本發(fā)明涉及醫(yī)療及工業(yè)器械光學(xué)參數(shù)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于硬管內(nèi)窺鏡成像畸變的測(cè)量方法，適用于對(duì)硬管內(nèi)窺鏡畸變物理指標(biāo)的測(cè)量。

背景技術(shù)：

作為醫(yī)療或工業(yè)設(shè)備，內(nèi)窺鏡光學(xué)特性影響其成像質(zhì)量，間接影響觀測(cè)或診療安全，因此內(nèi)窺鏡畸變量作為其光學(xué)參數(shù)之一，其大小可作為內(nèi)窺鏡成像質(zhì)量的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。目前常用內(nèi)窺鏡圓視場(chǎng)70％處的相對(duì)畸變來(lái)表征整個(gè)內(nèi)窺鏡畸變大小，作為評(píng)價(jià)內(nèi)窺鏡成像質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。

目前常用測(cè)量?jī)?nèi)窺鏡畸變量的方法一，常用網(wǎng)格板作為測(cè)試畸變用的靶標(biāo)，可以定性判斷內(nèi)窺鏡畸變?yōu)橥靶位兓蛘硇位?。靶?biāo)上網(wǎng)格邊長(zhǎng)已知，測(cè)量經(jīng)內(nèi)窺鏡之后圖像中網(wǎng)格長(zhǎng)度，前后網(wǎng)格長(zhǎng)度之差作為內(nèi)窺鏡得變量。此種測(cè)量方法精度較低，只能測(cè)量確定位置的畸變，無(wú)法保證測(cè)量70％視場(chǎng)處畸變。

常用測(cè)量畸變方法二，靶標(biāo)上有固定直徑的圓環(huán)，中心圓斑和70％視場(chǎng)四個(gè)圓斑的半徑已知且大小相同，內(nèi)窺鏡視場(chǎng)與圓環(huán)重合，測(cè)量經(jīng)內(nèi)窺鏡之后的圖像中中心和70％視場(chǎng)處圓斑半徑，圓環(huán)中心畸變忽略不計(jì)，作為比較標(biāo)準(zhǔn)，比較與70％視場(chǎng)處四個(gè)圓斑的直徑差，作為內(nèi)窺鏡畸變量的大小，而得出該處的相對(duì)畸變。該測(cè)量方法只能得出70％視場(chǎng)處畸變一組數(shù)據(jù)，且測(cè)量畸變后圓斑直徑時(shí)，測(cè)量方法不同，得到圓斑直徑不同，畸變不同。且圓斑直徑不易測(cè)量，引起畸變誤差大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種用于硬管內(nèi)窺鏡成像畸變的測(cè)量方法，能夠?qū)τ补軆?nèi)窺鏡的成像畸變進(jìn)行檢測(cè)。

一種用于硬管內(nèi)窺鏡成像畸變的測(cè)量方法，包括如下步驟：

步驟1、搭建成像畸變測(cè)量系統(tǒng)：將液晶顯示屏、內(nèi)窺鏡夾持架以及成像CCD安裝在直線導(dǎo)軌的滑塊上；將被測(cè)試的硬管內(nèi)窺鏡固定在所述內(nèi)窺鏡夾持架上，使硬管內(nèi)窺鏡的視場(chǎng)對(duì)準(zhǔn)液晶顯示屏；將成像CCD通過(guò)硬管內(nèi)窺鏡的出瞳端自帶的光學(xué)接口連接在一起；

步驟2、控制液晶顯示屏產(chǎn)生一組同心圓環(huán)，將液晶顯示屏顯示的圖案作為靶標(biāo)；

步驟3、控制成像CCD接收硬管內(nèi)窺鏡出瞳端的圖像，并對(duì)所述圖像進(jìn)行二值化處理：將灰度值大于設(shè)定閾值的像素點(diǎn)灰度置為0，反之則置為1，如此得到二值化圖像；

步驟4、保留所述二值化圖像中灰度為0的像素點(diǎn)的坐標(biāo)，并根據(jù)灰度為0像素點(diǎn)坐標(biāo)得到同心圓環(huán)的圓心坐標(biāo)，并設(shè)為(a，b)；

步驟5、在所述二值化圖像的圖像坐標(biāo)系中，在過(guò)圓心(a，b)的水平坐標(biāo)軸方向上找到屬于同一個(gè)圓環(huán)的兩個(gè)灰度值為0的像素點(diǎn)，并根據(jù)該兩個(gè)像素點(diǎn)坐標(biāo)及圓心坐標(biāo)確定所在圓環(huán)在水平方向的半徑，依此方法得到所有圓環(huán)在成像CCD上的水平方向的半徑；同理，在過(guò)圓心(a，b)的豎直坐標(biāo)軸方向上找到屬于同一個(gè)圓環(huán)的兩個(gè)灰度值為0的像素點(diǎn)，并根據(jù)該兩個(gè)像素點(diǎn)坐標(biāo)和圓心坐標(biāo)確定所在圓環(huán)在成像CCD上的豎直方向的半徑，依此方法得到所有圓環(huán)在豎直坐標(biāo)軸方向的半徑；

步驟6、針對(duì)每一個(gè)圓環(huán)，將所述步驟5中得到的水平方向半徑與在液晶顯示屏上的水平方向半徑求差值，則為水平方向畸變量Vx；同理，得到豎直方向畸變量Vy；

步驟7、將步驟6中所得的每一個(gè)圓環(huán)對(duì)應(yīng)的水平方向半徑和水平方向畸變量以及豎直方向半徑和豎直方向畸變量分別求各自的算數(shù)平均值，然后分別求水平方向相對(duì)畸變量或者豎直方向相對(duì)畸變量其中，Vx和Vy分別表示水平和豎直方向畸變量的算術(shù)平均值，Rx和Ry分別表示水平和豎直方向半徑的算術(shù)平均值；將同一圓環(huán)對(duì)應(yīng)的水平和豎直方向畸變量求均值，得到相對(duì)畸變量；將各圓環(huán)的半徑作為橫坐標(biāo)，以各圓環(huán)對(duì)應(yīng)的相對(duì)畸變量作為縱坐標(biāo)，得到硬管內(nèi)窺鏡的畸變曲線。

較佳的，所述液晶顯示屏充滿(mǎn)所述硬管內(nèi)窺鏡的整個(gè)視場(chǎng)。

較佳的，所述步驟6中各圓環(huán)在成像CCD上的水平方向半徑或豎直方向半徑的計(jì)算方法為：圓環(huán)在圖像中的水平方向或豎直方向半徑與CCD的單位像素寬度乘積。

本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明的一種用于硬管內(nèi)窺鏡成像畸變的測(cè)量方法，采用液晶顯示屏產(chǎn)生靶標(biāo)圖案，可由其獨(dú)立的控制系統(tǒng)產(chǎn)生，能根據(jù)實(shí)際測(cè)量要求改變靶標(biāo)圖案，或者靶標(biāo)條紋間隙，以滿(mǎn)足不同測(cè)量精度或不同測(cè)量要求。液晶屏作為測(cè)量裝置中的靶標(biāo)，不需另外光源照明，且靈活可變，利用率高，精度高；本發(fā)明的測(cè)量裝置使用成像CCD采集出瞳圖像，并成像與計(jì)算機(jī)屏幕，便于觀察，避免視覺(jué)疲勞；本發(fā)明采用計(jì)算機(jī)處理采集到的圖像，MATLAB軟件進(jìn)行圖像處理，計(jì)算內(nèi)窺鏡相對(duì)畸變，運(yùn)算快速，測(cè)量智能化，精度高。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明所述硬管內(nèi)窺鏡畸變測(cè)量的靶標(biāo)示意圖。

其中，1-液晶顯示屏，2-內(nèi)窺鏡夾持架，3-成像CCD，4-圖像處理模塊，5-直 線導(dǎo)軌，6-液晶顯示屏控制模塊。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

圖1是本發(fā)明的測(cè)量方法所采用的測(cè)量系統(tǒng)，包括：液晶屏控制系統(tǒng)1，液晶顯示屏2，內(nèi)窺鏡夾持架3，成像CCD4，圖像處理計(jì)算機(jī)5以及導(dǎo)軌6。

該系統(tǒng)中的液晶屏控制系統(tǒng)1控制液晶屏2，使其顯示畸變測(cè)量靶標(biāo)，靶標(biāo)為一組同心圓環(huán)，各圓環(huán)半徑已知。圓環(huán)間隙大小根據(jù)實(shí)際測(cè)量精度的要求可調(diào)整，以達(dá)到測(cè)量數(shù)據(jù)不會(huì)過(guò)大，且能精確的表征內(nèi)窺鏡從視場(chǎng)中心到視場(chǎng)邊緣的相對(duì)畸變大小。

因內(nèi)窺鏡結(jié)構(gòu)造成內(nèi)窺鏡畸變一般為中心對(duì)稱(chēng)，測(cè)量?jī)?nèi)窺鏡視場(chǎng)半徑R處水平方向和豎直方向的畸變，再計(jì)算平均值作為計(jì)算該半徑處最終畸變的參數(shù)。通過(guò)成像CCD采集內(nèi)窺鏡出瞳圖像，由計(jì)算機(jī)MATLAB軟件圖像處理，調(diào)用函數(shù)im2bw對(duì)圖像進(jìn)行灰度二值化，使圖像非黑即白，視場(chǎng)圖像中暗條紋的灰度為0。保留二值化圖像中灰度為0的像素點(diǎn)的坐標(biāo)，并根據(jù)灰度為0像素點(diǎn)坐標(biāo)得到同心圓環(huán)的圓心坐標(biāo)，并設(shè)為(a，b)；

在二值化圖像的圖像坐標(biāo)系中，在過(guò)圓心(a，b)的水平坐標(biāo)軸方向上找到屬于同一個(gè)圓環(huán)的兩個(gè)灰度值為0的像素點(diǎn)，并根據(jù)該兩個(gè)像素點(diǎn)坐標(biāo)及圓心坐標(biāo)確定所在圓環(huán)在水平方向的半徑，依此方法得到所有圓環(huán)在水平方向的半徑；同理，在過(guò)圓心(a，b)的豎直坐標(biāo)軸方向上找到屬于同一個(gè)圓環(huán)的兩個(gè)灰度值為0的像素點(diǎn)，并根據(jù)該兩個(gè)像素點(diǎn)坐標(biāo)和圓心坐標(biāo)確定所在圓環(huán)在豎直方向的半徑，依此方法得到所有圓環(huán)在豎直坐標(biāo)軸方向的半徑；其中，圓環(huán)在圖像中的水平方向或豎直方向半徑與CCD的單位像素寬度乘積即為圓環(huán)在成像CCD上的半徑。

針對(duì)每一個(gè)圓環(huán)，水平方向半徑與在液晶顯示屏1上的水平方向半徑求差 值，則為水平方向畸變量Vx；同理，得到豎直方向畸變量Vy；每一個(gè)圓環(huán)對(duì)應(yīng)的水平方向半徑和水平方向畸變量以及豎直方向半徑和豎直方向畸變量分別求各自的算數(shù)平均值，然后分別求水平方向相對(duì)畸變量或者豎直方向相對(duì)畸變量其中，Vx和Vy分別表示水平和豎直方向畸變量的算術(shù)平均值，Rx和Ry分別表示水平和豎直方向半徑的算術(shù)平均值；將同一圓環(huán)對(duì)應(yīng)的水平和豎直方向畸變量求均值，得到相對(duì)畸變量；將各圓環(huán)的半徑作為橫坐標(biāo)，以各圓環(huán)對(duì)應(yīng)的相對(duì)畸變量作為縱坐標(biāo)，得到硬管內(nèi)窺鏡的畸變曲線。明確70％視場(chǎng)處的相對(duì)畸變，以此作為評(píng)價(jià)內(nèi)窺鏡質(zhì)量好壞的標(biāo)準(zhǔn)。

圖2是本發(fā)明所述硬管內(nèi)窺鏡畸變測(cè)量的靶標(biāo)示意圖。計(jì)算機(jī)或者單片機(jī)控制系統(tǒng)1控制液晶顯示屏2，使其產(chǎn)生測(cè)量所用靶標(biāo)圖案，內(nèi)窺鏡由夾持架3固定，調(diào)整夾持高度，使其對(duì)準(zhǔn)液晶屏觀察，內(nèi)窺鏡視場(chǎng)不能超過(guò)液晶屏大小，保證視場(chǎng)范圍合適。內(nèi)窺鏡也可與成像CCD4直接固定連接，省略?shī)A持架。CCD采集內(nèi)窺鏡出瞳圖像，傳輸?shù)綀D像處理計(jì)算機(jī)5，進(jìn)行圖像處理和內(nèi)窺鏡畸變計(jì)算，顯示計(jì)算結(jié)果。

綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。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、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。