CN102370452B - 一种电子阴道镜光源亮度自动调节的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子阴道镜光源亮度自动调节方法及装置，对系统进行初始化，将光源亮度与预设的图像亮度基准值进行对应；对光信号进行采集，并通过模数转换处理，得到图像信号；通过将图像信号进行亮度处理，分离得到图像亮度数据；对图像亮度数据进行计算处理，获得图像亮度平均值；将图像亮度平均值与预设的图像亮度基准值进行比较，得到图像亮度比较差值；通过图像亮度比较差值判断图像的亮度是偏暗、偏亮还是正常；当图像的亮度是偏暗或偏亮时，根据亮度比较差值的大小对图像亮度进行补偿。本发明的一种电子阴道镜光源亮度自动调节方法及装置，能够有效解决图像的亮度问题，提高生成图像的质量及亮度，方便医生进行观察。

Description

一种电子阴道镜光源亮度自动调节的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种亮度自动调节的方法及装置，特别涉及一种关于电子阴道镜光源亮度自动调节的方法及装置。

背景技术

目前，电子阴道镜检查可以发现宫颈糜烂、宫颈息肉、宫颈上皮内瘤样病变、宫颈癌、阴道炎、外阴、阴道或宫颈肉头瘤病、毒感染和亚临床乳头瘤病毒感染及其他一些感染。阴道镜不仅在辅助诊断子宫颈早期癌变和辨别肿瘤与炎症等方面有重大价值，而且在观察方面，特别在宫颈上皮内瘤样病变的观察有特殊应用价值。因为阴道镜可以看到上皮变化的位置和范围，电子阴道镜的视频图像打印或计算机视频图像采集和存储对宫颈病变的追踪观察非常重要。并且目前关爱妇女生殖健康，国家对妇女生殖健康越来越重视，电子阴道镜检查对妇科检查越来越重要。 

电子阴道系统作为一个显微观察系统，光源非常重要，直接关系到成像系统得到图像的好坏，目前主要通过高亮度的白光LED发光，照亮病人的宫颈处，方便摄像模块拍摄；但目前市场上的阴道镜产品具有亮度不均匀，并且光线不能根据成像质量自动调节，导致生成图像的亮度可能偏暗或偏亮，影响图像质量，虽然可以通过调节显示器的亮度来调节图像质量，但实际拍摄到病变的地方还是偏暗或偏亮，这样用数字图像处理的方法得到的图像并不真实，同时也影响医生直接通过肉眼进行观察。基于上述的缺点和问题，本发明将提出一种电子阴道镜光源亮度自动调节的方法及装置，能够有效解决图像的亮度问题，方便医生进行观察。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电子阴道镜光源亮度自动调节的方法及装置，提高了图像的亮度及清晰度，同时降低了因图像失真而产生的风险。

本发明提供一种电子阴道镜光源亮度自动调节的方法，包括以下步骤：对系统进行初始化，将光源亮度与预设的图像亮度基准值进行对应；以预设的光源亮度值向外发射光信号，并对经过反射后的光信号进行采集，且通过模数转换处理，得到图像信号；通过将图像信号进行亮度处理，分离得到图像亮度数据；对图像亮度数据进行计算处理，得到与每帧图像亮度数据对应的像素点的亮度有效值；分析预定时长内每帧图像亮度数据的亮度有效值；对选取的预定时长内的每帧图像亮度数据的亮度有效值进行平均，得到图像亮度平均值；将图像亮度平均值与预设的图像亮度基准值进行比较，得到图像亮度比较差值；通过图像亮度比较差值判断图像的亮度是偏暗、偏亮还是正常；当图像的亮度是偏暗或偏亮时，根据亮度比较差值的大小对图像亮度进行补偿。

在本发明一实施例中，一种电子阴道镜光源亮度自动调节的方法，在对光信号进行采集的步骤之前还包括预设占空比-亮度表，其中每一占空比对应一光源亮度值，并且每一占空比对应一图像亮度基准值；所述预设的图像亮度基准值对应预设的占空比。

在本发明一实施例中，一种电子阴道镜光源亮度自动调节的方法，所述将图像亮度平均值与所述预设的图像亮度基准值进行比较的方法为查找占空比-亮度表，得到预设的图像亮度基准值，然后将图像亮度平均值与预设的图像亮度基准值进行比较差值，判断图像的亮度是偏暗、偏亮还是正常。

在本发明一实施例中，一种电子阴道镜光源亮度自动调节的方法，其特征在于所述判断图像亮度是偏亮、偏暗还是正常的方法为：当图像亮度平均值小于图像亮度基准值时，则图像亮度偏暗，将图像亮度调高至图像基准亮度；当图像亮度平均值大于图像亮度基准值时，则图像亮度偏亮，将图像亮度调低至图像基准亮度；然后对图像亮度调整完毕后，获取图像信息。

在本发明一实施例中，一种电子阴道镜光源亮度自动调节的方法，所述得到亮度数据的步骤包括对图像信号的亮度信号进行分离，同时对分离的亮度信号进行处理计算，以获取亮度数据。

本发明提供一种电子阴道镜光源亮度自动调节的装置，包括系统初始化单元，用于对系统进行初始化设置；图像信号采集单元，与所述系统初始化单元相连接，用于对图像信息进行采集及预处理；图像数据获取单元，与所述图像信号采集单元相连接，用于获取图像的亮度数据；图像亮度判断单元，与所述图像数据获取单元相连接，用于对获取的亮度数据进行计算处理，获取图像亮度平均值，将图像亮度平均值与图像亮度基准值进行比较，确定图像的亮度的亮与暗；图像亮度补偿单元，与所述图像亮度判断单元相连接，用于对图像的亮度进行调节，当图像亮度偏亮时，调低光源的亮度对图像亮度进行补偿；当图像亮度偏暗时，调高光源的亮度对图像亮度进行补偿。

在本发明一实施例中，一种电子阴道镜光源亮度自动调节的装置，还包括占空比-亮度表预设单元及获取图像信息单元，所述占空比-亮度表预设单元分别与所述系统初始化单元及图像信号采集单元相连接，用于对占空比值及亮度值进行预设置；所述获取图像信息单元，与所述图像亮度补偿单元相连接，用于对图像亮度补偿完毕后，获取图像信息。

在本发明一实施例中，一种电子阴道镜光源亮度自动调节的装置，所述图像采集单元包括光采集模块、光信号处理模块、图像转换模块；所述光采集模块用于对光信号进行采集；所述光信号处理模块对采集的光信号采样时序及自动增益处理，得到模拟图像信号；所述图像转换模块对模拟图像信号进行模数采样转换处理，得到数字图像信号。

在本发明一实施例中，一种电子阴道镜光源亮度自动调节的装置，所述图像数据获取单元包括亮度分离模块及亮度处理模块；所述亮度分离模块对图像信号的亮度进行分离，得到亮度信号；所述亮度处理模块对所述亮度信号进行处理，得到亮度数据。

在本发明一实施例中，一种电子阴道镜光源亮度自动调节的装置，所述图像数据获取单元还包括白平衡调节模块，所述白平衡调节模块对得到的图像的亮度数据进行白平衡调节，即对亮度信号进行调节，然后将调节后的亮度信号发送至亮度处理模块进行处理，得到最终的亮度数据。

在本发明一实施例中，一种电子阴道镜光源亮度自动调节的装置，所述图像亮度判断单元包括亮度分析模块和亮度计算模块；所述亮度分析模块对亮度数据的长度及个数进行分析，得到亮度数组Y[N]，其中N为图像像素个数，且N>0的整数；所述亮度计算模块通过对亮度数组求均方根，得到图像亮度平均值。

在本发明一实施例中，一种电子阴道镜光源亮度自动调节的装置，所述亮度计算模块使用均方根公式为                                                

得到亮度值。

在本发明一实施例中，一种电子阴道镜光源亮度自动调节的装置，所述图像亮度补偿单元包括亮度比对模块和亮度调节模块；所述亮度比对模块将得到的亮度值，与占空比-亮度表中的基准亮度值进行比较，确定图像的亮度；所述亮度调节模块用于对图像的亮度进行调节，当图像亮度偏暗时，则将亮度调高，当图像亮度偏亮时，则将亮度调暗，当图像亮度正常时，则不进行调节。

本发明的电子阴道镜光源亮度自动调节的方法及装置，主要对电子阴道镜光源的亮度进行调节，提高生成图像的质量及亮度，方便医生进行直接观察，其中选择的光源以LED光源为最佳，当然其他光源也可以使用，例如冷阴极管等。 

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下，其中相同的标号指示同样或相似的单元或步骤。

附图说明

图1为本发明一种电子阴道镜光源亮度自动调节的方法的流程图；

图2为本发明电子阴道镜光源亮度自动调节的装置的示意图。

最佳实施方式

如图1所示，本发明提供一种电子阴道镜光源亮度自动调节的方法，包括如下步骤：

步骤101：系统初始化：对系统进行初始化，设置默认占空比及光源亮度，同时将光源亮度与预设的图像亮度基准值进行对应。

具体实施过程为：通过系统控制处理器对系统进行初始化，主要对系统进行供电，对相关参数模块进行设置及初始化，同时对PWM信号的默认占空比及光源亮度进行调节设置。

步骤102：预设占空比-亮度表：对占空比-亮度表进行预设，其中每一占空比对应一亮度值，并且每一占空比对应一图像亮度基准值。

具体实施过程为：在对系统默认占空比及光源亮度进行调节之后，需要预设一占空比-亮度表，其中每一占空比都会对于一光源亮度值和一图像亮度值；其中系统默认的PWM信号占空比设置为50%，该占空比会对于一光源亮度值和一图像亮度值，当设置的占空比值为50%时，通过查找占空比-亮度表，得出对应的图像亮度值和光源亮度值，如果实际的光源亮度值或图像亮度值小于或大于占空比-亮度表对于的光源亮度值或图像亮度值，则需要对实际亮度值进行调整。

步骤103：图像信号采集：通过对光信号的采集和预处理，得到图像信号。

具体过程为：通过以预设的光源亮度值进行发光，照射在宫颈上，然后对宫颈处放射回来的光信息进行采集，将采集的光信号进行采样时序的预处理，得到处理后的光信号，然后将该光信号进行保持及自动增益预处理，到模拟图像信号；再进行模数转换得到相应的数字图像信号。 

步骤104：获取图像亮度数据和色度数据：通过将图像信号进行色彩和亮度的处理，得到图像亮度数据和色度数据。

具体过程为：通过将得到的数字图像信号的色彩及亮度进行分离，得到图像的亮度数据及色度数据；然后系统控制处理器根据得到的色度数据及亮度数据，对系统的白平衡进行调节，当对白平衡调节完毕之后，还需要对图像亮度数据及色度数据进行调节，以符合白平衡的要求；符合白平衡要求的亮度及色度数据即是得到最终的亮度及色度数据。 

步骤105：判断图像的亮度：将得到的亮度数据进行分析，获取图像亮度值，并通过查找占空比-亮度表，判断图像的亮度是偏暗，偏亮还是正常。

具体过程为：将得到的最终的图像亮度及色度数据进行分析，获取图像的亮度平均值，具体为：对图像亮度数据进行计算处理，得到与每帧图像亮度数据对应的像素点的亮度有效值；然后分析预定时长内每帧图像亮度数据的亮度有效值；对选取的预定时长内的每帧图像亮度数据的亮度有效值进行平均，得到图像亮度平均值；然后根据占空比-亮度表，确定基准图像亮度值，即当占空比设置为x%时，其相应的图像基准亮度为Z，若获取的图像亮度平均值小于图像基准亮度值Z时，则判定图像亮度偏暗；若获取的图像亮度平均值大于图像基准亮度值Z时，则判定图像亮度偏亮；若获取的图像亮度平均值等于图像基准亮度值Z时，则判定图像亮度正常。

其中，获取图像亮度值的方法为：每帧图像都会有多个像素，并每帧图像的亮度信号有一定的个数及长度，并且都会有一个范围；例如，图像解析度为752*582时，其对应的像素值为437664，将该像素值设置为N（即N>0），同时需要将该图像的亮度信息，包括亮度数据的长度及个数；存入至字节数组中，对图像亮度信息分析，得到亮度数组Y[N]；然后根据该亮度数组Y[N]，对整个图像的像素的亮度求均方根的方式得出图像的亮度平均值，具体公式为：

，

该公式为目前已知的求均方根公式，RMS即为图像的亮度值；获取预定时长的每帧图像的RMS值，以一分钟为例，若一分钟内有30个图像，即需要对这个30个图像求图像亮度值RMS，并且对该30个图像亮度值RMS求平均值，得到一个平均的RMS值，该RMS值即为图像的亮度平均值。

步骤106：图像亮度调节补偿：当图像亮度平均值小于图像基准亮度值时，则图像亮度偏暗，将图像亮度调高至基准亮度；当图像亮度平均值大于图像基准亮度值时，则图像亮度偏亮，将图像亮度调低至基准亮度。

具体过程为：将得到图像亮度平均值（即RMS值）与基准亮度值进行比较，若RMS值大于基准亮度值，则此时判断图像亮度偏亮，需要对图像亮度进行调节，调低至基准亮度值，即将RMS值减去基准亮度值，则得出的结果就是需要调节的亮度值，需要将光源亮度进行相应的调节；若RMS值小于基准亮度值，则此时判断图像亮度偏暗，需要对图像亮度进行调节，调高至基准亮度值；即将基准亮度值减去RMS值，得出的结果就是要调节的亮度值，需要将光源亮度进行相应的调节；若RMS值等于基准亮度值，则不需要对亮度进行调节。

步骤107：获取图像信息：对图像亮度调整完毕后，获取图像信息。在对图像亮度进行调节完毕之后，即可获得较佳亮度的图像；显示在显示器上，使肉眼观察的图像与视频图像保持一致。

如图2所示，本发明提供一种电子阴道镜光源亮度自动调节的装置，包括：

系统初始化单元201，占空比-亮度表预设单元202，图像信号采集单元203，图像数据获取单元204，图像亮度判断单元205，图像亮度补偿单元206，获取图像信息单元207；其中所述系统初始化单元201，用于对系统进行初始化设置；所述占空比-亮度表预设单元202，与所述系统初始化单元201相连接，用于对占空比值与亮度值进行设置；所述图像信号采集单元203，与所述占空比-亮度表预设单元202相连接，用于对图像信息进行采集及预处理；所述图像数据获取单元204，与所述图像信号采集单元相连接203，用于获取图像的亮度数据及色度数据；所述图像亮度判断单元205，与所述图像数据获取单元204相连接，用于对获取的亮度数据进行计算处理，获取图像亮度平均值，将图像亮度平均值与图像亮度基准值进行比较，确定图像的亮度的亮与暗；所述图像亮度补偿单元206，与所述图像亮度判断单元205相连接，用于对图像的亮度进行调节，当图像亮度偏亮时，调低光源的亮度对图像亮度进行补偿；当图像亮度偏暗时，调高光源的亮度对图像亮度进行补偿；所述获取图像信息单元207，与所述图像亮度补偿单元206相连接，用于对图像亮度调节完毕后，获取图像信息。

如上所述的一种电子阴道镜光源亮度自动调节的装置，其中所述图像采集单元203包括光采集模块213、光信号处理模块223、图像转换模块233；所述光采集模213块用于对光信号进行采集；所述光信号处理模块223对采集的光信号采样时序及自动增益处理，得到模拟图像信号；所述图像转换模块233对模拟图像信号进行模数采样转换处理，得到数字图像信号；所述图像数据获取单元204包括色度分离模块214、亮度分离模块224、色度处理模块234、亮度处理模块244，白平衡调节模块254；所述色度分离模块214对图像信号的色度进行分离，得到色度信号；所述亮度分离模块224对图像信号的亮度进行分离，得到亮度信号；所述色度处理模块234对所述色度信号进行处理，得到色度数据；所述亮度处理模块244对所述亮度信号进行处理，得到亮度数据；所述白平衡调节模块254对得到的图像的亮度数据及色度数据进行白平衡调节，即对亮度信号及色度信号进行调节，然后将调节后的亮度信号及色度信号发送至色度处理模块及亮度处理模块进行处理，从而得到最终的亮度数据及色度数据；所述图像亮度判断单元205包括亮度分析模块215和亮度计算模块225；所述亮度分析模块215对亮度数据的长度及个数进行分析，得到亮度数组Y[N]，其中N为图像像素个数，且N>0的整数；所述亮度计算模块225通过对亮度数组求均方根，得到亮度值。所述亮度计算模块225使用均方根公式为：

得到亮度值。所述图像亮度补偿单元206包括亮度比对模块216和亮度调节模块226；所述亮度比对模块216将得到的亮度值，与占空比-亮度表中的基准亮度值进行比较，确定图像的亮度；所述亮度调节模块226用于对图像的亮度进行调节，当图像亮度偏暗时，则将亮度调高，当图像亮度偏亮时，则将亮度调暗，当图像亮度正常时，则不进行调节。

本发明申请的一种电子阴道镜光源亮度自动调节的方法及装置通过光源照射在宫颈上，同时对宫颈反射回来的光信号进行采集，得到利于观察的宫颈实时图像，当光源亮度偏暗或偏亮时，图像亮度也会跟着偏亮或偏暗，此时需要自动对光源的发光亮度进行调节和控制，使得光源的亮度正好适合于用户观察，不会降低图像偏亮或偏暗的问题，提高图像的质量，同时又方便直接用肉眼进行观察。其中本发明所自动调节的光源包括卤光灯光源、冷阴极管光源及LED光源；通过使用本发明的方法及装置可以有效的对该些光源的亮度进行调节。

本发明的光源亮度自动调节系统通过分析光采集模块得到的亮度信息，自动调节光源的亮度，使得被观察个体的反射光的亮度始终保持一致，这样可以使用户在第一时间得到最佳的图像，同时这个最佳图像效果不会因为环境变化或个体不同而发生改变，保证了用户使用电子阴道镜时，光源的照明效果都是较好的，无论是电子成像的图像还是直接肉眼观察，都可以清晰的观察个体的细节特征，有利于用户做出更正确的相关判断，减少了用户因为图像质量不佳而做出错误判断的发生概率，同时由于是自动调节，不需要用户手动调节，方便用户的使用，节省用户的操作步骤，提高了工作效率，并且使用更方便、快捷。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种电子阴道镜光源亮度自动调节的方法，其特征在于，包括以下步骤：

对系统进行初始化，将光源亮度与预设的图像亮度基准值进行对应；

以预设的光源亮度值向外发射光信号，并对经过反射后的光信号进行采集，且通过模数转换处理，得到图像信号；

通知将图像信号进行亮度和色彩处理，分离得到图像亮度数据和色度数据；

对图像亮度数据和色度数据进行计算处理，得到与每帧图像亮度数据和色度数据对应的像素点的亮度有效值与色度有效值；

分析预定时长内每帧图像亮度数据的亮度有效值；对选取的预定时长内的每帧图像亮度数据的亮度有效值进行平均，得到图像亮度平均值；

将图像亮度平均值与预设的图像亮度基准值进行比较，得到图像亮度比较差值；

通过图像亮度比较差值判断图像的亮度是偏暗、偏亮还是正常；

当图像的亮度是偏暗或偏亮时，根据亮度比较差值的大小对图像亮度进行补偿；

在对光信号进行采集的步骤之前还包括预设占空比-亮度表，其中每一占空比对应一光源亮度值，并且每一占空比对应一图像亮度基准值；所述预设的图像亮度基准值对应预设的占空比。

2.如权利要求1所述的一种电子阴道镜光源亮度自动调节的方法，其特征在于所述将图像亮度平均值与所述预设的图像亮度基准值进行比较的方法为查找占空比-亮度表，得到预设的图像亮度基准值，然后将图像亮度平均值与预设的图像亮度基准值进行比较差值，判断图像的亮度是偏暗、偏亮还是正常。

3.如权利要求2所述的一种电子阴道镜光源亮度自动调节的方法，其特征在于所述判断图像亮度是偏亮、偏暗还是正常的方法为：当图像亮度平均值小于图像亮度基准值时，则图像亮度偏暗，将图像亮度调高至图像基准亮度；当图像亮度平均值大于图像亮度基准值时，则图像亮度偏亮，将图像亮度调低至图像基准亮度；然后对图像亮度调整完毕后，获取图像信息。

4.如权利要求1所述的一种电子阴道镜光源亮度自动调节的方法，其特征在于所述得到亮度数据的步骤包括对图像信号的亮度信号进行分离，同时对分离的亮度信号进行处理计算，以获取亮度数据。

5.一种电子阴道镜光源亮度自动调节的装置，其特征在于：包括

系统初始化单元，用于对系统进行初始化设置；

图像信号采集单元，与所述系统初始化单元相连接，用于对图像信息进行采集及预处理；

图像数据获取单元，与所述图像信号采集单元相连接，用于获取图像的亮度数据；

图像亮度判断单元，与所述图像数据获取单元相连接，用于对获取的亮度数据进行计算处理，获取图像亮度平均值，将图像亮度平均值与图像亮度基准值进行比较，确定图像的亮度的亮与暗；

图像数据获取单元包括色度分离模块、亮度分离模块、色度处理模块、亮度处理模块；

所述色度分离模块对图像信号的色度进行分离，得到色度信号；所述亮度分离模块对图像信号的亮度进行分离，得到亮度信号；

所述色度处理模块对所述色度信号进行处理，得到色度数据；

所述亮度处理模块对所述亮度信号进行处理，得到亮度数据

图像亮度补偿单元，与所述图像亮度判断单元相连接，用于对图像的亮度进行调节，当图像亮度偏亮时，调低光源的亮度对图像亮度进行补偿；当图像亮度偏暗时，调高光源的亮度对图像亮度进行补偿；

占空比-亮度表预设单元及获取图像信息单元，所述占空比-亮度表预设单元分别与所述系统初始化单元及图像信号采集单元相连接，用于对占空比值及亮度值进行预设置；所述获取图像信息单元，与所述图像亮度补偿单元相连接，用于对图像亮度补偿完毕后，获取图像信息。

6.如权利要求5所述的一种电子阴道镜光源亮度自动调节的装置，其特征在于所述图像信号采集单元包括光采集模块、光信号处理模块、图像转换模块；所述光采集模块用于对光信号进行采集；所述光信号处理模块对采集的光信号采样时序及自动增益处理，得到模拟图像信号；所述图像转换模块对模拟图像信号进行模数采样转换处理，得到数字图像信号。

7.如权利要求6所述的一种电子阴道镜光源亮度自动调节的装置，其特征在于所述图像数据获取单元包括亮度分离模块及亮度处理模块；所述亮度分离模块对图像信号的亮度进行分离，得到亮度信号；所述亮度处理模块对所述亮度信号进行处理，得到亮度数据。 

8.如权利要求7所述的一种电子阴道镜光源亮度自动调节的装置，其特征在于所述图像数据获取单元还包括白平衡调节模块，所述白平衡调节模块对得到的图像的亮度数据进行白平衡调节，即对亮度信号进行调节，然后将调节后的亮度信号发送至亮度处理模块进行处理，得到最终的亮度数据。

9.如权利要求5所述的一种电子阴道镜光源亮度自动调节的装置，其特征在于所述图像亮度判断单元包括亮度分析模块和亮度计算模块；所述亮度分析模块对亮度数据的长度及个数进行分析，得到亮度数组Y[N]，其中N为图像像素个数，且N>0的整数；所述亮度计算模块通过对亮度数组求均方根，得到图像亮度平均值。

10.如权利要求9所述的一种电子阴道镜光源亮度自动调节的装置，其特征在于所述亮度计算模块使用均方根公式为                                                

得到亮度值。

11.如权利要求5所述的一种电子阴道镜光源亮度自动调节的装置，其特征在于所述图像亮度补偿单元包括亮度比对模块和亮度调节模块；所述亮度比对模块将得到的亮度值，与占空比-亮度表中的基准亮度值进行比较，确定图像的亮度；所述亮度调节模块用于对图像的亮度进行调节，当图像亮度偏暗时，则将亮度调高，当图像亮度偏亮时，则将亮度调暗，当图像亮度正常时，则不进行调节。

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