CN113796819A - 便携式全自动医用硬性内窥镜光学性能校准装置及方法 - Google Patents
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Abstract
便携式全自动医用硬性内窥镜光学性能校准装置及方法,属于光学性能校准技术领域,为了解决现有技术存在的问题,广色域OLED显示屏设置在电控直线导轨一上,电控直线导轨一设置在角度编码器转台上;角度编码器转台设置在电控直线导轨二上;电控直线导轨一、角度编码器和电控直线导轨二分别与计算机连接;待测硬性内窥镜和4K高清适配器镜头分别安装在电控直线导轨二的上,且待测硬性内窥镜与4K高清适配器镜头同轴设置;成像及图像采集CMOS单元设置在4K高清适配器镜头的一端,且与计算机连接;该装置可在医疗机构现场,分析医用硬管内窥镜视场角、分辨率、几何畸变、色彩还原能力、光效、照明和光学传递函数等多项光学参数的方法。
Description
技术领域
本发明涉及光学性能校准技术领域,特别是涉及一种便携式全自动医用硬性内窥镜光学性能校准装置及方法。
背景技术
微创手术相较于传统手术,具有创伤小、疼痛轻、恢复快的优点,被应用于如脑外、泌尿外科、骨科等各科手术中,是21世纪外科发展的主要方向之一。内窥镜作为微创手术中必备的医疗器械,得到了大范围的推广使用。其光学性能的好坏直接影响了医疗检查手术的安全性和可靠性,然而其中的各种光学镜片都是非常脆弱的,在各种消毒、使用过程中会极易损坏,出现模糊、黑点、甚至无法看见图像等情况,不能将病区的真实情况反映出来,给手术造成极大的困扰,同时增加了手术的危险性。随着国内生产制造水平的不断提高,国家不断加大对于优秀国产医疗器械的政策扶持力度,未来国产医疗器械的崛起是必然趋势,首要任务便是国产硬管内窥镜取代外资品牌。但在实际大规模生产中,国产硬管内窥镜质量检测方法主要通过人工检测,操作繁琐,检测装置繁多,误差较大。这极大的限制了大规模生产中的品质把控问题,消费者对于产品品质抱有怀疑态度,严重阻碍了国产内窥镜品牌打开市场。所以各级医院规定内窥镜采购和日常保养维修中要依照标准对内窥镜进行光学性能检测,以保障手术的精确性和安全性。
中国专利公开号为“CN201911076197.6”,专利名称为“一种医用内窥镜光学性能检测系统”,该系统包括医疗硬管内窥镜;成像系统,成像系统的信号接口连接内窥镜的目镜接口;冷光源,冷光源的光源接口连接内窥镜的导光束接口;连接装置,连接装置包括基座、滑动座,用于固定内窥镜的固定装置以及角度调节装置,角度调节装置包括调节内窥镜角度的第一角度调节装置、调节测标板角度的第二角度调节装置、实现第一、第二角度调节装置同步连动的联动机构以及微调联动机构的转动的角度细调结构。该专利使用的均是专用靶标版,在校准硬性内窥镜不同参数时,只能手动更换不同靶,并再次重新手动调整内窥镜或靶标位置,系统体积笨重,人为因素影响较大,无法实现便携化和自动化校准,从而影响了校准效率和精度。
发明内容
本发明为了解决现有技术存在的系统体积笨重,人为因素影响较大,无法实现便携化和自动化校准,从而影响了校准效率和精度的问题,提出一种便携式全自动医用硬性内窥镜光学性能校准装置及方法。
本发明解决技术问题的技术方案:
一种便携式全自动医用硬性内窥镜光学性能校准装置,其特征是,该装置包括广色域OLED显示屏、4K高清适配器镜头、成像及图像采集CMOS单元、计算机、电控直线导轨一、角度编码器和电控直线导轨二;
所述广色域OLED显示屏设置在电控直线导轨一上,所述电控直线导轨一设置在角度编码器转台上,用于调整广色域OLED显示屏的初始位置和角度;角度编码器转台设置在电控直线导轨二上;电控直线导轨一、角度编码器和电控直线导轨二分别与计算机连接;
待测硬性内窥镜和4K高清适配器镜头分别安装在电控直线导轨二的上,且待测硬性内窥镜与4K高清适配器镜头同轴设置;成像及图像采集CMOS单元设置在4K高清适配器镜头的一端,且与计算机连接;计算机用于处理采集到的图像,快速计算测量参数。
所述广色域OLED显示屏作为目标发生器,可显示标准白靶标、畸变靶标、分辨率靶标、对比度测试靶标和视场角、视向角测试靶标和MTF靶标。
所述4K高清适配器镜头针对待测硬性内窥镜光学特性、广色域OLED显示屏和成像及图像采集CMOS单元特性进行研制,满足现场条件下对于待测硬性内窥镜的良好光学特性匹配。
所述成像及图像采集CMOS单元采用COMS传感器,将经4K高清适配器镜头的图像显示于计算机的屏幕上,放大观察。
当应用该装置测量综合光效和色彩还原度时,将广色域OLED显示屏置换为综合光效及色彩还原模块,该模块由医用标准冷光源和标准色板组成,安装于电控直线导轨一上。
一种便携式全自动医用硬性内窥镜光学性能校准方法,包括以下步骤:
步骤一、将待测硬性内窥镜安装至电控直线导轨二的固定器上,该固定器可根据待测硬性内窥镜的直径大小自动适配并夹紧,使其稳定可靠的固定于电控直线导轨二上,便于后续调节;
步骤二、将4K高清适配器镜头安装在电控直线导轨二的固定器上,且待测硬性内窥镜与4K高清适配器镜头同轴设置;
步骤三、将广色域OLED显示屏安装在电控直线导轨一上,将电控直线导轨一安装在角度编码器转台上,用于调整广色域OLED显示屏的初始位置和角度;将角度编码器转台安装在电控直线导轨二上;电控直线导轨一、角度编码器和电控直线导轨二分别与计算机连接;
步骤四、通过计算机控制电控直线导轨一、角度编码器和电控直线导轨二,对待测硬性内窥镜的安装距离和安装角度进行调整,使其成像通过成像及图像采集CMOS单元传到计算机,使图像中心处于计算机屏幕的中心位置;
步骤五、在计算机上输入待测硬性内窥镜的标称光学参数;通过计算机分别对待测硬性内窥镜的视场角、视向角、分辨率、几何畸变、色彩还原能力、综合光效、照明性能和光学传递函进行校准;
步骤六、校准完成后,输出相应的校准记录并生成校准报告。
本发明的有益效果:
1、本发明研制了一套专用OLED显示屏作为目标发生器,可显示标准白靶标、畸变靶标、分辨率靶标、对比度测试靶标和视场角、视向角测试靶标和MTF靶标,将复杂的靶标置换集成到高精度专用OLED显示屏上,实现了现场便携式校准内窥镜的功能,同时配合4K高清适配器显示系统,不仅可以较传统的检测设备取得更好的校准精度,也可以实现自动化目标识别、计算和误差分析功能;
2、本发明研制了一套专用4K高清视频校准系统,其由4K高清适配器镜头、图像采集CMOS单元和广色域OLED显示屏组成。该系统针对被测内窥镜光学特性和专用广色域OLED显示屏的光学特性进行优化开发,实现图像信号高精度采集和显示的同时,对整个装置进行了集约化开发,使得该系统可满足现场便携式校准的需求;
3、本发明研制针对医用硬性内窥镜视场角、分辨率、几何畸变、色彩还原能力、光效、照明和光学传递函数等光学参数的专用综合校准软件系统,其基于图像处理计算机、电控直线导轨及角度编码器等,可实时自动调整硬性光学内窥镜的初始位置和偏转角度的微调;同时,该软件集成了图像自动识别、自动调整计算、滤波和拟合算法等功能,实现了现场条件下的高精度自动化校准。
该装置可在医疗机构现场,分析医用硬管内窥镜视场角、分辨率、几何畸变、色彩还原能力、光效、照明和光学传递函数等多项光学参数的方法。相较于国外同类方法,其各项性能更为稳定靠,可以帮助医疗机构完成医用硬性内窥镜安装验收、年度计量质控、预防性维修、维修后性能评估工作,降低运营成本。
附图说明
图1为本发明一种便携式全自动医用硬性内窥镜光学性能校准装置示意图;
图中:1、广色域OLED显示屏;2、待测硬性内窥镜;3、4K高清适配器镜头;4、图像采集CMOS单元;5、计算机;6-、电控直线导轨一;7、角度编码器;8、电控直线导轨二。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
如图1所示,一种便携式全自动医用硬性内窥镜光学性能校准装置,该装置包括广色域OLED显示屏1、4K高清适配器镜头3、成像及图像采集CMOS单元4、图像处理计算机5、电控直线导轨一6、角度编码器7和电控直线导轨二8。
所述广色域OLED显示屏1设置在电控直线导轨一6上,所述电控直线导轨一6设置在角度编码器7转台上,用于调整广色域OLED显示屏1的初始位置和角度;角度编码器7转台设置在电控直线导轨二8上;电控直线导轨一6、角度编码器7和电控直线导轨二8分别与计算机5连接。
待测硬性内窥镜2和4K高清适配器镜头3分别安装在电控直线导轨二8的上,且待测硬性内窥镜2与4K高清适配器镜头3同轴设置。成像及图像采集CMOS单元4设置在4K高清适配器镜头3的一端,且与图像处理计算机5连接;计算机5用于处理采集到的图像,快速计算测量参数。
所述广色域OLED显示屏1作为目标发生器,可显示标准白靶标、畸变靶标、分辨率靶标、对比度测试靶标和视场角、视向角测试靶标和MTF靶标。
所述4K高清适配器镜头3针对待测硬性内窥镜2光学特性、广色域OLED显示屏1和成像及图像采集CMOS单元4特性进行研制,满足现场条件下对于待测硬性内窥镜2的良好光学特性匹配。
所述成像及图像采集CMOS单元4采用COMS,将经4K高清适配器镜头3的图像显示于图像处理计算机5的屏幕,放大观察。
所述图像处理计算机5用于处理采集到的图像,快速计算测量参数。
当应用该装置测量综合光效和色彩还原度时,将广色域OLED显示屏1置换为综合光效及色彩还原模块。该模块由医用标准冷光源和标准色板组成,安装于电控直线导轨一6上,可以检测医用硬性内窥镜的综合光效和色彩还原能力。
一种便携式全自动医用硬性内窥镜光学性能校准方法,包括以下步骤:
步骤一、将待测硬性内窥镜2安装至电控直线导轨二8的固定器上,该固定器可根据待测硬性内窥镜2的直径大小自动适配并夹紧,使其稳定可靠的固定于电控直线导轨二8上,便于后续调节;
步骤二、将4K高清适配器镜头3安装在电控直线导轨二8的固定器上,且待测硬性内窥镜2与4K高清适配器镜头3同轴设置;
步骤三、将广色域OLED显示屏1安装在电控直线导轨一6上,将电控直线导轨一6安装在角度编码器7转台上,用于调整广色域OLED显示屏1的初始位置和角度;将角度编码器7转台安装在电控直线导轨二8上;电控直线导轨一6、角度编码器7和电控直线导轨二8分别与计算机5连接;
步骤四、通过计算机5控制电控直线导轨一6、角度编码器7和电控直线导轨二8,对待测硬性内窥镜2的安装距离和安装角度进行调整,使其成像通过成像及图像采集CMOS单元4传到计算机5,使图像中心处于计算机5屏幕的中心位置;
步骤五、在计算机5上输入待测硬性内窥镜2的标称光学参数;通过计算机5分别对待测硬性内窥镜2的视场角、视向角、分辨率、几何畸变、色彩还原能力、综合光效、照明性能和光学传递函进行校准;
步骤六、校准完成后,输出相应的校准记录并生成校准报告。
本发明应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.便携式全自动医用硬性内窥镜光学性能校准装置,其特征是,该装置包括广色域OLED显示屏(1)、4K高清适配器镜头(3)、成像及图像采集CMOS单元(4)、计算机(5)、电控直线导轨一(6)、角度编码器(7)和电控直线导轨二(8);
所述广色域OLED显示屏(1)设置在电控直线导轨一(6)上,所述电控直线导轨一(6)设置在角度编码器(7)转台上,用于调整广色域OLED显示屏(1)的初始位置和角度;角度编码器(7)转台设置在电控直线导轨二(8)上;电控直线导轨一(6)、角度编码器(7)和电控直线导轨二(8)分别与计算机(5)连接;
待测硬性内窥镜(2)和4K高清适配器镜头(3)分别安装在电控直线导轨二(8)的上,且待测硬性内窥镜(2)与4K高清适配器镜头(3)同轴设置;成像及图像采集CMOS单元(4)设置在4K高清适配器镜头(3)的一端,且与计算机(5)连接;计算机(5)用于处理采集到的图像,快速计算测量参数。
2.根据权利要求1所述的便携式全自动医用硬性内窥镜光学性能校准装置,其特征在于,所述广色域OLED显示屏(1)作为目标发生器,显示标准白靶标、畸变靶标、分辨率靶标、对比度测试靶标和视场角、视向角测试靶标和MTF靶标。
3.根据权利要求1所述的便携式全自动医用硬性内窥镜光学性能校准装置,其特征在于,所述4K高清适配器镜头(3)针对待测硬性内窥镜(2)光学特性、广色域OLED显示屏(1)和成像及图像采集CMOS单元(4)特性进行研制,满足现场条件下对于待测硬性内窥镜(2)的良好光学特性匹配。
4.根据权利要求1所述的便携式全自动医用硬性内窥镜光学性能校准装置,其特征在于,所述成像及图像采集CMOS单元(4)采用COMS传感器,将经4K高清适配器镜头(3)的图像显示于计算机(5)的屏幕上,放大观察。
5.根据权利要求1所述的便携式全自动医用硬性内窥镜光学性能校准装置,其特征在于,当应用该装置测量综合光效和色彩还原度时,将广色域OLED显示屏(1)置换为综合光效及色彩还原模块,该模块由医用标准冷光源和标准色板组成,安装于电控直线导轨一(6)上。
6.便携式全自动医用硬性内窥镜光学性能校准方法,其特征是,该方法包括以下步骤:
步骤一、将待测硬性内窥镜(2)安装至电控直线导轨二(8)的固定器上,该固定器可根据待测硬性内窥镜(2)的直径大小自动适配并夹紧,使其稳定可靠的固定于电控直线导轨二(8)上,便于后续调节;
步骤二、将4K高清适配器镜头(3)安装在电控直线导轨二(8)的固定器上,且待测硬性内窥镜(2)与4K高清适配器镜头(3)同轴设置;
步骤三、将广色域OLED显示屏(1)安装在电控直线导轨一(6)上,将电控直线导轨一(6)安装在角度编码器(7)转台上,用于调整广色域OLED显示屏(1)的初始位置和角度;将角度编码器(7)转台安装在电控直线导轨二(8)上;电控直线导轨一(6)、角度编码器(7)和电控直线导轨二(8)分别与计算机(5)连接;
步骤四、通过计算机(5)控制电控直线导轨一(6)、角度编码器(7)和电控直线导轨二(8),对待测硬性内窥镜(2)的安装距离和安装角度进行调整,使其成像通过成像及图像采集CMOS单元(4)传到计算机(5),使图像中心处于计算机(5)屏幕的中心位置;
步骤五、在计算机(5)上输入待测硬性内窥镜(2)的标称光学参数;通过计算机(5)分别对待测硬性内窥镜(2)的视场角、视向角、分辨率、几何畸变、色彩还原能力、综合光效、照明性能和光学传递函进行校准;
步骤六、校准完成后,输出相应的校准记录并生成校准报告。
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