CN102920426A - 一种微距可视内窥方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微距可视内窥方法，其特征在于，其包括以下步骤：(1)设置一前部弯折或直行的内窥管；(2)在内窥管的前端设置一头部组件；(3)设置一FPC电路板，在该FPC电路板上集成有相互连接的一CMOS摄像头、一数据处理模块、一通信模块和一光源；并将该FPC电路板置于步骤(2)所述固定件内；(4)在所述的透明罩内设置一光学透镜；(5)通电驱动光源，光信号反射到所述的光学透镜上，该光学透镜再将光信号折射到所述CMOS摄像头的采集区域内；(6)该CMOS摄像头采集光信号后，将其传输至数据处理模块，形成图像信号并输出。本发明还公开了一种实施上述方法的装置。本发明视野范围宽、步骤较少、结构紧凑、信号采集效果好。

Description

一种微距可视内窥方法及装置

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体涉及一种微距可视内窥方法及装置。

背景技术

现有的人流技术一般采取药物、手术、引产等方式进行，早期终止妊娠采用两种方式：一是药物流产，这种方式进行不彻底，还有大出血的危险，另对妇女身体影响较大，容易留下后遗症；二是进行人流手术，此方式比较普遍，但这些人流器由于没有窥镜部分，妇产科人工手术都是凭医生的经验和手感来完成的，往往因医生的业务能力、感觉灵敏度、工作责任心、经验积累、敬业精神以及慈善心肠而产生不同的后果。到目前为止，人流手术的成功与否仍无客观、量化标准。目前，通用的人流管为一简单的金属中空管，顶端侧部开一吸引口，末端外接橡皮管、负压瓶，此种人流管多是盲吸操作，不能看到胚胎，不能在可视的情况下操作，给患者造成一定的痛苦和危害。中国专利95228318.2号公开了一种盲吸操作的《双腔负压可控式人流吸引管》，其基本结构为一双管结构，一腔为胚胎组织吸出的通道；另一腔为宫腔内负压调控通道，外接调控开关，供常压空气进入宫腔。在手术过程中，当宫腔内负压升高，宫腔与负压瓶压差减少，致使胚胎组织不能吸出时，通过调节空气进气开关，使宫腔内负压下降，胚胎组织吸出，但人流手术中规定严禁向宫腔内注水或者气体进行膨宫，此操作极易引起血管栓塞的手术事故，情况严重时可危及患者生命，而且还存在着工作部位不可视、手术时间较长、手术不彻底等情况，又由于该设备是多次使用，容易造成病人交叉感染。

发明内容

本发明的目的是为解决上述问题，提供步骤较少、采集效果好的一种微距可视内窥的方法，以及实施该方法的一种结构简洁紧凑、视野范围宽、可实现自动对焦和图像处理的可视内窥装置。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种微距可视内窥方法，其包括以下步骤：

(1)设置一前部弯折或直行的内窥管，并在该内窥管的尾端设置一塑胶手柄；

(2)在步骤(1)所述内窥管的前端，设置一头部组件，该头部组件包括一固定件和一透明罩，且固定件一端与透明罩的开口端密封扣合；

(3)设置一FPC电路板，在该FPC电路板上集成有相互连接的一CMOS摄像头、一数据处理模块、一通信模块和一光源；并将该FPC电路板置于步骤(2)所述固定件内；

(4)在步骤(2)所述的透明罩内设置一光学透镜，且该光学透镜位于CMOS摄像头的前部；

(5)通电驱动步骤(3)所述光源，该光源照射在被观察区域后，光信号反射到所述的光学透镜上，该光学透镜再将光信号折射到所述CMOS摄像头的采集区域内；

(6)该CMOS摄像头采集所述区域内的光信号后，将其传输至数据处理模块，经数据处理模块处理后，形成图像信号，并通过通信模块将该图像信号输出；

(7)设置一PC机，该PC机通过数据线与步骤(3)所述的通信模块相连接；在该PC机端，内置配套使用的图像处理软件；

(8)步骤(6)所述的图像信号经通信模块输出后，通过所述的数据线，传输至PC机端，然后经PC机内置的图像处理软件，显示出被观察区域的实时图像，并根据需要，通过该软件对图像进行处理。

步骤(1)所述的内窥管为一双腔管，即该管内腔为两个完全隔离的腔道：一用于负压吸引的主腔道和一用来容置数据线的副腔道；所述塑胶手柄上还固定有一吸引口。

步骤(2)所述的固定件的中部设有一椭圆形负压吸入口；该固定件与步骤(1)所述内窥管的连接处，为两个完全隔离的腔道。

其还包括一自动对焦装置，该自动对焦装置包括一驱动装置及其控制电路，其还包括如下步骤：

(9)将所述CMOS摄像头连接所述自动对焦装置，其中所述的驱动装置与所述的CMOS摄像头相连接；

(10)步骤(3)所述的数据处理模块，将其形成的图像信号传输至所述的控制电路，该控制电路运算并控制驱动装置，带动所述的CMOS摄像头前后移动，使其自动对焦，获得所需图像效果。

所述的步骤(3)还包括设置一可编程逻辑控制器PLC和一图像处理装置，该控制器和图像处理装置均设置在步骤(3)所述FPC电路板上，并与数据处理模块相连接；所述的可编程逻辑器件PLC内置有一运算器和一自动计数器，所述自动计数器在FPC电路板首次通电启动时，计为1次，再次通电启动时则自动+1；所述的图像处理装置将所述数据处理模块获得的失真图像信号，转化成可准确反应实物的图像信号。

其中所述图像处理装置包括镜像校正模块、畸形校正模块和缩放模块，其包括以下步骤：

(111)所述的镜像校正模块，将所述数据处理模块接收到的实物镜像图像信号，转化为方位正确的图像信号；

(112)所述的畸形校正模块，将所述数据处理模块接收到的畸形图像信号，转化为反映实物实际形状的图像信号；

(113)所述的缩放模块，将所述数据处理模块接收到的缩小的图像信号，转化为反映实物正常大小的图像信号。

一种实施上述方法的微距可视内窥装置，其包括一前部弯折或直行的内窥管，并在该内窥管的尾端设置一塑胶手柄；在所述内窥管的前端，设有一头部组件，该头部组件包括一固定件和一透明罩，且固定件一端与透明罩的开口端密封扣合；在所述固定件内设有一FPC电路板，在该FPC电路板上集成有相互连接的一CMOS摄像头、一数据处理模块、一通信模块和一光源；所述的透明罩内设有一光学透镜，且该光学透镜位于CMOS摄像头的前部；通电驱动所述光源，该光源照射在被观察区域后，光信号反射到所述的光学透镜上，该光学透镜再将光信号折射到所述CMOS摄像头的采集区域内；该CMOS摄像头采集所述区域内的光信号后，将其传输至数据处理模块，经数据处理模块处理后，形成图像信号，并通过通信模块将该图像信号输出。

所述的的内窥管为一双腔管，即该管内腔为两个完全隔离的腔道：一用于负压吸引的主腔道和一用来容置数据线的副腔道；所述塑胶手柄上还固定有一吸引口。

所述的固定件的中部设有一椭圆形负压吸入口；该固定件与所述内窥管的连接处，为两个完全隔离的腔道。

其还包括一自动对焦装置、一可编程逻辑控制器PLC和一图像处理装置；所述的自动对焦装置包括一驱动装置及其控制电路，其中驱动装置与所述的CMOS摄像头固定连接连接，控制电路与所述数据处理模块电性连接；所述的可编程逻辑器件PLC内置有一运算器和一自动计数器，并与所述数据处理模块电性连接；所述的图像处理装置包括镜像校正模块、畸形校正模块和缩放模块，将由所述数据处理模块接收到的失真图像信号转换成可以反映物体正常形状、大小和方位的图像信号，该图像处理装置与所述的数据处理模块电性连接。

本发明的有益效果为：上述可视内窥方法，其巧妙采用了光学原理，步骤简单，采集图像清晰，视野宽阔；上述可视内窥装置，通过在半球形头部组件设置光学透镜，扩大了光源的照射范围，进一步扩大镜头的视野，减小头部组件的移动频率；自动对焦装置可自动调整镜头与光学透镜的距离和位置；通过CMOS摄像头，可在其工作时快速、准确的找到孕囊着床部位，可以使宫腔内操作实现一次性快速完成，从而减少了人流管出入宫腔的次数，大大减轻了病人的痛苦，缩短了操作时间；本发明结构合理、成本低廉、操作方便，具有实施人流、探测人体内的肠胃等用途。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明头部组件装配结构示意图；

图3为图2的轴向切面示意图。

其中：1.内窥管 2.塑胶手柄 3.主腔道 4.副腔道 5.吸引口6.透明罩 7.头部组件 8.负压吸入口 9.固定件10.FPC电路板 11.CMOS摄像头 12.镜头 13.LED灯组 14.光学透镜

具体实施方式

实施例：参见图1至图3，本实施例提供一种微距可视内窥方法，其包括以下步骤：

(1)设置一前部弯折或直行的内窥管1，并在该内窥管1的尾端设置一塑胶手柄2；

(2)在步骤(1)所述内窥管1的前端，设置一头部组件7，该头部组件7包括一固定件9和一透明罩6，且固定件9一端与透明罩6的开口端密封扣合；

(3)设置一FPC电路板10，在该FPC电路板10上集成有相互连接的一CMOS摄像头11、一数据处理模块、一通信模块和一光源；并将该FPC电路板10置于步骤(2)所述固定件9内；所述光源为一LED灯组13。所述的数据处理模块包括相互连接的一模数转换单元、一信号放大单元、一滤波单元和一中央处理单元。

(4)在步骤(2)所述的透明罩内设置一光学透镜14，且该光学透镜14位于镜头12的前部；所述光学透镜14为一凹透镜，增加了CMOS摄像头11的采集范围；

(5)通电驱动步骤(3)所述光源，该光源照射在被观察区域后，光信号反射到所述的光学透镜14上，该光学透镜14再将光信号折射到所述CMOS摄像头11的采集区域内；

(6)该CMOS摄像头11采集所述区域内的光信号后，将其传输至数据处理模块，经数据处理模块处理后，形成图像信号，并通过通信模块将该图像信号输出。

其还包括以下步骤：

(7)设置一PC机，该PC机通过数据线与步骤(3)所述的通信模块相连接；在该PC机端，内置配套使用的图像处理软件；该图像处理软件具备将所见图像进行处理、查询、统计、病案存档、诊疗报告生成和远程传输等综合影像功能。

(8)步骤(6)所述的图像信号经通信模块输出后，通过所述的数据线，传输至PC机端，然后经PC机内置的图像处理软件，显示出被观察区域的实时图像，并根据需要，通过该软件对图像进行处理。

步骤(1)所述的内窥管1为一双腔管，即该管内腔为两个完全隔离的腔道：一用于负压吸引的主腔道3和一用来容置数据线的副腔道4；所述塑胶手柄2上还固定有一吸引口5。

步骤(2)所述的固定件9的中部设有一椭圆形负压吸入口8；该固定件9与步骤(1)所述内窥管1的连接处，为两个完全隔离的腔道。

其还包括一自动对焦装置，该自动对焦装置包括一驱动装置及其控制电路，其还包括如下步骤：

(9)将所述CMOS摄像头11连接所述自动对焦装置，其中所述的驱动装置与所述的CMOS摄像头11相连接；

(10)步骤(3)所述的数据处理模块，将其形成的图像信号传输至所述的控制电路，该控制电路运算并控制驱动装置，带动所述的CMOS摄像头11前后移动，使其自动对焦，获得所需图像效果。

所述的步骤(3)还包括设置一可编程逻辑控制器PLC和一图像处理装置，该控制器和图像处理装置均设置在步骤(3)所述FPC电路板上，并与数据处理模块相连接；所述的可编程逻辑器件PLC内置有一运算器和一自动计数器，所述自动计数器在FPC电路板首次通电启动时，计为1次，再次通电启动时则自动+1；所述的图像处理装置将所述数据处理模块获得的失真图像信号，转化成可准确反应实物的图像信号。所述的PLC还内置有一自删除程序，所述自动计数器在所述FPC电路板首次通电启动时，计为1次，再次通电启动时，则自动作+1操作；当该计数数据等于N+1时，专用控制软件中的程序启动自动删除模块，删除各项预存工作程序或其中之一。N的取值可以是1，当电路板第二次加电导通时，自动删除模块即删除全部预存工作程序或其中之一，从而使FPC电路板的功能电路部分失效，且不能自动回复。

其中所述图像处理装置包括镜像校正模块、畸形校正模块和缩放模块，其包括以下步骤：

(111)所述的镜像校正模块，将所述数据处理模块接收到的实物镜像图像信号，转化为方位正确的图像信号；

(112)所述的畸形校正模块，将所述数据处理模块接收到的畸形图像信号，转化为反映实物实际形状的图像信号；在畸形校正模块中内置有几何变换算法，通过该算法，能够很好的解决由于视角变化等引起的畸变，使图像恢复真实，该算法为：

设f(u，v)是原图像，f(x，y)是畸变的图像。两者的坐标之间存在着一个非线性变换Ta，即

(x，Y)＝Ta[(u，v)]

上述变换可用多项式来近似。即

$x=\underset{i=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=0}{\overset{n-i}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{ij}}{u}^i{v}^j$

$y=\underset{i=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=0}{\overset{n-i}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{\mathrm{ij}}{u}^i{v}^{\text{j}}$

式中，a_ij和b_ij是待定系数，n为多项式次数。

通过一些已知的正确像素和畸变点间的对应关系，拟合出上述多项式的系数。拟合出的多项式将作为恢复其他畸变点的变换基础。

设我们已知L个对应关系如下：

(x₁，y₁)一(u₁，v₁)，(x₂，y₂)一(u₂，v₂)，，(x_L，y_L)一(u_L，v_L)

使用上述关系进行拟合，使拟合误差平方和为最小，即使下式最小：

${\mathrm{\ϵ}}_1=\underset{e=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{(x_e-\underset{i=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=0}{\overset{n-i}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{ij}}{u}_e^i{v}_e^j)}^2$

${\mathrm{\ϵ}}_2=\underset{e=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{(y_e-\underset{i=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=0}{\overset{n-i}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{\mathrm{ij}}{u}_e^i{v}_e^j)}^{\text{2}}$

很容易得出上式的极值条件：

$\underset{e=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}\left(\underset{i=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=0}{\overset{n-i}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{ij}}{u}_e^i{v}_e^j\right)u_e^s{v}_e^t=\underset{e=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{x}_e{u}_e^s{v}_e^t$

$\underset{e=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}\left(\underset{i=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=0}{\overset{n-i}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{\mathrm{ij}}{u}_e^i{v}_e^j\right)u_e^s{v}_e^t=\underset{e=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{y}_e{u}_e^s{v}_e^t$

s＝0，1，，n，t＝0，1，，n-s

通常简化计算，可在式中只取二次，由此得到：

Ta＝x    Tb＝y

其中T为6×6矩阵

a、x、b、y都是6×1的列向量

a＝[a₀₀，a₀₁，a₀₂，a₀₀，a₁₁，a₂₀]^T

b＝[b₀₀，b₀₁，b₀₂，b₁₀，b₁₁，b₂₀]^T

解出方程组，即可得到拟合参数。

根据拟合参数，就可以将畸变后的图像进行校正。

(113)所述的缩放模块，将所述数据处理模块接收到的缩小的图像信号，转化为反映实物正常大小的图像信号。

一种实施上述方法的微距可视内窥装置，其包括一前部弯折或直行的内窥管1，并在该内窥管1的尾端设置一塑胶手柄2；在所述内窥管1的前端，设有一头部组件7，该头部组件7包括一固定件9和一透明罩6，且固定件9一端与透明罩6的开口端密封扣合；在所述固定件9内设有一FPC电路板10，在该FPC电路板10上集成有相互连接的一CMOS摄像头11、一数据处理模块、一通信模块和一光源；所述的透明罩内设有一光学透镜14，且该光学透镜14位于CMOS摄像头11的前部；通电驱动所述光源，该光源照射在被观察区域后，光信号反射到所述的光学透镜14上，该光学透镜14再将光信号折射到所述CMOS摄像头11的采集区域内；该CMOS摄像头11采集所述区域内的光信号后，将其传输至数据处理模块，经数据处理模块处理后，形成图像信号，并通过通信模块将该图像信号输出。

所述的的内窥管1为一双腔管，即该管内腔为两个完全隔离的腔道：一用于负压吸引的主腔道3和一用来容置数据线的副腔道4；所述塑胶手柄2上还固定有一吸引口5。

所述的固定件9的中部设有一椭圆形负压吸入口8；该固定件9与所述内窥管1的连接处，为两个完全隔离的腔道。

其还包括一自动对焦装置、一可编程逻辑控制器PLC和一图像处理装置；所述的自动对焦装置包括一驱动装置及其控制电路，其中驱动装置与所述的CMOS摄像头固定连接连接，控制电路与所述数据处理模块电性连接；所述的可编程逻辑器件PLC内置有一运算器和一自动计数器，并与所述数据处理模块电性连接；所述的图像处理装置包括镜像校正模块、畸形校正模块和缩放模块，将由所述数据处理模块接收到的失真图像信号转换成可以反映物体正常形状、大小和方位的图像信号，该图像处理装置与所述的数据处理模块电性连接。

但以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并非用以局限本发明的专利范围，故凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种微距可视内窥方法，其特征在于，其包括以下步骤：

(1)设置一前部弯折或直行的内窥管，并在该内窥管的尾端设置一塑胶手柄；

(2)在步骤(1)所述内窥管的前端，设置一头部组件，该头部组件包括一固定件和一透明罩，且固定件一端与透明罩的开口端密封扣合；

(3)设置一FPC电路板，在该FPC电路板上集成有相互连接的一CMOS摄像头、一数据处理模块、一通信模块和一光源；并将该FPC电路板置于步骤(2)所述固定件内；

(4)在步骤(2)所述的透明罩内设置一光学透镜，且该光学透镜位于CMOS摄像头的前部；

(5)通电驱动步骤(3)所述光源，该光源照射在被观察区域后，光信号反射到所述的光学透镜上，该光学透镜再将光信号折射到所述CMOS摄像头的采集区域内；

(6)该CMOS摄像头采集所述区域内的光信号后，将其传输至数据处理模块，经数据处理模块处理后，形成图像信号，并通过通信模块将该图像信号输出。

2.根据权利要求1所述的微距可视内窥方法，其特征在于，其还包括以下步骤：

(7)设置一PC机，该PC机通过数据线与步骤(3)所述的通信模块相连接；在该PC机端，内置配套使用的图像处理软件；

(8)步骤(6)所述的图像信号经通信模块输出后，通过所述的数据线，传输至PC机端，然后经PC机内置的图像处理软件，显示出被观察区域的实时图像，并根据需要，通过该软件对图像进行处理。

3.根据权利要求1所述的微距可视内窥方法，其特征在于，步骤(1)所述的内窥管为一双腔管，即该管内腔为两个完全隔离的腔道：一用于负压吸引的主腔道和一用来容置数据线的副腔道；所述塑胶手柄上还固定有一吸引口。

4.根据权利要求1所述的微距可视内窥方法，其特征在于，步骤(2)所述的固定件的中部设有一椭圆形负压吸入口；该固定件与步骤(1)所述内窥管的连接处，为两个完全隔离的腔道。

5.根据权利要求1所述的微距可视内窥方法，其特征在于，其还包括一自动对焦装置，该自动对焦装置包括一驱动装置及其控制电路，其还包括如下步骤：

(9)将所述CMOS摄像头连接所述自动对焦装置，其中所述的驱动装置与所述的CMOS摄像头相连接；

(10)步骤(3)所述的数据处理模块，将其形成的图像信号传输至所述的控制电路，该控制电路运算并控制驱动装置，带动所述的CMOS摄像头前后移动，使其自动对焦，获得所需图像效果。

6.根据权利要求1所述的微距可视内窥方法，其特征在于，所述的步骤(3)还包括设置一可编程逻辑控制器PLC和一图像处理装置，该控制器和图像处理装置均设置在所述FPC电路板上，并与数据处理模块相连接；所述的可编程逻辑器件PLC内置有一运算器和一自动计数器，所述自动计数器在FPC电路板首次通电启动时，计为1次，再次通电启动时则自动加1；所述的图像处理装置将所述数据处理模块获得的失真图像信号，转化成可准确反应实物的图像信号。

7.根据权利要求6所述的微距可视内窥方法，其特征在于，所述的图像处理装置包括镜像校正模块、畸形校正模块和缩放模块，其还包括以下步骤：

(111)所述的镜像校正模块，将所述数据处理模块接收到的实物镜像图像信号，转化为方位正确的图像信号；

(112)所述的畸形校正模块，将所述数据处理模块接收到的畸形图像信号，转化为反映实物实际形状的图像信号；

(113)所述的缩放模块，将所述数据处理模块接收到的缩小的图像信号，转化为反映实物正常大小的图像信号。

8.一种实施权利要求1至7之一所述方法的微距可视内窥装置，其特征在于，其包括一前部弯折或直行的内窥管，并在该内窥管的尾端设置一塑胶手柄；在所述内窥管的前端，设有一头部组件，该头部组件包括一固定件和一透明罩，且固定件一端与透明罩的开口端密封扣合；在所述固定件内设有一FPC电路板，在该FPC电路板上集成有相互连接的一CMOS摄像头、一数据处理模块、一通信模块和一光源；所述的透明罩内设有一光学透镜，且该光学透镜位于CMOS摄像头的前部；通电驱动所述光源，该光源照射在被观察区域后，光信号反射到所述的光学透镜上，该光学透镜再将光信号折射到所述CMOS摄像头的采集区域内；该CMOS摄像头采集所述区域内的光信号后，将其传输至数据处理模块，经数据处理模块处理后，形成图像信号，并通过通信模块将该图像信号输出。

9.根据权利要求8所述的微距可视内窥装置，其特征在于，所述的的内窥管为一双腔管，即该管内腔为两个完全隔离的腔道：一用于负压吸引的主腔道和一用来容置数据线的副腔道；所述塑胶手柄上还固定有一吸引口；所述的固定件的中部设有一椭圆形负压吸入口；该固定件与所述内窥管的连接处，为两个完全隔离的腔道。

10.根据权利要求8所述的微距可视内窥装置，其特征在于，其还包括一自动对焦装置、一可编程逻辑控制器PLC和一图像处理装置；所述的自动对焦装置包括一驱动装置及其控制电路，其中驱动装置与所述的CMOS摄像头固定连接连接，控制电路与所述数据处理模块电性连接；所述的可编程逻辑器件PLC内置有一运算器和一自动计数器，并与所述数据处理模块电性连接；所述的图像处理装置包括镜像校正模块、畸形校正模块和缩放模块，将由所述数据处理模块接收到的失真图像信号转换成可以反映物体正常形状、大小和方位的图像信号，该图像处理装置与所述的数据处理模块电性连接。

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