CN113487498A - 一种内视镜成像图像增强处理系统 - Google Patents

一种内视镜成像图像增强处理系统 Download PDF

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CN113487498A CN202110693620.8A CN202110693620A CN113487498A CN 113487498 A CN113487498 A CN 113487498A CN 202110693620 A CN202110693620 A CN 202110693620A CN 113487498 A CN113487498 A CN 113487498A
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蔡惠明
李长流
倪轲娜
张�成
朱淳
潘洁
张岩
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Nanjing Nuoyuan Medical Devices Co Ltd
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Nanjing Nuoyuan Medical Devices Co Ltd
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    • G—PHYSICS
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    • G06T2207/10048—Infrared image

Abstract

本发明公开了一种内视镜成像图像增强处理系统，其技术方案要点是：包括内视镜摄影模块、光源控制模块、图像处理模块、存储模块、分析模块和图像显示模块，所述内视镜摄影模块与所述光源控制模块相连接，所述图像显示模块与所述图像处理模块相连接，所述分析模块与所述图像处理模块相连接，设有的光源控制模块方便调节控制光源的亮度，方便根据不同的需求照明患者体内的内部环境，方便通过内视镜摄影模块实时拍摄患者体内的影像，设有的图像处理模块和分析模块便于分析计算出患者体内影像中的模糊区域影响的误差值，便于处理所述内视镜摄影模块所拍摄的患者体内部分模糊区域的影像，提高拍摄画面的质量。

Description

一种内视镜成像图像增强处理系统
技术领域
本发明涉及内视镜成像技术领域，具体涉及一种内视镜成像图像增强处理系统。
背景技术
内视镜是集中了传统光学、人体工程学、精密机械、现代电子、数学、软件等于一体的检测仪器。一个具有图像传感器、光学镜头、光源照明、机械装置等，它可以经口腔进入胃内或经其他天然孔道进入体内。利用内视镜可以看到X射线不能显示的病变，因此它对医生非常有用。例如，借助内视镜医生可以观察胃内的溃疡或肿瘤，据此制定出最佳的治疗方案。
如授权公告号为CN105748029B的中国专利，其公开了一种内窥镜成像系统，该系统包括：第一开关的一端与红色激光相连，另一端与第一可控去相干器件相连，作为第一通道；第二开关的一端与绿色光源相连，另一端与第二可控去相干器件相连，作为第二通道；第三开关的一端与蓝色光源相连，另一端与第三可控去相干器件相连，作为第三通道；第一通道、第二通道以及第三通道均与所述混合器相连，输出混合信号光；第一通道中所述第一可控去相干器件不使能，输出信号光用于激光散斑成像，生成激光散斑血管造影图像，第二通道以及第三通道的输出信号光用于窄带光成像，生成窄带光图像。
上述的这种内窥镜成像系统具有血管深度信息的识别能力较高的优点；但是上述的这种内窥镜成像系统依旧存在着一些缺点，如：无法对光源进行调节控制，提高影像拍摄的质量，且不方便对模糊的图像进行分析处理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种内视镜成像图像增强处理系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种内视镜成像图像增强处理系统，包括内视镜摄影模块、光源控制模块、图像处理模块、存储模块、分析模块和图像显示模块，所述内视镜摄影模块与所述光源控制模块相连接，所述图像显示模块与所述图像处理模块相连接，所述分析模块与所述图像处理模块相连接，所述存储模块与所述图像处理模块相连接；
所述内视镜摄影模块用于实时拍摄患者体内的影像；
所述光源控制模块用于调节控制光源照明患者体内的环境，且与所述内视镜摄影模块相互配合；
所述图像处理模块用于处理所述内视镜摄影模块所拍摄的患者体内部分模糊区域的影像；
所述存储模块用于存储所拍摄的患者体内的影像；
所述分析模块用于分析计算出患者体内影像中的模糊区域影响的误差值；
所述图像显示模块用于显示所述图像处理模块处理过后所拍摄的患者体内影像。
优选的，所述内视镜摄影模块包括红外线成像仪单元与高清内视摄像头单元，所述红外线成像仪单元与所述高清内视摄像头单元均用于拍摄患者体内的影像。
优选的，所述光源控制模块包括LED照明单元和照明控制单元，所述LED照明单元与所述照明控制单元相连接，所述LED照明单元用于照亮患者体内的内部环境，所述照明控制单元用于控制调节所述LED照明单元的亮度。
优选的，所述图像处理模块包括图像画质过滤单元、处理器单元和影响边缘像素增强单元，所述图像画质过滤单元、所述处理器单元和所述影响边缘像素增强单元相互连接。
优选的，所述图像画质过滤单元采用中值滤波处理模糊区域影像的画质，所述中值滤波的公式为：
G＝median[f(x-1，y-1)+f(x，y-1)+f(x+1，y+1)+f(x-1，y)+f(x，y)+f(x+1，y)+f(x-1，y+1)+f(x，y+1)+f(x+1，y+1)
其中：f(x，y)为模糊区域的影像像素点的灰度值，模糊区域的影像像素点周围九宫格内像素点灰度值，排列后将灰度值的中值作为有效值替换模糊区域的影像像素点；G为滤波后的像素点的灰度值，x，y为图像任一像素点的坐标。
优选的，所述处理器单元采用图像边缘增强计算公式计算出模糊区域边缘信息，所述图像边缘增强计算公式为：
Figure BDA0003127123930000031
Figure BDA0003127123930000032
其中：gx(x，y)、gy(x，y)分别为x、y方向经过梯度计算后的像素点灰度值，为梯度的方向，G(x，y)为梯度的幅值。
优选的，所述影响边缘像素增强单元用于处理图像的边缘和细微结构，所述影响边缘像素增强单元采用边缘像素增强算法公式如下：
Figure BDA0003127123930000033
X、Y、X分别表示原始影像的像素值，处理后影像的像素值和原始图像通过移动均化所得均值，
Figure BDA0003127123930000034
为图像的像素差值，表示着影像中高空间频率成份的含量，而增强系数α决定着最终影像中高频成份的增量；
Figure BDA0003127123930000035
系数α决定着影像增强的程度,β(x)的功能是调节影像增强程度以适应局部影像的密度变化，而β(x)的功能类型则是根据具体的检查需要来选择；
Figure BDA0003127123930000041
Fy为空间频率的频宽，f为空间频率表示的是每像素值的波数，m为中心尺寸，(1+α)为高频放大系数。
优选的，所述存储模块采用外接存储设备存储所拍摄的患者体内的影像，所述外接存储设备为移动硬盘、磁芯存储器和U盘中其中的一种。
优选的，所述分析模块包括数据处理单元和数据收发单元，所述数据处理单元用于处理图片以及视频的画质和像素处理，所述数据收发单元用于接收原始数据以及发送处理后的数据。
优选的，所述图像显示模块包括影像接收单元和外接显示设备，所述影像接收单元与所述外接显示设备通讯连接，所述外接显示设备为平板、电脑、显示器其中的一种。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
该内视镜成像图像增强处理系统中，设有的光源控制模块方便调节控制光源的亮度，方便根据不同的需求照明患者体内的内部环境，方便通过内视镜摄影模块实时拍摄患者体内的影像，设有的图像处理模块和分析模块用于分析计算出患者体内影像中的模糊区域影响的误差值，便于处理内视镜摄影模块所拍摄的患者体内部分模糊区域的影像，提高拍摄画面的质量，设有的图像显示模块方便显示患者体内影像，观察患者的身体状况，提高治疗的精度。
附图说明
图1为本发明的流程框图；
图2为本发明的内视镜摄影模块流程框图；
图3为本发明的光源控制模块流程框图；
图4为本发明照明控制单元的电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种内视镜成像图像增强处理系统，包括内视镜摄影模块、光源控制模块、图像处理模块、存储模块、分析模块和图像显示模块，内视镜摄影模块与光源控制模块相连接，图像显示模块与图像处理模块相连接，分析模块与图像处理模块相连接，存储模块与图像处理模块相连接；
内视镜摄影模块用于实时拍摄患者体内的影像；
光源控制模块用于调节控制光源照明患者体内的环境，且与内视镜摄影模块相互配合；
图像处理模块用于处理内视镜摄影模块所拍摄的患者体内部分模糊区域的影像；
存储模块用于存储所拍摄的患者体内的影像；
分析模块用于分析计算出患者体内影像中的模糊区域影响的误差值；
图像显示模块用于显示图像处理模块处理过后所拍摄的患者体内影像。
本实施例中，优选的，内视镜摄影模块包括红外线成像仪单元与高清内视摄像头单元，红外线成像仪单元与高清内视摄像头单元均用于拍摄患者体内的影像。
本实施例中，优选的，光源控制模块包括LED照明单元和照明控制单元，LED照明单元与照明控制单元相连接，LED照明单元用于照亮患者体内的内部环境，照明控制单元用于控制调节LED照明单元的亮度。
本实施例中，优选的，图像处理模块包括图像画质过滤单元、处理器单元和影响边缘像素增强单元，图像画质过滤单元、处理器单元和影响边缘像素增强单元相互连接。
本实施例中，优选的，图像画质过滤单元采用中值滤波处理模糊区域影像的画质，中值滤波的公式为：
G＝median[f(x-1，y-1)+f(x，y-1)+f(x+1，y+1)+f(x-1，y)+f(x，y)+f(x+1，y)+f(x-1，y+1)+f(x，y+1)+f(x+1，y+1)
其中：f(x，y)为模糊区域的影像像素点的灰度值，模糊区域的影像像素点周围九宫格内像素点灰度值，排列后将灰度值的中值作为有效值替换模糊区域的影像像素点；G为滤波后的像素点的灰度值，x，y为图像任一像素点的坐标。
本实施例中，优选的，处理器单元采用图像边缘增强计算公式计算出模糊区域边缘信息，图像边缘增强计算公式为：
Figure BDA0003127123930000061
Figure BDA0003127123930000062
其中：gx(x,y)、gy(x,y)分别为x、y方向经过梯度计算后的像素点灰度值，为梯度的方向，G(x，y)为梯度的幅值。
本实施例中，优选的，影响边缘像素增强单元用于处理图像的边缘和细微结构，影响边缘像素增强单元采用边缘像素增强算法公式如下：
Figure BDA0003127123930000063
X、Y、X分别表示原始影像的像素值，处理后影像的像素值和原始图像通过移动均化所得均值，
Figure BDA0003127123930000064
为图像的像素差值，表示着影像中高空间频率成份的含量，而增强系数α决定着最终影像中高频成份的增量；
Figure BDA0003127123930000071
系数α决定着影像增强的程度,β(x)的功能是调节影像增强程度以适应局部影像的密度变化，而β(x)的功能类型则是根据具体的检查需要来选择；
Figure BDA0003127123930000072
Fy为空间频率的频宽，f为空间频率表示的是每像素值的波数，m为中心尺寸，(1+α)为高频放大系数。
本实施例中，优选的，存储模块采用外接存储设备存储所拍摄的患者体内的影像，外接存储设备为移动硬盘、磁芯存储器和U盘中其中的一种。
本实施例中，优选的，分析模块包括数据处理单元和数据收发单元，数据处理单元用于处理图片以及视频的画质和像素处理，数据收发单元用于接收原始数据以及发送处理后的数据。
本实施例中，优选的，图像显示模块包括影像接收单元和外接显示设备，影像接收单元与外接显示设备通讯连接，外接显示设备为电脑。
实施例2
一种内视镜成像图像增强处理系统，包括内视镜摄影模块、光源控制模块、图像处理模块、存储模块、分析模块和图像显示模块，内视镜摄影模块与光源控制模块相连接，图像显示模块与图像处理模块相连接，分析模块与图像处理模块相连接，存储模块与图像处理模块相连接；
内视镜摄影模块用于实时拍摄患者体内的影像；
光源控制模块用于调节控制光源照明患者体内的环境，且与内视镜摄影模块相互配合；
图像处理模块用于处理内视镜摄影模块所拍摄的患者体内部分模糊区域的影像；
存储模块用于存储所拍摄的患者体内的影像；
分析模块用于分析计算出患者体内影像中的模糊区域影响的误差值；
图像显示模块用于显示图像处理模块处理过后所拍摄的患者体内影像。
本实施例中，优选的，内视镜摄影模块包括红外线成像仪单元与高清内视摄像头单元，红外线成像仪单元与高清内视摄像头单元均用于拍摄患者体内的影像。
本实施例中，优选的，光源控制模块包括LED照明单元和照明控制单元，LED照明单元与照明控制单元相连接，LED照明单元用于照亮患者体内的内部环境，照明控制单元用于控制调节LED照明单元的亮度。
本实施例中，优选的，图像处理模块包括图像画质过滤单元、处理器单元和影响边缘像素增强单元，图像画质过滤单元、处理器单元和影响边缘像素增强单元相互连接。
本实施例中，优选的，图像画质过滤单元采用中值滤波处理模糊区域影像的画质，中值滤波的公式为：
G＝median[f(x-1，y-1)+f(x，y-1)+f(x+1，y+1)+f(x-1，y)+f(x，y)+f(x+1，y)+f(x-1，y+1)+f(x，y+1)+f(x+1，y+1)
其中：f(x，y)为模糊区域的影像像素点的灰度值，模糊区域的影像像素点周围九宫格内像素点灰度值，排列后将灰度值的中值作为有效值替换模糊区域的影像像素点；G为滤波后的像素点的灰度值，x，y为图像任一像素点的坐标。
本实施例中，优选的，处理器单元采用图像边缘增强计算公式计算出模糊区域边缘信息，图像边缘增强计算公式为：
Figure BDA0003127123930000091
Figure BDA0003127123930000092
其中：gx(x,y)、gy(x,y)分别为x、y方向经过梯度计算后的像素点灰度值，为梯度的方向，G(x，y)为梯度的幅值。
本实施例中，优选的，影响边缘像素增强单元用于处理图像的边缘和细微结构，影响边缘像素增强单元采用边缘像素增强算法公式如下：
Figure BDA0003127123930000093
X、Y、X分别表示原始影像的像素值，处理后影像的像素值和原始图像通过移动均化所得均值，
Figure BDA0003127123930000094
为图像的像素差值，表示着影像中高空间频率成份的含量，而增强系数α决定着最终影像中高频成份的增量；
Figure BDA0003127123930000095
系数α决定着影像增强的程度,β(x)的功能是调节影像增强程度以适应局部影像的密度变化，而β(x)的功能类型则是根据具体的检查需要来选择；
Figure BDA0003127123930000096
Fy为空间频率的频宽，f为空间频率表示的是每像素值的波数，m为中心尺寸，(1+α)为高频放大系数。
本实施例中，优选的，存储模块采用外接存储设备存储所拍摄的患者体内的影像，外接存储设备为移动硬盘、磁芯存储器和U盘中其中的一种。
本实施例中，优选的，分析模块包括数据处理单元和数据收发单元，数据处理单元用于处理图片以及视频的画质和像素处理，数据收发单元用于接收原始数据以及发送处理后的数据。
本实施例中，优选的，图像显示模块包括影像接收单元和外接显示设备，影像接收单元与外接显示设备通讯连接，外接显示设备为显示器。
实施例3
一种内视镜成像图像增强处理系统，包括内视镜摄影模块、光源控制模块、图像处理模块、存储模块、分析模块和图像显示模块，内视镜摄影模块与光源控制模块相连接，图像显示模块与图像处理模块相连接，分析模块与图像处理模块相连接，存储模块与图像处理模块相连接；
内视镜摄影模块用于实时拍摄患者体内的影像；
光源控制模块用于调节控制光源照明患者体内的环境，且与内视镜摄影模块相互配合；
图像处理模块用于处理内视镜摄影模块所拍摄的患者体内部分模糊区域的影像；
存储模块用于存储所拍摄的患者体内的影像；
分析模块用于分析计算出患者体内影像中的模糊区域影响的误差值；
图像显示模块用于显示图像处理模块处理过后所拍摄的患者体内影像。
本实施例中，优选的，内视镜摄影模块包括红外线成像仪单元与高清内视摄像头单元，红外线成像仪单元与高清内视摄像头单元均用于拍摄患者体内的影像。
本实施例中，优选的，光源控制模块包括LED照明单元和照明控制单元，LED照明单元与照明控制单元相连接，LED照明单元用于照亮患者体内的内部环境，照明控制单元用于控制调节LED照明单元的亮度。
本实施例中，优选的，图像处理模块包括图像画质过滤单元、处理器单元和影响边缘像素增强单元，图像画质过滤单元、处理器单元和影响边缘像素增强单元相互连接。
本实施例中，优选的，图像画质过滤单元采用中值滤波处理模糊区域影像的画质，中值滤波的公式为：
G＝median[f(x-1，y-1)+f(x，y-1)+f(x+1，y+1)+f(x-1，y)+f(x，y)+f(x+1，y)+f(x-1，y+1)+f(x，y+1)+f(x+1，y+1)
其中：f(x，y)为模糊区域的影像像素点的灰度值，模糊区域的影像像素点周围九宫格内像素点灰度值，排列后将灰度值的中值作为有效值替换模糊区域的影像像素点；G为滤波后的像素点的灰度值，x，y为图像任一像素点的坐标。
本实施例中，优选的，处理器单元采用图像边缘增强计算公式计算出模糊区域边缘信息，图像边缘增强计算公式为：
Figure BDA0003127123930000111
Figure BDA0003127123930000112
其中：gx(x，y)、gy(x，y)分别为x、y方向经过梯度计算后的像素点灰度值，为梯度的方向，G(x，y)为梯度的幅值。
本实施例中，优选的，影响边缘像素增强单元用于处理图像的边缘和细微结构，影响边缘像素增强单元采用边缘像素增强算法公式如下：
Figure BDA0003127123930000113
X、Y、X分别表示原始影像的像素值，处理后影像的像素值和原始图像通过移动均化所得均值，
Figure BDA0003127123930000114
为图像的像素差值，表示着影像中高空间频率成份的含量，而增强系数α决定着最终影像中高频成份的增量；
Figure BDA0003127123930000115
系数α决定着影像增强的程度,β(x)的功能是调节影像增强程度以适应局部影像的密度变化，而β(x)的功能类型则是根据具体的检查需要来选择；
Figure BDA0003127123930000121
Fy为空间频率的频宽，f为空间频率表示的是每像素值的波数，m为中心尺寸，(1+α)为高频放大系数。
本实施例中，优选的，存储模块采用外接存储设备存储所拍摄的患者体内的影像，外接存储设备为移动硬盘、磁芯存储器和U盘中其中的一种。
本实施例中，优选的，分析模块包括数据处理单元和数据收发单元，数据处理单元用于处理图片以及视频的画质和像素处理，数据收发单元用于接收原始数据以及发送处理后的数据。
本实施例中，优选的，图像显示模块包括影像接收单元和外接显示设备，影像接收单元与外接显示设备通讯连接，外接显示设备为平板。
本发明的工作原理及使用流程：
该内视镜成像图像增强处理系统在使用的时候，通过光源控制模块方便调节控制光源的亮度，方便根据不同的需求照明患者体内的内部环境，方便通过内视镜摄影模块实时拍摄患者体内的影像，通过图像处理模块和分析模块用于分析计算出患者体内影像中的模糊区域影响的误差值，便于处理内视镜摄影模块所拍摄的患者体内部分模糊区域的影像，提高拍摄画面的质量，通过图像显示模块方便显示患者体内影像，观察患者的身体状况，提高治疗的精度。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种内视镜成像图像增强处理系统，其特征在于：包括内视镜摄影模块、光源控制模块、图像处理模块、存储模块、分析模块和图像显示模块，所述内视镜摄影模块与所述光源控制模块相连接，所述图像显示模块与所述图像处理模块相连接，所述分析模块与所述图像处理模块相连接，所述存储模块与所述图像处理模块相连接；
所述内视镜摄影模块用于实时拍摄患者体内的影像；
所述光源控制模块用于调节控制光源照明患者体内的环境，且与所述内视镜摄影模块相互配合；
所述图像处理模块用于处理所述内视镜摄影模块所拍摄的患者体内部分模糊区域的影像；
所述存储模块用于存储所拍摄的患者体内的影像；
所述分析模块用于分析计算出患者体内影像中的模糊区域影响的误差值；
所述图像显示模块用于显示所述图像处理模块处理过后所拍摄的患者体内影像；
所述图像画质过滤单元采用中值滤波处理模糊区域影像的画质，所述中值滤波的公式为：
G＝median[f(x-1，y-1)+f(x，y-1)+f(x+1，y+1)+f(x-1，y)+f(x，y)+f(x+1，y)+f(x-1，y+1)+f(x，y+1)+f(x+1，y+1)
其中：f(x，y)为模糊区域的影像像素点的灰度值，模糊区域的影像像素点周围九宫格内像素点灰度值，排列后将灰度值的中值作为有效值替换模糊区域的影像像素点；G为滤波后的像素点的灰度值，x，y为图像任一像素点的坐标；所述处理器单元采用图像边缘增强计算公式计算出模糊区域边缘信息，所述图像边缘增强计算公式为：
Figure FDA0003127123920000021
Figure FDA0003127123920000022
其中：gx(x,y)、gy(x,y)分别为x、y方向经过梯度计算后的像素点灰度值，为梯度的方向，G(x，y)为梯度的幅值；所述影响边缘像素增强单元用于处理图像的边缘和细微结构，所述影响边缘像素增强单元采用边缘像素增强算法公式如下：
Figure FDA0003127123920000023
X、Y、X分别表示原始影像的像素值，处理后影像的像素值和原始图像通过移动均化所得均值，
Figure FDA0003127123920000024
为图像的像素差值，表示着影像中高空间频率成份的含量，而增强系数α决定着最终影像中高频成份的增量；
Figure FDA0003127123920000025
系数α决定着影像增强的程度,β(x)的功能是调节影像增强程度以适应局部影像的密度变化，而β(x)的功能类型则是根据具体的检查需要来选择；
Figure FDA0003127123920000026
Fy为空间频率的频宽，f为空间频率表示的是每像素值的波数，m为中心尺寸，(1+α)为高频放大系数。
2.根据权利要求1所述的一种内视镜成像图像增强处理系统，其特征在于：所述内视镜摄影模块包括红外线成像仪单元与高清内视摄像头单元，所述红外线成像仪单元与所述高清内视摄像头单元均用于拍摄患者体内的影像。
3.根据权利要求1所述的一种内视镜成像图像增强处理系统，其特征在于：所述光源控制模块包括LED照明单元和照明控制单元，所述LED照明单元与所述照明控制单元相连接，所述LED照明单元用于照亮患者体内的内部环境，所述照明控制单元用于控制调节所述LED照明单元的亮度。
4.根据权利要求1所述的一种内视镜成像图像增强处理系统，其特征在于：所述图像处理模块包括图像画质过滤单元、处理器单元和影响边缘像素增强单元，所述图像画质过滤单元、所述处理器单元和所述影响边缘像素增强单元相互连接。
5.根据权利要求1所述的一种内视镜成像图像增强处理系统，其特征在于：所述存储模块采用外接存储设备存储所拍摄的患者体内的影像，所述外接存储设备为移动硬盘、磁芯存储器和U盘中其中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种内视镜成像图像增强处理系统，其特征在于：所述分析模块包括数据处理单元和数据收发单元，所述数据处理单元用于处理图片以及视频的画质和像素处理，所述数据收发单元用于接收原始数据以及发送处理后的数据。
7.根据权利要求1所述的一种内视镜成像图像增强处理系统，其特征在于：所述图像显示模块包括影像接收单元和外接显示设备，所述影像接收单元与所述外接显示设备通讯连接，所述外接显示设备为平板、电脑、显示器其中的一种。
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