息輸入本裝置。拍攝信息主要是指當(dāng)前所拍攝的圖像是均勻高亮圖像還是均勻黑暗圖像。本裝置可根據(jù)所輸入的拍攝信息針對(duì)不同的圖像采取不同的分析處理方法。另外，由于圖像分析處理的需要，還應(yīng)將被測(cè)內(nèi)窺鏡信息也輸入本裝置。被測(cè)內(nèi)窺鏡信息至少應(yīng)包括該內(nèi)窺鏡所拍攝圖像的最大動(dòng)態(tài)范圍D。D的具體值由被測(cè)電子內(nèi)窺鏡圖像傳感器的A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)(可從內(nèi)窺鏡的技術(shù)參數(shù)表查找)決定，例如，A/D轉(zhuǎn)換數(shù)位為η位，則D = 2η。上述拍攝信息和被測(cè)內(nèi)窺鏡信息由操作人員通過(guò)顯示與輸入單元輸入至二值化預(yù)判單元和壞點(diǎn)裁決單元進(jìn)行保存，以備后續(xù)分析處理時(shí)查詢使用。
[0029]使用本裝置檢測(cè)圖像壞點(diǎn)，拍攝、分析均勻黑暗圖像和均勻高亮圖像的順序是可以互換的，這里以先拍攝、分析均勻黑暗圖像為例進(jìn)行說(shuō)明。
[0030]被測(cè)內(nèi)窺鏡所拍攝的均勻黑暗圖像由圖像采集單元進(jìn)行采集，然后傳輸至RGB分解單元，RGB分解單元將該圖像轉(zhuǎn)換為RGB格式。RGB圖像格式是一種使用R、G和B三個(gè)分量圖像來(lái)表達(dá)一幅完整圖像的圖像格式，因