CN112150955A - 应用于内视镜的显示校正系统及其校正方法 - Google Patents
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Abstract
一种应用于内视镜的显示校正系统，包括：色温卡，由24个不同颜色的色块组成；遮光筒，于筒状的第一面具有穿孔及在第二面具有观景框，且穿孔与观景框相连通；内视镜，至少具有插入部及控制部，插入部与控制部连接，插入部的一端具有镜头且套设于遮光筒的穿孔内并且使镜头朝向观景框设置，及控制部的一端具有影像讯号连接端，其中将套设在遮光筒的镜头透过观景框依序对准色温卡的色块以撷取色块的影像；显示器，具有撷取影像方框，用以显示由内视镜撷取到的色块的影像；以及显示校正装置，对由内视镜所传送的色块的影像讯号进行校正，使得在显示器上所显示的对应于电讯号的影像的色彩与色块的真实色彩相同。
Description
技术领域
本发明是涉及一种显示屏技术领域，特别是有关于应用于内视镜的显示校正系统其校正方法。
背景技术
在医疗诊断中，内视镜的出现是为了让医护人员可以透过伸入人体的镜头去观察人体内部器官是否有病兆。其中内视镜可以是胃镜、大肠镜、小肠镜及腹腔镜等，甚至连达文西微创手术系统都是运用伸入人体的镜体并且与外面的显示器连接，来进行手术。
由于人体内部是无光线，因此进入人体内的镜头需要有光源来照亮人体内部结构才可以进行观察，一般会在镜头上配置有自发光源，以便于让医护人员来观察，但是因为对焦、白平衡及/或光源等因素，往往医护人员所观看到的影像色彩与真实的色彩不一样，这样就有可能导致医护人员在病症上的误判及手术上的失误。
发明内容
根据现有技术的缺陷，本发明主要的目的在于提供一种应用于内视镜的显示校正系统及其校正方法，主要是为了解决内视镜由于对焦、白平衡及/ 或光源等因素造成传送至显示器所呈现的影像与真实色彩不同的技术问题。解决上述技术问题的手段则是透过内视镜对标准色卡撷取影像值，经过补偿、色域值运算之后，从显示器看到的色彩与真实色彩相同且符合标准规范，并且可以实时利用色卡与调校装置及内视镜做调校，将补偿值与参数值储存于显示器内，并且可以提供1组以上的数值以供切换使用。
本发明的另一目的是可以使用单一显示器来对应多个不同厂牌的内视镜，以解决在诊间摆设多台显示器的空间问题，并且可以只针对内视镜于显示器显示的色彩做调校，不需要同时对不同的显示器及不同的内视镜都要做调校以节省人力及时间。
本发明的又一目的在于其显示校正装置可以内建于显示器内或是独立于显示器外，而与各种厂牌的显示器连接。
根据上述目的，本发明提供一种应用于内视镜的显示校正系统包括:色温卡、遮光筒、显示器、以及显示校正装置，其中，色温卡由24个不同颜色的色块组成；遮光筒为筒状，于筒状的第一面具有穿孔及在第二面具有观景框，且该穿孔与该观景框相连通；内视镜，至少具有插入部及控制部，插入部与控制部连接，其中插入部的一端具有镜头且套设于遮光筒的穿孔内并且使镜头朝向观景框设置，及控制部的一端具有影像讯号连接端，其中将套设在遮光筒的镜头透过观景框依序对准色温卡的每一个色块以撷取每一个色块的每一个影像；显示器，具有显示影像方框，显示影像方框用以显示每一个色块的每一个影像；以及显示校正装置，具有影像校正模块，影像校正模块用以对由内视镜所传送的每一个色块的每一个影像讯号进行校正，其中影像校正模块包括:影像输入端，接收由内视镜的镜头所撷取的每一个色块的每一个影像的每一个影像讯号；微处理器，用以接收对应每一个影像讯号的电讯号并对电讯号进行运算；图像处理模块，接收运算后的电讯号，并对运算后的电讯号进行影像校正；以及影像输出端，与显示器连接，图像处理模块将过微处理器运算后的该电讯号执行校正，并由影像输出端输出至显示器，使得在显示器上所显示的对应于每一个电讯号的每一个影像的色彩与每一个色块的真实色彩相同。
附图说明
图1A是根据本发明所揭露的技术，表示外接式的显示校正装置分别与显示器及可输出影像的设备连接的示意图。
图1B是根据本发明所揭露的技术，表示内建于显示器的显示校正装置与可输出影像的设备连接的示意图。
图2是根据本发明所揭露的技术，表示应用于内视镜的显示校正系统的示意图。
图3是根据本发明所揭露的技术，表示显示校正装置的方块示意图。
图4是根据本发明所揭露的技术，表示内视镜的调校流程步骤示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术特征及优点，能更为相关技术领域人员所了 解，并得以实施本发明，在此配合所附的图式、具体阐明本发明的技术特征 与实施方式，并列举较佳实施例进一步说明。以下文中所对照的图式，为表 达与本发明特征有关的示意，并未亦不需要依据实际情形完整绘制。而关于 本案实施方式的说明中涉及本领域技术人员所熟知的技术内容，亦不再加以 陈述。
首先，请参考图1A。图1A表示外接式的显示校正装置分别与显示器及可输出影像的设备连接的示意图。在图1A中，外接式的显示校正装置30(以下则称为显示校正装置30)分别与可以输出影像的设备20及显示器10连接。其中，可以输出影像的设备20指的是可以撷取所观察的影像并且输出该影像的内视镜；显示器10可以是任何一家厂牌的显示器或是显像设备。
在本发明的实施例中，显示校正装置30可以利用有线的方式分别与显示器10及可输出影像的设备20连接。以有线为例，在显示校正装置30与可输出影像的设备20之间可以利用串行数字接口(SDI)、高画质多媒体接口(HDMI, high definition multimediainterface)、VGA端口或是显示端口(Display port)等连接通讯格式来彼此连接，因此在显示校正装置30的这一端的端口可以有多种连接端子让使用者来选择，以避免使用者在配对端口上的限制及选择的限制。而上述的连接方式为众所皆知的连接通讯格式不再此多加陈述。
在显示校正装置30与显示器10之间，同样可以利用上述端口来彼此连接，亦可以避免使用者在配对端口上的限制及选择的限制，并且提高使用者在使用上的选择性。
接着请参考图1B。图1B表示内建于显示器的显示校正装置与可输出影像的设备连接的示意图。在图1B中，显示校正装置30则是内建于显示器10 并且再与可输出影像的设备20连接，其中可输出影像的设备20及显示器10 与图1A所记载的技术内容相同，在此不再多加陈述，而在以下的具体实施例的说明中是以外接式的显示校正装置30来做说明，但对于内建在显示器10 的显示校正装置30都是相同的。另外，要再说明的是，在本发明的实施例中，可输出影像的设备20是特别指的是可以伸入人体，以观察人体的内部病灶的内视镜，其中内视镜可以是膀胱镜、胃镜、大肠镜、支气管镜或是腹腔镜。
接着，请参考图2。图2表示应用于内视镜的显示校正系统的示意图。在图2中，显示校正系统1至少包括显示器10、内视镜20、显示校正装置 30、遮光筒40及色温卡50，其中，显示校正装置30分别与显示器10及内视镜20连接，内视镜20由控制部210及插入部220组成，其中控制部210 的一端具有影像输出端2102与显示校正装置30连接，插入部220的一端具有镜头222用以观察及撷取对象(或物体)影像，在本发明中则是将具有镜头 222的插入部220伸入人体(未在图中表示)内，利用镜头222来观察人体内部的病灶：要说明的是，由于人体内部是没有任何灯光，伸入人体内的内视镜20的镜头222是藉由镜头222本身所提供的光源供镜头222来进行影像的观察及撷取。此外，内视镜22的详细结构和功能与现有技术的内视镜并无差异也并非本发明的技术重点，因此不针对内视镜20多加陈述。另外，显示校正系统1还包括遮光筒40，其为一圆柱筒状，于第一面上具有穿孔402于第二面具有观景窗(viewwindow)404，其穿孔402与观景窗404连通，此遮光筒40为黑色遮光筒，是当将内视镜20的镜头222套设于穿孔402且朝向观景窗404设置时，其套设在遮光筒40内的镜头222在后续的校正步骤中，可以模拟镜头222实际伸入人体内部无光源的环境仅靠内视镜20的自发光源照射欲观看的影像。
请继续参考图2。在本发明的显示校正系统1还包括色温卡50，其中色温卡50是由24个不同颜色的色块所组成。要说明的是，色温卡50是众多色彩中一系列经由科学配制的24个自然色，彩色、原色和灰度色块，这些色块大多代表自然物体例如人造皮肤、树叶和蓝天。由于它们代表各自对应物的色彩，并且以同样的方式反射所有可见光谱中的光，所以这些色块可在任何光源下与其代表的自然物体的色彩相匹配，同时还可用于任何色彩再现流程。色温卡50还可用于数字相机创建白平衡，以确以确保在任何光照条件下都可产生准确、均匀的中性白。这些色块不只是与它们对应物体的颜色相近，而且同时在可见光谱下会与它们反射出相同的光。因为这个独特的特性，色温卡50中的每一个色块在任何照明下，并且用任何颜色再生过程都会与其对应自然物体的颜色相配。
在本发明中，色温卡50中的24个色块501－524分别代表的颜色及、标准红绿蓝色彩色空间(sRGB，standard Red Green Blue，以下简称sRGB)及 Lab色彩空间(Lab colorspace)如表1所列:
表1
在表1中，L是带有维度，其表示亮度、a和b表示颜色对立维度，因此 Lab是基于非线性压缩的CIE XYZ色彩空间坐标。因此，在本发明中透过色温卡50提供一个比较客观的标准来帮助确定复制的颜色与真实的色彩之间的平衡，避免在各种的复制过程中，量测和分析颜色再生的差别的发生。
接着请参考图3。图3是根据本发明所揭露的技术，表示显示校正装置的方块示意图。在说明图3时，也同时配合图2一并说明。在图3中，显示校正装置30是用来将内视镜20所撷取的对象的影像讯号进行校正，其中显示校正装置30至少包括影像校正模块302、微处理器304、影像输入端306 及影像输出端308，影像校正模块302分别与影像输入端306、微处理器304 及影像输出端308连接，影像输入端306用以输入由内视镜22的镜头222 所撷取到的对象的影像讯号，影像校正模块302接收来自影像输入端306传送的对象影像讯号并对该影像讯号进行校正，微处理器304用以接收对由光传感器(未在图中表示)量测显示器10所得到的电讯号进行校正及运算，并将校正及运算后的电讯号透过影像校正模块302由影像输出端308输出至显示器10，由显示器10显示出由内视镜20撷取并经由显示校正装置30校正后的影像，供用户使用。在此要说明的是。上述所提到的光传感器可以是内建于显示校正装置30内或是内建于显示器10内。
如图3所示，影像校正模块302主要包括：色温卡原始数据撷取模块 (colorchecker original data catch)3022、第一3x3色温卡对应转换矩阵模块(3x3 colormapping_1 matrix)3024、第一色温卡调整数据撷取模块 (color checker adjusted datacatch_1)3026、第二3x3色温卡对应转换矩阵模块(3x3 color mapping_2 matrix)3028、第二色温卡调整数据撷取模块 (color checker adjusted data catch_2)3030、sRGB Gamma2.2校正模块 3032、3x3色域对应转换矩阵模块(3x3 Gamut mapping matrix)3034、反Gamma 校正模块3036及微处理器外部灵活总线(FB bus)3038，以下针对各个模块的功能(function)进行说明。
色温卡原始数据撷取模块3022：由图像处理模块302将欲撷取的影像值的原始影像放置在显示器10的撷取影像方框102内，用以对撷取影像方框 102内影像的16个像素的RGB值进行撷取，再计算此16个像素的RGB值的平均值，最后得到撷取影像的RGB值。而在本发明的实施例中，在色温卡50 撷取影像的过程中会依照色温卡50上的色块顺序由色块501依序撷取至色块 524以得到24个颜色的RGB值，其每一个颜色的色块501－524的R、G，B 各为8bits，因此一共有24个RGB值透过微处理器外部灵活总线3038传送至微处理器304。
第一3x3色彩对应转换矩阵模块3024:接收由微处理器304计算相对应于第一3x3对应转换矩所需要的系数值，并将这些系数值传送至图像处理模块302进行3x3运算处理。
其中，第一色温卡对应转换3x3矩阵系数值表示为[ARx,AGx,ABx]，式 (1)，此系数值是由色温卡原始数据撷取模块3022撷取色温卡50上的24个色块501-524所得到的RGB值，可以分别如下列式(2)－式(25)表示：
[AR1,AG1,AB1]，式(2)；
[AR2,AG2,AB2]，式(3)；
[AR3,AG3,AB3]，式(4)；
[AR4,AG4,AB4]，式(5)；
[AR5,AG5,AB5]，式(6)；
[AR6,AG6,AB6]，式(7)；
[AR7,AG7,AB7]，式(8)；
[AR8,AG8,AB8]，式(9)；
[AR9,AG9,AB9]，式(10)；
[AR10,AG10,AB10]，式(11)；
[AR11,AG11,AB11]，式(12)；
[AR12,AG12,AB12]，式(13)；
[AR13,AG13,AB13]，式(14)；
[AR14,AG14,AB14]，式(15)；
[AR15,AG15,AB15]，式(16)；
[AR16,AG16,AB16]，式(17)；
[AR17,AG17,AB17]，式(18)；
[AR18,AG18,AB18]，式(19)；
[AR19,AG19,AB19]，式(20)；
[AR20,AG20,AB20]，式(21)；
[AR21,AG21,AB21]，式(22)；
[AR22,AG22,AB22]，式(23)；
[AR23,AG23,AB23]，式(24)；以及
[AR24,AG24,AB24]，式(25)，
其中，式(1)中[ARx,AGx,ABx]的x为1至24，表示色温卡50上的每一个色块，因此，式(2)－式(25)分别表示待校正内视镜20所撷取色温卡的每一个色块501－524所得到的原始RGB值，因此，
[AR1,AG1,AB1]，式(2)，表示待校正内视镜20所撷取色块501(dark skin) 所得到的原始RGB值；
[AR2,AG2,AB2]，式(3)，表示待校正内视镜20撷取色块502(Light skin) 所得到的原始RGB值；
[AR3,AG3,AB3]，式(4)，表示待校正内视镜20撷取色块503(Blue sky) 所得到的原始RGB值；
[AR4,AG4,AB4]，式(5)，表示待校正内视镜20撷取色块504(Foliage color)所得到的原始RGB值；
[AR5,AG5,AB5]，式(6)，表示待校正内视镜20撷取色块505(Blue flower color)所得到的原始RGB值；
[AR6,AG6,AB6]，式(7)，表示待校正内视镜20撷取色块506(Bluish green color)所得到的原始RGB值；
[AR7,AG7,AB7]，式(8)，表示待校正内视镜20撷取色块507(Orange color)所得到的原始RGB值；
[AR8,AG8,AB8]，式(9)，表示待校正内视镜20撷取色块508(Purplish blue color)所得到的原始RGB值；
[AR9,AG9,AB9]，式(10)，表示待校正内视镜20撷取色块509(Moderate red color)所得到的原始RGB值；
[AR10,AG10,AB10]，式(11)，表示待校正内视镜20撷取色块510(Purple color)所得到的原始RGB值；
[AR11,AG11,AB11]，式(12)，表示待校正内视镜20撷取色块511(Yellow greencolor)所得到的原始RGB值；
[AR12,AG12,AB12]，式(13)，表示待校正内视镜20撷取色块512(Orange yellowcolor)所得到的原始RGB值；
[AR13,AG13,AB13]，式(14)，表示待校正内视镜20撷取色块513(Blue color)所得到的原始RGB值；
[AR14,AG14,AB14]，式(15)，表示待校正内视镜20撷取色块514(Green color)所得到的原始RGB值；
[AR15,AG15,AB15]，式(16)，表示待校正内视镜20撷取色块515(Red color) 所得到的原始RGB值；
[AR16,AG16,AB16]，式(17)，表示待校正内视镜20撷取色块516(Yellow color)所得到的原始RGB值；
[AR17,AG17,AB17]，式(18)，表示待校正内视镜20撷取色块517(Magenta color)所得到的原始RGB值；
[AR18,AG18,AB18]，式(19)，表示待校正内视镜20撷取色块518(Cyan color)所得到的原始RGB值；
[AR19,AG19,AB19]，式(20)，表示待校正内视镜20撷取色块519(White (.0.5)color)所得到的原始RGB值；
[AR20,AG20,AB20]，式(21)，表示待校正内视镜20撷取色块520(Neutral 8(.23)color)所得到的原始RGB值；
[AR21,AG21,AB21]，式(22)，表示待校正内视镜20撷取色块521(Neutral 6.5(.44)color)所得到的原始RGB值；
[AR22,AG22,AB22]，式(23)，表示待校正内视镜20撷取色块522(Neutral 5(.70))所得到的原始RGB值；
[AR23,AG23,AB23]，式(24)，表示待校正内视镜20撷取色块523(Neutral 3.5(.1.05)color)所得到的原始RGB值；以及
[AR24,AG24,AB24]，式(25)，表示待校正内视镜10撷取色块524(Black (1.50)color)所得到的原始RGB值。
接着，将色温卡50的24个色块501－524的RGB值由24x3的矩阵转为 A的转置矩阵，其式(26)及式(27)所表示：
接下来，将式(26)的A矩阵及式(27)的A转置矩阵相乘以得到式(28)的 B矩阵：
将上述得到的B矩阵，
计算其反矩阵
使得
将式(27)转置矩阵，
与色温卡50标准RGB值的24x3矩阵S24x3相乘，以得到矩阵C24x3，其中S24x3为
式(30)。因此，C24x3如下所示：
将上述
反矩阵(式(29))与上述得到的式(31)的C24x3矩阵相乘以得到D3x3矩阵：
将D3x3矩阵(式(32))转置，以得到
并令E3x3矩阵等于
转置矩阵，
因此，输出影像的RGB值O′RGB为E矩阵与输入影像的RGB值IRGB的乘积，其数学式表示为：
R′＝E11R+E12G+E13B，式(35)；
G′＝E21R+E22G+E23B，式(36)；以及
B′＝E31R+E32G+E33B，式(37)，
其中E11-E33分别为第一3x3对应转换矩所需要的9个系数值。
第一色温卡调整数据撷取模块3026：将经由第一3x3色彩对应转换矩阵模块3024处理后的影像值放置在显示器10的撷取影像方框102内，第一色温卡调整数据撷取模块3026用以针对在撷取影像方框102内的影像的16个像素的RGB值进行撷取，并再计算此16个像素的RGB值，并且求得其16个像素的RGB平均值，最后可以得到撷取影像RGB的值，因此在本发明中，在利用色温卡50撷取影像的过程中会得到24个颜色的RGB值并且将这24个颜色的RGB值传送至微处理器304。
第二3x3色温卡对应转换矩阵模块3028：由微处理器304计算相对应于第二3x3色温卡对应转换矩阵所需要的系数值，并将这些系数值传送至影像校正模块进行3x3运算处理。
第二色温卡对应转换3x3矩阵系数值如式(38)所表示，[A'R'x,A'G'x, A'B'x]，式(38)。此系数值是将内视镜20撷取到的色温卡50上的每一个色块501－524的影像将经过第一色温卡对应转换3x3矩阵所得到的RGB值再经由第二色温卡调整数据撷取模块3030进行运算，如下列式(39)－式(62)所表示：
[A'R'1,A'G'1,AB'1]，式(39)；
[A'R'2,A'G'2,A'B'2]，式(40)；
[A'R'3,A'G'3,A'B'3]，式(41)；
[A'R'4,A'G'4,A'B'4]，式(42)；
[A'R'5,A'G'5,A'B'5]，式(43)；
[A'R'6,A'G'6,A'B'6]，式(44)；
[A'R'7,A'G'7,A'B'7]，式(45)；
[A'R'8,A'G'8,A'B'8]，式(46)；
[A'R'9,A'G'9,A'B'9]，式(47)；
[A'R'10,A'G'10,A'B'10]，式(48)；
[A'R'11,A'G'11,A'B'11]，式(49)；
[A'R'12,A'G'12,A'B'12]，式(50)；
[A'R'13,A'G'13,A'B'13]，式(51)；
[A'R'14,A'G'14,A'B'14]，式(52)；
[A'R'15,A'G'15,A'B'15]，式(53)；
[A'R'16,A'G'16,A'B'16]，式(54)；
[A'R'17,A'G'17,A'B'17]，式(55)；
[A'R'18,A'G'18,A'B'18]，式(56)；
[A'R'19,A'G'19,A'B'19]，式(57)；
[A'R'20,A'G'20,A'B'20]，式(58)；
[A'R'21,A'G'21,A'B'21]，式(59)；
[A'R'22,A'G'22,A'B'22]，式(60)；
[A'R'23,A'G'23,A'B'23]，式(61)；以及
[A'R'24,A'G'24,A'B'24]，式(62)，其中，
[A'R'1,A'G'1,A'B'1]，式(39)，表示待校正的内视镜20撷取色块 501(Dark skincolor)经第一次3x3矩阵运算后所得到的RGB值；
[A'R'2,A'G'2,A'B'2]，式(40)，表示待校正的内视镜20撷取色块502 (Light skincolor)经第一次3x3矩阵运算后所得到的RGB值：
[A'R'3,A'G'3,A'B'3]，式(41)，表示待校正的内视镜20撷取色块 503(Blue skycolor)经第一次3x3矩阵运算后所得到的RGB值；
[A'R'4,A'G'4,A'B'4]，式(42)，表示待校正的内视镜20撷取色块504 (Foliagecolor)经第一次3x3矩阵运算后所得到的RGB值；
[A'R'5,A'G'5,A'B'5]，式(43)，表示待校正的内视镜20撷取色块505 (Blueflower color)经第一次3x3矩阵运算后所得到的RGB值；
[A'R'6,A'G'6,A'B'6]，式(44)，表示待校正的内视镜20撷取色块506 (Bluishgreen color)经第一次3x3矩阵运算后所得到的RGB值；
[A'R'7,A'G'7,A'B'7]，式(45)，表示待校正的内视镜20撷取色块507 (Orangecolor)经第一次3x3矩阵运算后所得到的RGB值；
[A'R'8,A'G'8,A'B'8]，式(46)，表示待校正的内视镜20撷取色块508 (Purplishblue color)经第一次3x3矩阵运算后所得到的RGB值；
[A'R'9,A'G'9,A'B'9]，式(47)，表示待校正的内视镜20撷取色块509 (Moderatered color)经第一次3x3矩阵运算后所得到的RGB值；
[A'R'10,A'G'10,A'B'10]，式(48)，表示待校正的内视镜20撷取色块 510(Purplecolor)经第一次3x3矩阵运算后所得到的RGB值；
[A'R'11,A'G'11,A'B'11]，式(49)，表示待校正的内视镜20撷取色块 511(Yellowgreen color)经第一次3x3矩阵运算后所得到的RGB值；
[A'R'12,A'G'12,A'B'12]，式(50)，表示待校正的内视镜20撷取色块 512(Orangeyellow color)经第一次3x3矩阵运算后所得到的RGB值；
[A'R'13,A'G'13,A'B'13]，式(51)，表示待校正的内视镜20撷取色块 513(Bluecolor)经第一次3x3矩阵运算后所得到的RGB值；
[A'R'14,A'G'14,A'B'14]，式(52)，表示待校正的内视镜20撷取色块 514(Greencolor)经第一次3x3矩阵运算后所得到的RGB值；
[A'R'15,A'G'15,A'B'15]，式(53)，表示待校正的内视镜20撷取色块 515(Redcolor)经第一次3x3矩阵运算后所得到的RGB值；
[A'R'16,A'G'16,A'B'16]，式(54)，表示待校正的内视镜20撷取色块 516(Yellowcolor)经第一次3x3矩阵运算后所得到的RGB值；
[A'R'17,A'G'17,A'B'17]，式(55)，表示待校正的内视镜20撷取色块 517(Magentacolor)经第一次3x3矩阵运算后所得到的RGB值；
[A'R'18,A'G'18,A'B'18]，式(56)，表示待校正的内视镜20撷取色块 518(Cyancolor)经第一次3x3矩阵运算后所得到的RGB值；
[A'R'19,A'G'19,A'B'19]，式(57)，表示待校正的内视镜20撷取色块 519(Whitecolor)经第一次3x3矩阵运算后所得到的RGB值；
[A'R'20,A'G'20,A'B'20]，式(58)，表示待校正的内视镜20撷取色块 520(Neutral8color)经第一次3x3矩阵运算后所得到的RGB值；
[A'R'21,A'G'21,A'B'21]，式(59)，表示待校正的内视镜20撷取色块 521(Neutral6.5color)经第一次3x3矩阵运算后所得到的RGB值；
[A'R'22,A'G'22,A'B'22]，式(60)，表示待校正的内视镜20撷取色块 522(Neutral5)经第一次3x3矩阵运算后所得到的RGB值；
[A'R'23,A'G'23,A'B'23]，式(61)，表示待校正的内视镜20撷取色块 523(Neutral3.5color)经第一次3x3矩阵运算后所得到的RGB值；以及
[A'R'24,A'G'24,A'B'24]，式(62)，表示待校正的内视镜20撷取色块524(Blackcolor)经第一次3x3矩阵运算后所得到的RGB值。
与前述相同，将上述24个色块501－524的R′、G′、B′值由A′24xz3矩阵转为A′T的转置矩阵，如式(63)及式(64)表示：
接下来，将A′24x3矩阵及
转置矩阵相乘以得到B′24x3矩阵：
将上述得到的B′24x3矩阵计算其反矩阵
将
转置矩阵
与色温卡50标准RGB值的24x3矩阵S24x3相乘，以得到矩阵C′3x3，其中S24x3与前述式(30)相同，
使得C′3x3如下表示：
将式(66)的
反矩阵与上述得到式(67)的C′3x3矩阵相乘以得到C′3x3矩阵。
根据上述，输出影像O″RGB的R″、G″及B″值可以由下列式(71)－式(73) 求得：
R″＝E′11R′+E′12G′+E′13B′，式(71)；
G″＝E′21R′+E′22G′+E′23B′，式(72)；以及
B″＝E′31R′+E′32G′+E′33B′，式(73)，其中E′11-E′33为第二色温卡对应转换3x3矩阵的系数值。
第二色温卡调整数据撷取模块3030：将先前通过第二3x3色温卡对应转换矩阵模块3028转换的影像值置放在撷取影像方框102内，第二色温卡调整数据撷取模块3030对撷取影像方框102内的每一个色块501－524的16个像素的RGB值进行撷取，再将此每一个色块501－524的16个像素的RGB值计算其平均值，最后可以得到欲撷取影像的RGB值，在本发明的实施例中，由第二色温卡调整数据撷取模块3030将色温卡50上24个色块501-524的RGB的平均值传送至微处理器304。
sRGB Gamma 2.2校正模块3032：用以对显示器10进行校正使其能符合 sRGBGamma 2.2标准，并且sRGB Gamma 2.2查找表传送至影像校正模块302。其中，sRGB Gamma2.2查找表值的计算方式如下：
sRGB的定义如式(74)所表示：
其中 i＝0,1,2,3…N-1：N为sRGB Gamma 2.2查找表的输入值；i为阶数；m 为Gamma值；D为深度。因此在本发明的实施例中，Gamma值为2.2、查找表的输入值为4096、深度D为16bits，故式(74)可以改写为：
反Gamma校正模块3036:由于显示器10通常带有一条非线性曲线Gamma，利用反Gamma校正模块3036将显示器10校正成线性的Gamma曲线，由微处理器304将反Gamma查找表传送至影像校正模块304。
首先，先计算色域对应转换3x3系数值：
线性变换公式定义如式(76)所示：
其中M为转换矩阵，R、G、B值经过正规化之后其在0-1之间，并且使得式(76)可以改写如式(77)－式(79)所列示：
SR＝XR+YR+ZR，式(77)；
SG＝XG+YG+ZG，式(78)；以及
SB＝XB+YB+ZB，式(79)。
因此，可以将式(77)-式(79)重新改写可以得到如式(80)所示：
将白色的R,G,B值为(4096,4096,4096)代入式(80)可以得到：
接着，根据sRGB规格定义：
(xR，yR)＝(0.6391，0.3392)，式(83)；
(xG，yG)＝(0.2718，0.6145)，式(84)；以及
(xB，yB)＝(0.1453，0.0585)，式(85)；
(XK，YK，ZK)＝(0，0，0)，式(86)；
(XW，YW，ZW)＝(0.9504，1.0，1.0889)，式(87)，将式(83)－式(87)代入式(82)可以得到：
接下来量测显示器10的面板的R、G、B三原色与全黑及全白的RGB值之后代入式(76)可以计算出显示器10的面板的转换矩阵Mpanel：
将式(89)及式(90)合并之后可以得到：
将式(91)调整可以得到如式 (92)所示：
因此可以得到色彩转换矩阵：
另外，输出的RGB值，O″″RGB：
首先计算反Gamma查找表值。在本发明的实施例中使用查找表的输入值为4096笔，深度D为16bits。接着，量测显示器10的面板原生(native)灰阶亮度，并且以内插的方式进行2D＝65536笔的亮度参考表，其中最暗阶的亮度为Lmin、最亮阶为Lmax，因此可以得到反Gamma查找表各阶目标亮度，其计算公式可以如下表示:
其中i＝0,1,2,3…,N-1，当i＝0 时，则Li＝0。
接着再从亮度参考表中找出最接近各阶目标亮度值的索引值，并填入反 Gamma查找表中，即可以完成反Gamma查找表。
最后由显示器10显示出影像是透过已经校正的内视镜所撷取的影像。在此，当执行色温卡校正选择时，会将上述的反Gamma查找表以及O″″RGB值可以得到最后输出至显示器10的影像O″″′RGB。
微处理外部灵活总线3038：微处理外部灵活总线3038的一端与微控制器304连接，其另一端分别与色温卡原始数据撷取模块3022、第一3x3色温卡对应转换矩阵模块3024、第一色温卡整数据撷取模块3026、第二3x3色温卡对应转换矩阵模块3028、第二色温卡调整数据撷取模块3030、sRGB Gamma 2.2校正模块3032、3x3色域对应转换矩阵模块3034、反Gamma校正模块 3036连接，用以将微控制器304处理后的电讯号传送至图像处理模块302中的各个模块来进行运送及处理。
接着请继续参考图3。微处理器304用以接收由光传感器传送的电讯号，其中此电讯号是由光传感器的收光面对着显示器10的正中央，即对准撷取影像方块102，用以撷取在撷取影像方块102内的光讯号，然后将此光讯号转换成的电讯号。在本发明的实施例中，微控制器304至少包括动作控制模块(action controller)3042以及调校控制模块(calibration controller)3044，其中动作控制模块3042用以接收外部输入指令，并且进行动作指令的下达及控制影像校正装置30的自我调校流程，在此，外部输入指令是由用户透过外部装置(未在图中表示)例如键盘，当动作控制模块 3042接收到由外部装置所输入的外部输入指令之后，即会根据外部输入指令进行动作指令的下达及控制影像校正装置30的自我调校流程。
又，调校控制模块(calibration controller)3044至少包括计算函数模块(calculation function module)30442以及补偿函数模块(compensate function)30444。计算函数模块30442是将前述的电讯号进行Gamma校正曲线函数运算、色温函数运算以及3x3色域对应转换矩阵参数运算，在此对电讯号进行Gamma校正曲线函数运算、色温函数运算以及色域对应转换矩阵参数运算的目的是为了要将显示器10的上述Gamma校正曲线、色温以及色域等数值对应要输出在显示器10上的影像讯号的Gamma校正曲线、色温以及色域。
补偿函数模块30444是用来对该电讯号进行均匀补偿运算及反Gamma校正(De-Gamma correction)运算，同样的，补偿函数模块30444是将上述电讯号进行均匀补偿运算及进行反Gamma校正运算，使得显示器10的亮度及色度的均匀度可以与要输出在显示器10的影像讯号的均匀度相互对应；同时，电讯号中的非线性曲线校正成Gamma曲线之后能与由反Gamma校正单元3036 所校正的线性的Gamma曲线匹配。
因此，根据以上所述，针对总线传输数据，在影像校正模块302内的各个模块3022-3036与微处理器外部灵活总线3038及微处理器304之间的数据传输做进一步的说明：色温卡原始RGB资料(catch color checker 24 card original RGB data)由色温卡原始数据撷取模块3022撷取色温卡50的每一个色块501－524的RGB值各8bits，因为色温卡50有24个色块501-524因此共有24个RGB值，然后将这24个RGB值传送至微处理器304，即如图3 中由色温卡原始数据撷取模块3022与微处理器外部灵活总线3038之间的箭头方向。第一色温卡对应转换3x3矩阵系数值(color mapping_1 3x3 coefficient value)是由微处理器304的调校控制模块3044计算色温卡50 的第一相对应3x3矩阵的函数，其共有9个值，微处理器304将这9个值透过微处理器外部灵活总线3038传送至影像校正模块302中的第一3x3色温卡对应转换矩阵模块3024。第一色温卡调整RGB数据(catch color checker 24 cardadjusted_1 RGB data)是经由第一色温卡调整数据撷取模块3026撷取经过第一3x3色温卡对应转换矩阵模块3024运算的24个色块501-524的RGB 值，其中R、G、B值各为8bits，因此，色温卡50有24个RGB值(因有24 个色块501－524)，并且透过微处理器外部灵活总线3038将这24个RGB值传送至微处理器304。第二3x3色温卡对应转换矩阵系数值(color mapping_23x3 coefficient value)是由微处理器304中的调校控制模块3044计算色温卡50的第二相对应3x3矩阵的函数，其共有9个值，由微处理器304计算相应第二3x3色温卡对应转换矩阵模块3028所须要的系数，然后将这些系数传送至第二3x3色温卡对应转换矩阵模块3028进行处理。第二色温卡调整RGB 数据是由影像校正模块302中的第二色温卡调整数据撷取模块3030撷取经过第二3x3矩阵运算的色温卡50的24色块501-524的RGB值，其中每一个色块501－524的RGB值分别为8bits，共有24个RGB值并且由影像校正模块 302中的第二色温卡调整数据撷取模块3030透过微处理器外部灵活总线3038 传送至微处理器304。sRGB Gamma查找表(sRGB Gamma table value)是由微处理器304的调校控制模块3044对显示器10的面板进行Gamma 2.2的调校，产生Gamma 2.2查找表，其中Gamma 2.2查找表包含有R、G、B三个查找表值、分别为4096个12bits的调校值，而微处理器304将Gamma 2.2查找表透过微处理器外部灵活总线3038传送至影像校正模块304的sRGB Gamma 2.2 校正模块3032予以储存。色域对应转换3x3系数值(Gamut mapping 3x3 coefficient value)是由微处理器304的调校控制模块3044计算显示器10 的面板的色域，使其能够符合sRGB色域标准相对应3x3矩阵的函数，其共有 9个系数值，而微处理器304透过微处理器外部灵活总线3038传送至影像校正模块302的3x3色域对应转换矩阵模块3034。反Gamma查找表(De Gamma table value)是由微处理器304的调校控制模块3044对显示器10的面板进行反Gamma的调校，并产生反Gamma查找表(De Gamma table)，其中反Gamma 查找表包含有R、G、B个三查找表值，分别为4096个12bits的调校值，微处理器304将反Gamma查找表透过微处理器外部灵活总线3038传送至影像校正模块302的反Gamma校正模块3036。色温卡校正选择(color cardcalibration select)透过内视镜校正，可以校正一支以上的内视镜参数，即不同厂牌、不同型号的内视镜20，并且将每一支内视镜20的校正参数存放在显示器10的储存设备(未在图中表示)内，当显示器10与此厂牌的内视镜 20连接时，可以直接由储存于显示器10内的内视镜调校值来选择对应的内视镜20。
因此，根据上述，本发明的内视镜的调校流程步骤请参考图4。在陈述图4的步骤流程的同时，也一并配合图1及图3。在图4中，步骤60：将内视镜与具有显示校正装置的显示器或是透过外接式的显示校正装置与显示器连接。于此步骤中，当欲校正的内视镜20与显示器10连接时，可以由显示器10看到由内视镜20的镜头222所观察到而收进来的影像。接着，步骤62：将内视镜的镜头套设于遮光筒内用以模拟内视镜在人体内的收光环境。于此步骤中，将内视镜20的插入部220一端的镜头222套设在遮光筒40内，并且将镜头222要观测物体的那一端要朝向遮光筒40的观景窗404，并且要确认没有任何的光源进入遮光筒40内，而在校正内视镜20光源是由内视镜20 的自发光源提供，因此内视镜20的镜头222可以透过遮光筒40的观景窗404 来摄取对象的影像。要说明的是，对象指的是色温卡50上每一个色块501－ 524的影像，而一般内视镜20在使用时所观察的对象则是人体内部的病灶。
接下来，步骤64：提供24色的色温卡并将套设在遮光筒的观景窗对准色温卡的每一个色块上方，以撷取每一个色块的RGB值。此步骤即为启动色温卡校正流程，在此步骤中，先将遮光筒放置在色温卡的色块501上方，使得显示器10可以观看到此色块501并且会在显示器10的讯息窗口上显示该色块501的相关讯息。此外，在显示器10上所显示的色块501的相关讯息是由内视镜20的镜头222所撷取到该色块501的RGB值，例如:501表示第一个色块即如表1中的“Dark skin”，其R值为115、G值为50、B值为64，并由外接装置例如键盘(未在图中表示)按下确定键，则显示器10的讯息会移动到502:R、G、B、此时再将套设有内视镜20的镜头222的遮光筒40移动至色块502，同样的，显示器10的画面会显示该色块502的影像并撷取该色块502的RGB值，并由键盘按下确定键，则显示器10的屏幕上的讯息会再移动至下一个色块503，并且重复上述动作，直到第24块色块524完成影像的 RGB值撷取为止。
步骤66：将光传感器的收光面放置于显示器的画面的正中央用以撷取在撷取影像方框中的影像。在此步骤中，将内建于显示器10的光传感器或是设置在显示校正装置30内的光传感器的收光面放置在显示器10的画面的正中央的撷取影像方框102，用以感测经由内视镜20的镜头所撷取到的色温卡50 的色块501－524的光讯号，并且将每一个色卡501－524的光讯号转换成电讯号。
步骤68：由影像校正模块送出测试画面至显示器，依序在显示器的画面的正中央位置显示出撷取影像方框内的影像为全白画面、全黑画面、全红画面、全绿画面及全蓝画面。在此步骤中，先由影像校正模块302送出测试画面至显示器10，使得在显示器10的正中央的撷取影像方框102可以显示出影像校正模块302所传送的影像画面，若为全白画面则RGB值为(4096,4096, 4096)，并同时6确定光传感器的收光面置放于此方块前，则此时撷取影像方框102内的影像值会由全黑画面，其RGB值为(0,0,0)陆续往上增加RGB 值，因此RGB值会由RGB(0,0,0)增加至RGB(64,64,64)，RGB(128,128, 128)....RGB(4096,4096,4096)为白色64阶变化。红色64阶变化则是由 RGB(0,0,0)，RGB(64,0,0)，RGB(128,0,0)....直到RGB(4096,0, 0)；绿色64阶变化则是由RGB(0,0,0)，RGB(0,64,0)，RGB(0,128, 0)....RGB(0,4096,0)；蓝色64阶变化则是由RGB(0,0,0)，RGB(0,0, 64)，RGB(0,0,128)....RGB(0,0,4096)，并重复步骤64-步骤68直至色温卡50的每一个色块501－524都完成量测才结束，以完成内视镜20 的校正流程。
接着，步骤70：微处理器运算出影像校正模块所需要的函数值、补偿值及查找表值。在此步骤中，微处理器304中的调校控制模块3044来运算出第一色温卡对应转换3x3矩阵系数值、第二色温卡对应转换3x3矩阵系数值、 sRGB Gamma查找表、色域对应转换3x3系数值及反Gamma查找表。
于步骤72：当执行色温卡校正选择时，微处理器运算后所得到的函数值、补偿值及查找表值传送至影像校正模块，使得显示器呈现的影像是经过内视镜校正完成的影像。
以上所述仅为本发明之较佳实施例，并非用以限定本发明之权利范围；同时以上的描述，对于相关技术领域之专门人士应可明了及实施，因此其他未脱离本发明所揭示之精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在申请专利范围中。
Claims (10)
1.一种应用于内视镜的显示校正系统，其特征在于，包括：
色温卡，由24个不同颜色的色块组成；
遮光筒，为筒状，于所述筒状的第一面具有穿孔及在第二面具有观景框，且所述穿孔与所述观景框相连通；
所述内视镜，至少具有插入部及控制部，所述插入部与所述控制部连接，其中所述插入部的一端具有镜头且套设于所述遮光筒的所述穿孔内并且使所述镜头朝向所述观景框设置，及所述控制部的一端具有影像讯号连接端，其中将套设在所述遮光筒的所述镜头透过所述观景框依序对准所述色温卡的各所述色块以撷取各所述色块的影像；
显示器，具有显示影像方框，所述显示影像方框用以显示各所述色块的各所述影像；以及
显示校正装置，具有影像校正模块，所述影像校正模块用以对由所述内视镜所传送的各所述色块的各所述影像讯号进行校正，其中所述影像校正模块包括:
影像输入端，接收由所述内视镜的所述镜头所撷取的各所述色块的各所述影像的所述所述影像讯号；
微处理器，用以接收对应各所述影像讯号的电讯号并对所述电讯号进行运算；
图像处理模块，接收经运算后的所述电讯号，并对所述电讯号进行影像校正；以及
影像输出端，与所述显示器连接，所述图像处理模块将过所述微处理器运算后的所述电讯号执行校正，并由所述影像输出端输出至所述显示器，使得在所述显示器上所显示的对应于各所述电讯号的各所述影像的色彩与各所述色块的真实色彩相同。
2.如权利要求1所述的显示校正系统，其特征在于，所述遮光筒为黑色遮光筒。
3.如权利要求1所述的的显示校正系统，其特征在于，所述内视镜可以是膀胱镜、胃镜、大肠镜、支气管镜或腹腔镜，用以伸入人体以观察所述人体的内部病灶。
4.如权利要求1所述的显示校正系统，其特征在于，所述微处理器包括动作控制器、调校控制器、计算函数单元及补偿函数单元。
5.如权利要求4所述的显示校正系统，其特征在于，所述动作控制器用以接收来自用户的键盘的操作、动作指令的下达及控制自动自我调校流程顺序。
6.如权利要求4所述的显示校正系统，其特征在于，所述计算函数单元是将所述接收值进行Gamma校正曲线函数运算、色温函数运算及3x3色域对应转换矩阵参数运算。
7.如权利要求4所述的显示校正系统，其特征在于，所述补偿函数单元是将所述接收值做亮度及色度均匀补偿函数及反Gamma校正运算。
8.如权利要求4所述的显示校正系统，其特征在于，所述接收值是由具有收光面的光传感器对准所述显示器的所述显示影像方框量测得到。
9.如权利要求8所述的显示校正系统，其特征在于，所述光传感器还包括对准于所述显示器的所述显示影像方框用以撷取在所述显示影像方框内的各所述色块的各所述影像的各所述影像讯号。
10.如权利要求8或9所述的显示校正系统，其特征在于，所述光传感器可以设置于所述显示器内或是设置于所述显示校正装置内。
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