CN109729343B - 一种成像设备的帧率检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种成像设备的帧率检测方法，包括：定义图像数据采集区域，设置图像数据的采集时长和采集频率；连续获取并存储所述图像数据采集区域的多帧图像数据及对应的图像数据采集时刻，直至获得所述采集时长内的所有图像数据及图像数据采集时刻，根据所述所有图像数据获得总变化帧数和变化帧数变动总时长；根据总帧数和变化帧数变动总时长，计算成像设备的当次检测帧率，若当次检测帧率小于采集频率与小于1的正数的预设值的乘积，则输出该当次检测帧率值，完成帧率检测，否则，增大采集频率，并重新开始采集。本发明的方法自动调节采集频率，循环检测判断，一方面降低了对处理器资源的占用，另一方面保证了最终得到的帧率值的高准确度。

Description

一种成像设备的帧率检测方法

技术领域

本发明涉及成像设备技术领域，特别是涉及一种成像设备的帧率检测方法。

背景技术

现阶段，大量成像设备在不同的行业中都发挥着非常重要的作用，医学领域中的成像设备(如CT、MRI、超声、内镜、眼底)提供了器官或组织直观的影像，在疾病诊断中发挥着不可获缺的作用。在对运动明显的器官成像时，成像设备的帧率会严重影响成像效果。例如：使用共聚焦显微内镜观察胃粘膜组织细胞形态结构时，共聚焦显微内镜的帧率越高，所成图像中的运动伪影越少，同时单位时间内捕捉到的图像越多，能提供更多的有效数据，漏检的可能性越小。使用超声成像系统观察心脏瓣膜的运动时，超声成像系统的帧率越高，越能展示心脏瓣膜的真实运动状况，提供更准确的诊断信息。因此，帧率是成像设备尤其是医学成像设备性能的一个重要参数。评价成像设备性能时需要准确知晓设备的帧率，故而，成像设备的帧率检测极其重要。

综上，如何准确检测成像设备的帧率是迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种成像设备的帧率检测方法，能准确地检测成像设备的帧率。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种成像设备的帧率检测方法，包括：

S1、参数设置：定义图像数据采集区域，设置图像数据的采集时长和采集频率C；

S2、图像数据采集及处理：包括图像数据采集及存储、变化帧数确定及变化帧数变动总时长确定，所述图像数据采集及存储具体为：连续获取并存储所述图像数据采集区域的多帧图像数据及对应的图像数据采集时刻，直至获得所述采集时长内的所有图像数据及图像数据采集时刻；所述变化帧数确定具体为：根据所述所有图像数据中的变化帧数累加得到图像数据的总变化帧数M；所述变化帧数变动总时长确定具体为：根据变化帧数的第一次变化时刻T_s及最后一次变化时刻T_e获得所述所有图像数据中的变化帧数变动总时长T,所述变化帧数变动总时长T的计算公式为T＝Ts-Te；

S3、检测帧率确定：根据所述总变化帧数M和所述变化帧数变动总时长T，计算所述成像设备的当次检测帧率FR_tmp，所述当次检测帧率FR_tmp的计算公式为：FRtmp＝M/(Ts-Te)，若FR_tmp<μ*C，则输出该当次检测帧率FR_tmp，完成帧率检测，否则，返回所述步骤S1，增大所述采集频率C，其中，μ为大于0、小于1的预设系数值。

理论上，当设定的采集频率小于成像设备的真实帧率时，得到的检测帧率等于采集频率，即小于真实帧率。只有当设定的采集频率大于成像设备的真实帧率时，得到的检测帧率才会等于真实帧率。因此从理论上来说，通过设定异常大的采集频率就可以得到等于真实帧率的检测帧率，但实际情况是，帧率检测过程中，数据采集及处理和检测帧率确定的运行需要占用处理器资源，采集频率越大就会用更多的处理器资源，增加处理器的负担，进而影响成像设备的运行，降低成像设备的帧率，因此如果盲目地增大采集频率，实际获得的检测帧率将远小于真实帧率。综上，采集频率设置地过大、过小均会使得获得的检测帧率与真实帧率的误差较大。为了得到最接近成像设备真实帧率的检测帧率，需要尽量减少对处理器资源的占用，也就是使用尽量低的采集频率，但同时也要保证在此采集频率下检测帧率与真实帧率的误差较小。最合适的采集频率值是略大于真实帧率的数值，但在检测之前并不知道真实帧率，故而本发明提供的帧率检测方法是先设定一个较低的采集频率，得到检测帧率后通过判据(当前检测帧率FR_tmp是否小于μ*C)来确定本次检测是否成功。若否，增大采集频率，进行下一循环的判断，直到判断检测成功为止。因为检测成功时设定的采集频率略大于真实帧率，对处理器资源的占用较合理，因此得到的检测帧率与真实帧率最为接近，保证了检测结果的高准确度。

附图说明

图1为本发明提供的一种成像设备的帧率检测方法的流程图；

图2为判断相邻两次采集的屏幕图像数据I_k-1和I_k是否有变化的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，本发明提供一种成像设备的帧率检测方法，包括如下步骤：

S1、参数设置：定义图像数据采集区域，设置图像数据的采集时长和采集频率C；具体为：定义图像数据采集区域，设置定时器运行时长和中断时间间隔dT，则采集频率C＝1/dT，定时器运行时长即为采集时长；

S2、图像数据采集及处理：包括图像数据采集及存储、变化帧数确定及变化帧数变动总时长确定，所述图像数据采集及存储具体为：开启定时器后，定时器每间隔dT发出一次中断，中断发生后获取图像数据采集区域的图像数据和采集时刻，直到定时器运行结束自动关闭，采集数据完毕，即连续获取并存储所述图像数据采集区域的多帧图像数据及对应的图像数据采集时刻，直至获得所述采集时长内的所有图像数据{I₁,I₂,I₃,…,I_N}及图像数据采集时刻{T₁,T₂,T₃,…,T_N}；所述变化帧数确定具体为：根据所述所有图像数据中的变化帧数累加得到图像数据的总变化帧数M；所述变化帧数变动总时长确定具体为：根据变化帧数的第一次变化时刻T_s及最后一次变化时刻T_e获得所述所有图像数据中的变化帧数变动总时长T,所述变化帧数变动总时长T的计算公式为T＝Ts-Te；

S3、检测帧率确定：根据所述总变化帧数M和所述变化帧数变动总时长T，计算所述成像设备的当次检测帧率FR_tmp，所述当次检测帧率FR_tmp的计算公式为：FRtmp＝M/(Ts-Te)，若FR_tmp<μ*C，则输出该当次检测帧率FR_tmp，完成帧率检测，否则，返回所述步骤S1，增大所述采集频率C，重新设置定时器中断时间间隔dT，其中，μ为大于0、小于1的预设系数值。

为了使处理器资源的占用较合理，减少处理器因负载较重而对输出的检测帧率的准确性影响较大的问题，采用了从设置较小的采集频率开始测试，通过比较当次检测帧率FR_tmp是否小于μ*C来确定本次检测是否成功。若否，增大采集频率，进行下一循环的判断，直到判断检测成功为止。因为检测成功时设定的采集频率略大于真实帧率，对处理器资源的占用较合理，因此得到的检测帧率与真实帧率最为接近，保证了检测结果的高准确度。

在该帧率检测方法中，μ虽为一个大于0、小于1的预设系数值，但其设置也有一定的讲究，μ值越小，检测时间越长，检测成功时的采集频率越高，对成像设备的实际帧率影响越大，最后输出的检测帧率与真实帧率的误差也会较大；μ值越大，检测时间越短，检测成功时的采集频率越低，对成像设备的实际帧率影响越小，但是容易导致检测结果与真实值相差甚远。因此，μ的取值范围优选为：0.5＜＜μ＜＜1.0，一方面保证了循环次数在合理的范围内，减少了处理器工作资源的占用，另一方面，多次循环，保证了帧率检测的准确度。

进一步地，所述步骤S2中，先将图像数据采集及存储的步骤全部完成后再进行变化帧数确定及变化帧数变动总时长确定的步骤。这样操作可以进一步减轻某一时间段处理器资源占用较多的问题，从而降低由于处理器负担较重对成像设备的检测帧率的影响，进而进一步提高检测帧率的准确性。

进一步地，所述步骤S2中所有图像数据中的变化帧数累加的具体方法为：

S21、将变化帧数置零；

S22、按照图像数据获取的先后顺序，依次比较相邻的两帧图像数据是否有变化，若变化，则变化帧数加1，若无，则变化帧数不变，直至完成所有相邻的两帧图像数据的比较。具体为：相邻的两帧图像数据I_k-1和I_k(k>1，且k<＝N)，判断该相邻两帧图像数据是否有变化，存储该变化情况C_k，C_k为1表示该相邻两帧图像数据I_k-1和I_k有变化，C_k为0表示该相邻两次采集的屏幕图像数据I_k-1和I_k无变化；统计所有相邻两帧图像数据变化情况中有变化的总次数，即统计{C₂,C₃,…,C_N}中1出现的次数，作为总变化帧数M。

进一步地，所述步骤S2中第一次变化时刻T_s具体指变化帧数第一次发生变化时，相邻的两帧图像数据中的较晚获取的一帧图像数据的采集时刻；最后一次变化时刻T_e具体指变化帧数最后一次发生变化时，相邻的两帧图像数据中的较晚获取的一帧图像数据的采集时刻。具体为：找到所有相邻两帧图像数据变化情况中变化情况第一次为有变化，即{C₂,…,C_k1-1}均为0而C_k1为1，将该相邻两次采集时刻中的后一次，即T_k1,记为变化起始时刻T_s；找到所有相邻两帧图像数据变化情况中最后一次为有变化，即C_k2为1而{C_k2+1,…,C_N}均为0，将该相邻两次采集时刻中的后一次，即T_k2记为变化结束时刻T_e。

进一步地，如图2所示，S22中比较所述相邻的两帧图像数据I_k-1和I_k是否有变化的具体步骤包括：

S231、分别设定A分量的差值阈值为AT、R分量的差值阈值为RT、G分量的差值阈值为GT、B分量的差值阈值为BT；

S232、获取所述相邻的两帧图像数据中每一帧图像数据的A分量、R分量、G分量和B分量，比较所述相邻的两帧图像数据的对应分量的差值与其相对应分量的差值阈值的大小；具体为：取图像数据I_k-1的A分量A_k-1、R分量R_k-1、G分量G_k-1、B分量B_k-1；图像数据I_k的A分量A_k、R分量R_k、G分量G_k、B分量B_k；

S233、若至少一个分量的差值绝对值大于对应分量的差值阈值，则认为所述相邻的两帧图像数据有变化，若所有的分量的差值绝对值均不大于对应分量的差值阈值，则认为所述相邻的两帧图像数据无变化；具体为：判断|A _k-1-A_k|与AT的大小关系、|R _k-1-R_k|与RT的大小关系、|G _k-1-G_k|与GT的大小关系、|B _k-1-B_k|与BT的大小关系，根据二者的关系来判断所述相邻的两帧图像数据是否有变化。

进一步地，所述每一帧图像数据包括多个像素，像素总数计为Q，其中某一像素记为n，1＜＜n＜＜Q，所述步骤S232具体为：

S2321、从第一像素开始；即从n＝1开始；

S2322、获取所述相邻的两帧图像数据中每一帧图像数据的某一像素的A分量、R分量、G分量和B分量，判断所述相邻的两帧图像数据的某一像素A分量的差值是否大于A分量的差值阈值、R分量的差值是否大于R分量的差值阈值、G分量的差值是否大于G分量的差值阈值以及B量的差值是否大于B分量的差值阈值；具体为：图像数据I_k-1的第n个像素A分量A_k-1(n)、R分量R _k-1(n)、G分量G _k-1(n)、B分量B _k-1(n)，图像数据I_k的第n个像素A分量A_k(n)、R分量R_k(n)、G分量G_k(n)、B分量B_k(n)，判断|A_k-1(n)-A_k(n)|与AT的大小关系、|R _k-1(n)-R_k(n)|与RT的大小关系、|G _k-1(n)-G_k(n)|与GT的大小关系、|B _k-1(n)-B_k(n)|与BT的大小关系；

S2323、若所述像素的至少一个分量的差值绝对值大于对应分量的差值阈值，则认为至少一个分量的差值绝对值大于对应分量的差值阈值，直接进入步骤S233；若否，则返回步骤S2322进入下一像素的判断，直到完成所有像素的判断，若完成所有像素的判断后出现所有像素的所有分量的差值绝对值均不大于对应分量的差值阈值，则认为所有的分量的差值绝对值均不大于对应分量的差值阈值，进入步骤S233。

进一步地，所述步骤S3中增大所述采集频率C的具体方法为：所述采集频率C乘以一个大于1的值或加一个大于0的值。增大采集频率即可采用乘以一个大于1的值，也可采用加上一个大于0的值。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (7)

1.一种成像设备的帧率检测方法，其特征在于，包括：

S1、参数设置：定义图像数据采集区域，设置图像数据的采集时长和采集频率C；

S2、图像数据采集及处理：包括图像数据采集及存储、变化帧数确定及变化帧数变动总时长确定，所述图像数据采集及存储具体为：连续获取并存储所述图像数据采集区域的多帧图像数据及对应的图像数据采集时刻，直至获得所述采集时长内的所有图像数据及图像数据采集时刻；所述变化帧数确定具体为：根据所述所有图像数据中的变化帧数累加得到图像数据的总变化帧数M；所述变化帧数变动总时长确定具体为：根据变化帧数的第一次变化时刻T_s及最后一次变化时刻T_e获得所述所有图像数据中的变化帧数变动总时长T，所述变化帧数变动总时长T的计算公式为T＝Ts-Te；

S3、检测帧率确定：根据所述总变化帧数M和所述变化帧数变动总时长T，计算所述成像设备的当次检测帧率FR_tmp，所述当次检测帧率FR_tmp的计算公式为：FRtmp＝M/(Ts-Te)，若FR_tmp<μ*C，则输出该当次检测帧率FR_tmp，完成帧率检测，否则，返回所述步骤S1，增大所述采集频率C，其中，μ的取值范围为0.5<<μ<<1.0。

2.根据权利要求1所述的一种成像设备的帧率检测方法，其特征在于，所述步骤S2中，先将图像数据采集及存储的步骤全部完成后再进行变化帧数确定及变化帧数变动总时长确定的步骤。

3.根据权利要求1或2所述的一种成像设备的帧率检测方法，其特征在于，所述步骤S2中所有图像数据中的变化帧数累加的具体方法为：

S21、将变化帧数置零；

S22、按照图像数据获取的先后顺序，依次比较相邻的两帧图像数据是否有变化，若变化，则变化帧数加1，若无，则变化帧数不变，直至完成所有相邻的两帧图像数据的比较。

4.根据权利要求3所述的一种成像设备的帧率检测方法，其特征在于，所述步骤S2中第一次变化时刻T_s具体指变化帧数第一次发生变化时，相邻的两帧图像数据中的较晚获取的一帧图像数据的采集时刻；最后一次变化时刻T_e具体指变化帧数最后一次发生变化时，相邻的两帧图像数据中的较晚获取的一帧图像数据的采集时刻。

5.根据权利要求3所述的一种成像设备的帧率检测方法，其特征在于，所述步骤S22中比较所述相邻的两帧图像数据是否有变化的具体步骤包括：

S231、分别设定A分量的差值阈值、R分量的差值阈值、G分量的差值阈值和B分量的差值阈值；

S232、获取所述相邻的两帧图像数据中每一帧图像数据的A分量、R分量、G分量和B分量，比较所述相邻的两帧图像数据的对应分量的差值与其相对应分量的差值阈值的大小；

S233、若至少一个分量的差值绝对值大于对应分量的差值阈值，则认为所述相邻的两帧图像数据有变化，若所有的分量的差值绝对值均不大于对应分量的差值阈值，则认为所述相邻的两帧图像数据无变化。

6.根据权利要求5所述的一种成像设备的帧率检测方法，其特征在于，所述每一帧图像数据包括多个像素，所述步骤S232具体为：

S2321、从第一像素开始；

S2322、获取所述相邻的两帧图像数据中每一帧图像数据的某一像素的A分量、R分量、G分量和B分量，判断所述相邻的两帧图像数据的某一像素A分量的差值是否大于A分量的差值阈值、R分量的差值是否大于R分量的差值阈值、G分量的差值是否大于G分量的差值阈值以及B量的差值是否大于B分量的差值阈值；

S2323、若所述像素的至少一个分量的差值绝对值大于对应分量的差值阈值，则直接进入步骤S233；若否，则返回步骤S2322进入下一像素的判断，直到完成所有像素的判断后再进入步骤S233。

7.根据权利要求1至6任一项所述的一种成像设备的帧率检测方法，其特征在于，所述步骤S3中增大所述采集频率C的具体方法为：所述采集频率C乘以一个大于1的值或加一个大于0的值。

Images