CN106153303B - 一种基于液体透镜的硬性内窥镜屈光度的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于液体透镜的硬性内窥镜屈光度的检测方法，其中的检测装置中的机械运动装置为电控装置，减少了人为的干预，提高了测量精度，自动化程度高；采用CCD成像并计算机显示，代替人眼直接通过内窥镜直接观察，避免观察疲劳，操作方便；通过改变液体变焦透镜电压进而改变液体变焦透镜的焦距来取代调焦透镜组，使硬性内窥镜的屈光度仅与液体变焦透镜的电压有关，操作简单，精度高，减少测量误差；本发明通过在暗室进行测试或者采用挡光板消除杂散光的影响，使得检测结果更加精确。
Description
技术领域
本发明涉及硬性内窥镜检测技术领域，尤其涉及一种基于液体透镜的硬性内窥镜屈光度的检测方法，适用于对不同种类、不同长度、不同视向角的硬性内窥镜出瞳端屈光度的检测，有利于硬性内窥镜的装调。
背景技术
随着内窥镜下微创手术的日益普及，人们对内窥镜产品临床应用的安全性和有效性认识也逐步发展和深化，硬性内窥镜性能指标尤其是光学性能直接或间接地涉及患者的安全。不同的光学系统对光线的会聚和发散程度可能不同，也即屈光程度可能不同。表示这种屈光现象大小的单位是屈光度。屈光度又称折光度，是表示光学系统光焦度的单位，规定为在空气中，焦距为1m时的光焦度。
屈光度是硬性内窥镜的一个很重要的参数。对于硬性内窥镜而言，理想情况下，内窥镜出瞳端的出射光线为平行光；但实际情况下，出射光线会存在一定的扩散或者汇聚的现象。目前，世界上所有的内窥镜都或多或少的存在一定程度的屈光现象。这种屈光现象主要影响是每换一只镜子，都要从新调焦；且若用肉眼通过有屈光度的内窥镜观看目标时，会错误的感觉景物的远近，无法判断景物的实际距离，影响手术的进行，也增加了手术的风险；另外，屈光度的存在甚至会影响到装配时对于分辨率的调节是否正确和一致。对硬性内窥镜而言，屈光度产生的原因主要是装配误差。
目前，国内大多是关于眼镜或镜片屈光度的测量，对于硬性内窥镜屈光度的测量缺乏相关的研究；国际上屈光度的检测方法主要是：在被测内窥镜和目镜之间加上一个手动调焦装置，通过人眼观察，记录手动调焦装置上的数值，计算求出硬管内窥镜的屈光度。测量过程中主要通过人工检测，而由于人与人的视度不一致，造成测量的准确性低下，重复性差。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于液体透镜的硬性内窥镜屈光度的检测方法，可实现对不同种类、不同长度、不同视向角的硬性内窥镜屈光度的检测。
一种基于液体透镜的硬性内窥镜屈光度的检测方法，包括如下步骤：
步骤1、搭建检测系统：所述检测系统包括第一直线导轨、CCD摄像机、透镜、液体变焦透镜、转动平台、液晶屏以及第二直线导轨；
所述CCD摄像机、透镜、以及硬性内窥镜分别通过支架安装在第一直线导轨上；透镜位于CCD摄像机与硬性内窥镜之间，硬性内窥镜的出瞳端朝向透镜方向；所述液体变焦透镜定在硬性内窥镜的出瞳端；转动平台安装在第一直线导轨上，第二直线导轨固定在转动平台上，液晶屏安装在第二直线导轨上，硬性内窥镜的入瞳端朝向液晶屏；
步骤2、调整液晶屏、透镜、液体变焦透镜、硬性内窥镜和CCD摄像机的位置，尽量保证液晶屏、液体变焦透镜、硬性内窥镜、CCD摄像机和透镜共轴，同时使硬性内窥镜入瞳端与液晶屏垂直；
步骤3、移动第二直线导轨上的液晶屏，使液晶屏位于硬性内窥镜工作距离处；移动CCD摄像机，使其接收面位于所述透镜的焦平面上；
步骤4、点亮液晶屏，调节液晶屏亮度，保证足够的亮度，且不使CCD摄像机饱和；控制液晶屏显示圆斑状图像；
步骤5、调节液体变焦透镜的电压，不断改变液体变焦透镜的焦距，使得CCD摄像机接收的圆斑状图像尽量清晰；调节电压的同时，控制CCD摄像机连续采集硬性内窥镜出瞳端的图像；
步骤6、对CCD摄像机采集到的一系列图像分别进行预处理，具体为：将获得的图像转换成灰度图像，并绘制图像的直方图，找到图像的峰值，记录该峰值对应的灰度值，作为背景噪声值；根据获得的背景噪声值去除图像的背景噪声；然后对图像进行维纳滤波，进行去噪处理；
步骤7、对预处理后的各幅图像，选择其中圆斑成像的区域；进行二值化处理，将图像转换为二值化图像；
步骤8、根据步骤7获得的各幅二值化图像，计算二值化图像中圆斑的半径大小；
步骤9、针对步骤8中获得的所有二值化图像对应的圆斑半径，选择其中最小的圆斑半径，再根据该最小圆斑半径对应的液体变焦透镜4的焦距f，获得被测硬性内窥镜的屈光度D＝-1/f。
较佳的，所述检测系统置于暗室之中。
较佳的，在所述液晶屏的两侧及上方放置不透光挡板，减少硬性内窥镜视场之外的透射光的影响。
本发明具有如下有益效果：
(1)本发明的检测装置中的机械运动装置为电控装置，减少了人为的干预，提高了测量精度，自动化程度高；采用CCD成像并计算机显示，代替人眼直接通过内窥镜直接观察，避免观察疲劳，操作方便；
(2)本发明的检测装置中，通过改变液体变焦透镜电压进而改变液体变焦透镜的焦距来取代调焦透镜组，使硬性内窥镜的屈光度仅与液体变焦透镜的电压有关，操作简单，精度高，减少测量误差。
(3)本发明采用计算机处理采集到的图像，代替人眼判断图像清晰与否，智能化程度高，精度高，重复性好。
(4)本发明通过在暗室进行测试或者采用挡光板消除杂散光的影响，使得检测结果更加精确。
附图说明
图1为本发明硬性内窥镜屈光度检测装置的结构示意图；
图2为本发明硬性内窥镜屈光度检测方法流程图；
其中，1、第一直线导轨；2、CCD摄像机；3、透镜；4、液体变焦透镜；5、内窥镜支架；6、硬性内窥镜；7、转动平台；8、液晶屏；9、第二直线导轨。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
一种基于液体透镜的硬性内窥镜屈光度的检测方法，如图2所示，包括如下步骤：
步骤1、搭建检测系统：如图1所示，其中，检测系统包括第一直线导轨1、 CCD摄像机2、透镜3、液体变焦透镜4、转动平台7、液晶屏8以及第二直线导轨9；
所述CCD摄像机2、透镜3、以及硬性内窥镜6分别通过支架安装在第一直线导轨1上；透镜3位于CCD摄像机2与硬性内窥镜6之间，硬性内窥镜6的出瞳端朝向透镜3方向；所述液体变焦透镜4定在硬性内窥镜的出瞳端；转动平台7安装在第一直线导轨1上，第二直线导轨9固定在转动平台7上，液晶屏 8安装在第二直线导轨9上，硬性内窥镜的入瞳端朝向液晶屏8；
步骤2、调整液晶屏8、透镜3、液体变焦透镜4、硬性内窥镜和CCD摄像机2的位置，尽量保证液晶屏8、液体变焦透镜4、硬性内窥镜、CCD摄像机2 和透镜3共轴，同时使硬性内窥镜入瞳端与液晶屏8垂直；
步骤3、移动第二直线导轨9上的液晶屏8，使液晶屏8位于硬性内窥镜6 工作距离处；移动CCD摄像机2，使其接收面位于所述透镜3的焦平面上；
步骤4、点亮液晶屏8，调节液晶屏8亮度，保证足够的亮度，且不使CCD 摄像机2饱和；控制液晶屏8显示圆斑状图像；
步骤5、调节液体变焦透镜4的电压，不断改变液体变焦透镜4的焦距，使得CCD摄像机2接收的圆斑状图像尽量清晰；调节电压的同时，控制CCD摄像机2连续采集硬性内窥镜6出瞳端的图像；
步骤6、对CCD摄像机2采集到的一系列图像分别进行预处理，具体为：将获得的图像转换成灰度图像，并绘制图像的直方图，找到图像的峰值，记录该峰值对应的灰度值，作为背景噪声值；根据获得的背景噪声值去除图像的背景噪声；然后对图像进行维纳滤波，进行去噪处理；
步骤7、对预处理后的各幅图像，选择其中圆斑成像的区域；进行二值化处理，将图像转换为二值化图像；
步骤8、根据步骤7获得的各幅二值化图像，计算二值化图像中圆斑的半径大小；
步骤9、针对步骤8中获得的所有二值化图像对应的圆斑半径，由于圆斑半径最小时，成像最清晰，则选择其中最小的圆斑半径，再根据该最小圆斑半径对应的液体变焦透镜4的焦距f，获得被测硬性内窥镜的屈光度D＝-1/f。
测试过程中需要注意事项：
为了消除杂散光的影响，整个测试过程尽量在暗室中进行。另外，也可以采用一个限内窥镜视场大小的不透光挡板放在液晶屏8上，减少硬性内窥镜6 视场之外的透射光对测试的影响。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种基于液体透镜的硬性内窥镜屈光度的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、搭建检测系统：所述检测系统包括第一直线导轨(1)、CCD摄像机(2)、透镜(3)、液体变焦透镜(4)、转动平台(7)、液晶屏(8)以及第二直线导轨(9)；
所述CCD摄像机(2)、透镜(3)、以及硬性内窥镜(6)分别通过支架安装在第一直线导轨(1)上；透镜(3)位于CCD摄像机(2)与硬性内窥镜(6)之间，硬性内窥镜(6)的出瞳端朝向透镜(3)方向；所述液体变焦透镜(4)定在硬性内窥镜的出瞳端；转动平台(7)安装在第一直线导轨(1)上，第二直线导轨(9)固定在转动平台(7)上，液晶屏(8)安装在第二直线导轨(9)上，硬性内窥镜的入瞳端朝向液晶屏(8)；
步骤2、调整液晶屏(8)、透镜(3)、液体变焦透镜(4)、硬性内窥镜和CCD摄像机(2)的位置，尽量保证液晶屏(8)、液体变焦透镜(4)、硬性内窥镜、CCD摄像机(2)和透镜(3)共轴，同时使硬性内窥镜入瞳端与液晶屏(8)垂直；
步骤3、移动第二直线导轨(9)上的液晶屏(8)，使液晶屏(8)位于硬性内窥镜(6)工作距离处；移动CCD摄像机(2)，使其接收面位于所述透镜(3)的焦平面上；
步骤4、点亮液晶屏(8)，调节液晶屏(8)亮度，保证足够的亮度，且不使CCD摄像机(2)饱和；控制液晶屏(8)显示圆斑状图像；
步骤5、调节液体变焦透镜(4)的电压，不断改变液体变焦透镜(4)的焦距，使得CCD摄像机(2)接收的圆斑状图像尽量清晰；调节电压的同时，控制CCD摄像机(2)连续采集硬性内窥镜(6)出瞳端的图像；
步骤6、对CCD摄像机(2)采集到的一系列图像分别进行预处理，具体为：将获得的图像转换成灰度图像，并绘制图像的直方图，找到图像的峰值，记录该峰值对应的灰度值，作为背景噪声值；根据获得的背景噪声值去除图像的背景噪声；然后对图像进行维纳滤波，进行去噪处理；
步骤7、对预处理后的各幅图像，选择其中圆斑成像的区域；进行二值化处理，将图像转换为二值化图像；
步骤8、根据步骤7获得的各幅二值化图像，计算二值化图像中圆斑的半径大小；
步骤9、针对步骤8中获得的所有二值化图像对应的圆斑半径，选择其中最小的圆斑半径，再根据该最小圆斑半径对应的液体变焦透镜(4)的焦距f，获得被测硬性内窥镜的屈光度D＝-1/f。
2.如权利要求1所述的一种基于液体透镜的硬性内窥镜屈光度的检测方法，其特征在于，所述检测系统置于暗室之中。
3.如权利要求1所述的一种基于液体透镜的硬性内窥镜屈光度的检测方法，其特征在于，在所述液晶屏(8)的两侧及上方放置不透光挡板，减少硬性内窥镜视场之外的透射光的影响。
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