CN115778294A - 一种内窥镜摄像系统的图像旋转摆正装置及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内窥镜摄像系统的图像旋转摆正装置及其应用方法，该装置包括一手柄主体，手柄主体内部设有控制电路板、减速电机、传动齿轮，控制电路板的输入端与控制面板的输入键电连接，控制电路板用于控制减速电机的正反转以及转动角度，减速电机的输出端连接有一电机齿轮，减速电机通过减速齿轮箱减速后带动其输出端的电机齿轮，从而带动传动齿轮，传动齿轮通过紧固螺栓带动调焦适配器及装配于调焦适配器上的内窥镜转动以实现图像的旋转及摆正。应用本发明可以解决现有技术中人力成本高、操作复杂、角度调整方法不方便、调整角度不够精细等问题，可以提升内窥镜摄像系统的自动化程度，减轻医护人员对器械的操作难度及工作量。

Description

一种内窥镜摄像系统的图像旋转摆正装置及其应用方法

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种内窥镜摄像系统的图像旋转摆正装置以及应用该装置的应用方法。

背景技术

内窥镜作为一种观测器件，方便工作人员观测设备内部结构。用户在不同的环境中使用内窥镜观察物体时，可能碰到物体不规则或者物体位置不一样，工作人员会根据物体实际位置情况来转动内窥镜。

目前的内窥镜摄像系统不具备自动调整观察角度或摆正影像方向的功能，医护人员为了对病灶处进行观察、识别定位或改变手术操作视野范围常需要用手转动内窥镜来改变影像的拍摄方向。

此种影像可视角度调整方法极不方便、操作流程繁琐，无法精细的调整角度且占用医护人员的双手资源。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种内窥镜摄像系统的图像旋转摆正装置及其方法，该装置和方法可以解决现有技术中人力成本高、操作复杂、角度调整方法不方便、调整角度不够精细等问题，主要用于内窥镜摄像系统中对病灶处影像观察角度进行旋转，以实现预期的观察方向或观察区域。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种内窥镜摄像系统的图像旋转摆正装置，包括：

一手柄主体，所述手柄主体与调焦适配器连接，在所述调焦适配器上装配有内窥镜，所述手柄主体表面设有一控制面板，用于接收按键输入信号，所述手柄主体内部设有控制电路板、减速电机、传动齿轮，所述控制电路板的输入端与所述控制面板的输入键电连接，所述控制电路板用于控制所述减速电机的正反转以及转动角度，所述减速电机的输出端连接有一电机齿轮，所述电机齿轮与所述传动齿轮相互啮合，所述传动齿轮通过紧固螺栓活动连接于所述调焦适配器；所述减速电机通过减速齿轮箱减速后带动其输出端的所述电机齿轮，从而带动所述传动齿轮，所述传动齿轮通过紧固螺栓带动所述调焦适配器及装配于所述调焦适配器上的内窥镜转动以实现图像的旋转及摆正。

进一步的方案是，所述控制面板的输入键用于接收方向按键信号，并基于所述方向按键信号触发生成一旋转控制指令发送至所述控制电路板，当所述控制电路板接收到所述旋转控制指令时，向所述减速电机输出转动控制信号，以控制所述减速电机的正反转以及转动角度示。

更进一步的方案是，所述手柄主体内部还设有一支撑架，在所述支撑架上设有所述减速电机，在所述支撑架的外侧面设有所述控制电路板，所述控制电路板外接一电源单元供电。

更进一步的方案是，所述传动齿轮内部设有螺纹孔，所述紧固螺栓通过螺纹安装在所述螺纹孔并延伸出所述螺纹孔与所述调焦适配器固定连接。

更进一步的方案是，所述传动齿轮内部至少设有两个沿所述传动齿轮周向设置的螺纹孔，至少两个所述紧固螺栓通过螺纹安装在对应的所述螺纹孔上并部分延伸出所述螺纹孔与所述调焦适配器固定连接。

更进一步的方案是，所述控制面板的输入键至少包括左方向键、右方向键，通过触碰左方向键或右方向键生成一左方向按键信号或右方向按键信号，并基于左方向按键信号或右方向按键信号触发生成一左旋转控制指令或右旋转控制指令发送至所述控制电路板。

一种内窥镜摄像系统的图像旋转摆正装置的应用方法，该方法应用于上述一种内窥镜摄像系统的图像旋转摆正装置进行摆正旋转，该方法包括以下步骤：

当控制电路板接收到来自控制面板的手柄方向按键提供的旋转指令后，向减速电机发送转动信号，减速电机经过前端变速箱减速后给电机齿轮提供旋转动力，由电机齿轮带动传动齿轮旋转，传动齿轮通过固定螺栓将转动力传递至用于驱动内窥镜的调焦适配器，从而带动内窥镜转动，以实现图像的旋转摆正功能。

根据本发明的一种内窥镜摄像系统的图像旋转摆正装置的应用方法，还执行：对内窥镜采集到的图像信息进行校正：

获取旋转摆正后的原始图像，确定原始图像的尺寸；对旋转摆正后的原始图像进行坐标变换，得到变换后的图像；根据原始图像去除变换后的图像的边界，得到有效范围图像；调整有效范围图像的尺寸，得到输出图像；所述输出图像为校正后的图像。

根据本发明的一种内窥镜摄像系统的图像旋转摆正装置的应用方法，根据原始图像的尺寸确定原始图像的有效尺寸；根据原始图像的有效尺寸确定原始图像的像素点的坐标值的取值范围；根据取值范围确定有效范围图像的像素点的坐标值的取值范围；根据有效范围图像的像素点的坐标值的取值范围，去除原图像的边界，得到有效范围图像。

由此可见，相比现有技术，本发明提供一种内窥镜摄像系统的图像旋转摆正装置和方法，相比较于传统的内窥镜手术中医生为了方便观察或定位常需要转动摄像系统上的内窥镜来实现图像的“摆正”，操作起来不方便，本发明为了达到使用方便操作简单释放医护人员双手的目的而开发影像自动旋转的装置，可以通过操作摄像系统手柄上的按钮来实现图像的摆正目的，仅仅通过单手操作手柄的左右方向按键就可以实现影像(观察角度)的旋转，达到使用方便操作简单释放医护人员双手的目的，从而提升内窥镜摄像系统的自动化程度，减轻医护人员对器械的操作难度及工作量。

因此，本发明解决了用手转动内窥镜来实现系统成像角度旋转或摆正的不便，可以提升术中图像摆正操作的便捷性、解放医护双手，释放医护资源。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明一种内窥镜摄像系统的图像旋转摆正装置实施例的结构示意图。

图2是本发明一种内窥镜摄像系统的图像旋转摆正装置实施例的剖视图。

图3是本发明一种内窥镜摄像系统的图像旋转摆正装置实施例的立体分解图。

具体实施方式

一种内窥镜摄像系统的图像旋转摆正装置实施例：

参见图1至图3，本发明提供的一种内窥镜摄像系统的图像旋转摆正装置，包括：

一手柄主体10，手柄主体10与调焦适配器6连接，在调焦适配器6上装配有内窥镜7，手柄主体10表面设有一控制面板20，用于接收按键输入信号，手柄主体10内部设有控制电路板1、减速电机2、传动齿轮5，控制电路板1的输入端与控制面板20的输入键3电连接，控制电路板1用于控制减速电机2的正反转以及转动角度，减速电机2的输出端连接有一电机齿轮4，电机齿轮4与传动齿轮5相互啮合，传动齿轮5通过紧固螺栓活动连接于调焦适配器6。

其中，减速电机2通过减速齿轮箱减速后带动其输出端的电机齿轮4，从而带动传动齿轮5，传动齿轮5通过紧固螺栓带动调焦适配器6及装配于调焦适配器6上的内窥镜7转动以实现图像的旋转及摆正。

在本实施例中，控制面板20的输入键3用于接收方向按键信号，并基于方向按键信号触发生成一旋转控制指令发送至控制电路板1，当控制电路板1接收到旋转控制指令时，向减速电机2输出转动控制信号，以控制减速电机2的正反转以及转动角度示。

在本实施例中，手柄主体10内部还设有一支撑架，在支撑架上设有减速电机2，在支撑架的外侧面设有控制电路板1，控制电路板1外接一电源单元供电。

在本实施例中，传动齿轮5内部设有螺纹孔，紧固螺栓通过螺纹安装在螺纹孔并延伸出螺纹孔与调焦适配器6固定连接。

在本实施例中，传动齿轮5内部至少设有两个沿传动齿轮5周向设置的螺纹孔，至少两个紧固螺栓通过螺纹安装在对应的螺纹孔上并部分延伸出螺纹孔与调焦适配器6固定连接。

在本实施例中，传动齿轮5安装在一固定架上，该固定架固定在手柄主体10上，并与调焦适配器6的固定架螺纹连接。

在本实施例中，控制面板20的输入键3至少包括左方向键、右方向键，通过触碰左方向键或右方向键生成一左方向按键信号或右方向按键信号，并基于左方向按键信号或右方向按键信号触发生成一左旋转控制指令或右旋转控制指令发送至控制电路板1。

一种内窥镜摄像系统的图像旋转摆正装置的应用方法实施例

一种内窥镜摄像系统的图像旋转摆正装置的应用方法，该方法应用于上述一种内窥镜摄像系统的图像旋转摆正装置进行摆正旋转，该方法包括以下步骤：

当控制电路板1接收到来自控制面板20的手柄方向按键提供的旋转指令后，向减速电机2发送转动信号，减速电机2经过前端变速箱减速后给电机齿轮4提供旋转动力，由电机齿轮4带动传动齿轮5旋转，传动齿轮5通过固定螺栓将转动力传递至用于驱动内窥镜7的调焦适配器6，从而带动内窥镜7转动，以实现图像的旋转摆正功能。

当用户通过触碰左方向键时，生成一左方向按键信号，控制面板基于左方向按键信号触发生成一左旋转控制指令发送至控制电路板1，控制电路板1向减速电机2发送左转动信号，减速电机2经过前端变速箱减速后给电机齿轮4提供旋转动力，由电机齿轮4带动传动齿轮5旋转，传动齿轮5通过固定螺栓将转动力传递至用于驱动内窥镜7的调焦适配器6，从而带动内窥镜7向左转动。

当用户通过触碰右方向键时，生成一右方向按键信号，控制面板基于右方向按键信号触发生成一右旋转控制指令发送至控制电路板1，控制电路板1向减速电机2发送右转动信号，减速电机2经过前端变速箱减速后给电机齿轮4提供旋转动力，由电机齿轮4带动传动齿轮5旋转，传动齿轮5通过固定螺栓将转动力传递至用于驱动内窥镜7的调焦适配器6，从而带动内窥镜7向右转动。

根据本发明的一种内窥镜摄像系统的图像旋转摆正装置的应用方法，还执行：

对内窥镜7采集到的图像信息进行校正：

获取旋转摆正后的原始图像，确定原始图像的尺寸；

对旋转摆正后的原始图像进行坐标变换，得到变换后的图像；

根据原始图像去除变换后的图像的边界，得到有效范围图像；

调整有效范围图像的尺寸，得到输出图像；输出图像为校正后的图像。

根据本发明的一种内窥镜摄像系统的图像旋转摆正装置的应用方法，上述根据原始图像去除变换后的图像的边界，得到有效范围图像，包括：

根据原始图像的尺寸确定原始图像的有效尺寸；

根据原始图像的有效尺寸确定原始图像的像素点的坐标值的取值范围；

根据取值范围确定有效范围图像的像素点的坐标值的取值范围；

根据有效范围图像的像素点的坐标值的取值范围，去除原图像的边界，得到有效范围图像。

在本实施例中，对旋转摆正后的原始图像进行坐标变换，得到变换后的图像，具体包括：

获取内窥镜7采集的原始图像以及旋转角度；对原始图像进行坐标变换，得到变换后的图像；根据原始图像去除变换后的图像的边界，得到有效范围图像；调整有效范围图像的尺寸，得到输出图像；输出图像为旋转矫校正后的图像。

可见，本发明还通过获取内窥镜7采集的原始图像的旋转角度，从内窥镜7的sensor获取图像数据，从内窥镜7的电子镜中的电位器直接获取旋转角度，基于坐标变换矩阵，对原始图像的像素点坐标进行坐标变换，得到变换后的图像的像素点坐标，即可以根据变换后的图像的像素点坐标得到变换后的图像；然后，根据原始图像去除变换后的图像的边界，得到有效范围图像；最后调整有效范围图像的尺寸，得到输出图像。

其中，内窥镜7与上位机电连接，用于采集图像并将图像发送给上位机，在内窥镜7转动摆正时，根据旋转角度并同步调整电位匹配的电位值，并发送给上位机；上位机根据电位值得到旋转角度，根据旋转角度对图像进行图像处理得到输出图像。因此，本发明还可以通过获取原始图像的旋转角度，对原始图像进行坐标变化，将内窥镜7采集的图像校正为未旋转的图像，从而实现了对原始图像进行正。

由此可见，相比现有技术，本发明提供一种内窥镜摄像系统的图像旋转摆正装置和方法，相比较于传统的内窥镜7手术中医生为了方便观察或定位常需要转动摄像系统上的内窥镜7来实现图像的“摆正”，操作起来不方便，本发明为了达到使用方便操作简单释放医护人员双手的目的而开发影像自动旋转的装置，可以通过操作摄像系统手柄上的按钮来实现图像的摆正目的，仅仅通过单手操作手柄的左右方向按键就可以实现影像(观察角度)的旋转，达到使用方便操作简单释放医护人员双手的目的，从而提升内窥镜摄像系统的自动化程度，减轻医护人员对器械的操作难度及工作量。

所以，本发明解决了用手转动内窥镜7来实现系统成像角度旋转或摆正的不便，可以提升术中图像摆正操作的便捷性、解放医护双手，释放医护资源。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种内窥镜摄像系统的图像旋转摆正装置，其特征在于，包括：

一手柄主体，所述手柄主体与调焦适配器连接，在所述调焦适配器上装配有内窥镜，所述手柄主体表面设有一控制面板，用于接收按键输入信号，所述手柄主体内部设有控制电路板、减速电机、传动齿轮，所述控制电路板的输入端与所述控制面板的输入键电连接，所述控制电路板用于控制所述减速电机的正反转以及转动角度，所述减速电机的输出端连接有一电机齿轮，所述电机齿轮与所述传动齿轮相互啮合，所述传动齿轮通过紧固螺栓活动连接于所述调焦适配器；

所述减速电机通过减速齿轮箱减速后带动其输出端的所述电机齿轮，从而带动所述传动齿轮，所述传动齿轮通过紧固螺栓带动所述调焦适配器及装配于所述调焦适配器上的内窥镜转动以实现图像的旋转及摆正。

2.根据权利要求1所述的内窥镜摄像系统的图像旋转摆正装置，其特征在于：

所述控制面板的输入键用于接收方向按键信号，并基于所述方向按键信号触发生成一旋转控制指令发送至所述控制电路板，当所述控制电路板接收到所述旋转控制指令时，向所述减速电机输出转动控制信号，以控制所述减速电机的正反转以及转动角度。

3.根据权利要求1所述的内窥镜摄像系统的图像旋转摆正装置，其特征在于：

所述手柄主体内部还设有一支撑架，在所述支撑架上设有所述减速电机，在所述支撑架的外侧面设有所述控制电路板，所述控制电路板外接一电源单元供电。

4.根据权利要求1所述的内窥镜摄像系统的图像旋转摆正装置，其特征在于：

所述传动齿轮内部设有螺纹孔，所述紧固螺栓通过螺纹安装在所述螺纹孔并延伸出所述螺纹孔与所述调焦适配器固定连接。

5.根据权利要求1所述的内窥镜摄像系统的图像旋转摆正装置，其特征在于：

所述传动齿轮内部至少设有两个沿所述传动齿轮周向设置的螺纹孔，至少两个所述紧固螺栓通过螺纹安装在对应的所述螺纹孔上并部分延伸出所述螺纹孔与所述调焦适配器固定连接。

6.根据权利要求1至5任一项所述的内窥镜摄像系统的图像旋转摆正装置，其特征在于：

所述控制面板的输入键至少包括左方向键、右方向键，通过触碰左方向键或右方向键生成一左方向按键信号或右方向按键信号，并基于左方向按键信号或右方向按键信号触发生成一左旋转控制指令或右旋转控制指令发送至所述控制电路板。

7.一种内窥镜摄像系统的图像旋转摆正装置的应用方法，其特征在于，该方法应用于如权利要求1至6任一项所述的一种内窥镜摄像系统的图像旋转摆正装置进行摆正旋转，该方法包括以下步骤：

当控制电路板接收到来自控制面板的手柄方向按键提供的旋转指令后，向减速电机发送转动信号，减速电机经过前端变速箱减速后给电机齿轮提供旋转动力，由电机齿轮带动传动齿轮旋转，传动齿轮通过固定螺栓将转动力传递至用于驱动内窥镜的调焦适配器，从而带动内窥镜转动，以实现图像的旋转摆正功能。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还执行：

对内窥镜采集到的图像信息进行校正：

获取旋转摆正后的原始图像，确定原始图像的尺寸；

对旋转摆正后的原始图像进行坐标变换，得到变换后的图像；

根据原始图像去除变换后的图像的边界，得到有效范围图像；

调整有效范围图像的尺寸，得到输出图像；所述输出图像为校正后的图像。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据原始图像去除变换后的图像的边界，得到有效范围图像，包括：

根据原始图像的尺寸确定原始图像的有效尺寸；

根据原始图像的有效尺寸确定原始图像的像素点的坐标值的取值范围；

根据取值范围确定有效范围图像的像素点的坐标值的取值范围；

根据有效范围图像的像素点的坐标值的取值范围，去除原图像的边界，得到有效范围图像。

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