[发明专利]获取小切口深部手术中高质量图像的方法及装置

摘要

本发明涉及一种小切口深部手术图像的获取方法和装置，尤其是涉及一种获取小切口深部手术中高质量图像的方法及装置，包括壳体、LED显示器、键盘、照明系统、摄像系统和图像处理单元，其中所述照明系统包括光源组件，所述光源组件设有一冷光源接口，该冷光源接口上装有多根导光束，每根所述导光束均独立设置于一根可定型蛇形管内；所述摄像系统包括一个由可定型蛇形管固定在所述壳体上的高清CMOS微型摄像头，所述微型摄像头通过导线与所述图像处理单元连接；所述图像处理单元用于对所述摄像系统拍摄到的图像数据进行颜色校正、对比度增强、白平衡、测光模式及轮廓强调处理，最终通过所述LED显示器显示出来。

主权项

获取小切口深部手术中高质量图像的方法，其特征在于包括以下步骤：首先，采用固定式手术照明摄像设备进行近距离拍摄，所述手术照明摄像设备具有高清CMOS微型摄像头和高亮度冷光源，所述高清CMOS微型摄像头及高亮度冷光源均采用可定型蛇形管进行固定，便于深入患者切口内部进行照明和摄像，保证了腔内组织的图像足够清晰；采用固定式摄像设备，图像稳定，不会产生晃动，采用可定型蛇形管，可进行近距离照明和摄像，避免出现因摄像距离过远，造成图像清晰度差，亮度低的问题；其次，对所述图像进行校正与优化：包括颜色校正、对比度增强、白平衡、测光模式、轮廓强调，所述颜色校正是基于YUV颜色空间的四邻域多项式回归法，步骤如下：①将摄像头采集到的RGB信号数值按照下式转换成YUV的数值，通过排除Y对U、V色差信号进行多项式回归法拟合，参照标准色卡，最后获得校正系数矩阵A：$\left[\begin{array}{c}Y\\ U\\ V\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}0.3& 0.59& 0.11\\ -0.15& -0.29& 0.44\\ 0.51& -0.52& -0.095\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right]$②根据多项式回归法，通过对标准色卡电子镜成像的U、V、UV的线性组合，来实现对色卡的标准的U₀、V₀、U₀V₀分量进行拟合,具体表达式如下:$\left\{\begin{array}{c}{U}_0=a_{11}U+a_{12}V+a_{13}\mathrm{UV}\\ V_0=a_{21}U+a_{22}V+a_{23}\mathrm{UV}\\ U_0{V}_0=a_{31}U+a_{32}V+a_{33}\mathrm{UV}\end{array}\right\}$上式的矩阵形式为:X＝AW其中X是取标准色卡的各色块的标准U、V、UV分量构成3×24维矩阵:$X=\left[|\begin{array}{cccc}{U}_{01}& U_{02}& ...& U_{024}\\ V_{01}& V_{02}& ...& V_{024}\\ {\mathrm{UV}}_{01}& {\mathrm{UV}}_{02}& ...& {\mathrm{UV}}_{024}\end{array}\right];$w是标准色卡电子镜实际成像测得的U、V、UV分量构成3x24维矩阵:$W=\left[|\begin{array}{cccc}{U}_{I1}& U_{I2}& ...& U_{I24}\\ V_{I1}& V_{I2}& ...& V_{I24}\\ {\mathrm{UV}}_{I1}& {\mathrm{UV}}_{I2}& ...& {\mathrm{UV}}_{I24}\end{array}\right];$由最小二乘法原理推导得:A＝X·W^T·(W·W^T)^‑1；矩阵A即所求的模型参数，其中,上标T表示矩阵转置，上标‑1表示矩阵的逆，A是维数为3x3的转换系数矩阵:$A=\left(\begin{array}{ccc}{a}_{11}& a_{11}& a_{13}\\ a_{21}& a_{22}& a_{23}\\ a_{31}& a_{32}& a_{33}\end{array}\right);$由所述矩阵A计算获得校正过的U、V、UV分量；③对Y亮度信号采用四领域方法处理：设定i为行，j为列，四邻域坐标即(i,j)、(i,j+1)、(i+1,j)、(i+1、j+1),求出这四个像素的平均R、G、B的数值，按照上述RGB与YUV数值的转换公式进行转换，得出Y亮度分量的四个像素的平均值；④通过所述校正过的U、V、UV分量，再通过反向转换公式求得相应的RGB值，再运用现有的编码算法把8位的R、G、B中的每路基色信号数据，通过最小转换编码为包含行场同步信息、时钟信息、数据DE、纠错信息在内的10位数据，经过DC平衡后，最终通过LED显示屏显示出来。