CN115868915A - 一种多摄像头电子腹腔镜和图像处理器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多摄像头电子腹腔镜和图像处理器，涉及腹腔镜技术领域。本发明包括多个摄像头，多个摄像头呈不同角度的安装在插入管的端部；方向选择部分，方向选择部分用于切换显示屏上显示的各摄像头的图像；本发明通过在插入管的设置有至少两个摄像头，且多个摄像头的角度不同，通过图像处理器将多个摄像头的画面予以拼接，也即能看到多个摄像头所呈现的展示画面，医生在使用此腹腔镜时不再需要旋转腹腔镜，满足外科手术中观看不同位置视野的需求，而且，能够看到更大视野的同时减少了弯曲的操作需求。

Description

一种多摄像头电子腹腔镜和图像处理器

技术领域

本发明属于腹腔镜技术领域，特别是涉及一种多摄像头电子腹腔镜和图像处理器。

背景技术

电子腹腔镜是硬质工作端部前端装置有电子CCD/CMOS处理芯片的腹腔镜，是进行腹部外科手术的核心器械，电子腹腔镜连接有摄像主机、内镜监视器和冷光源主机，腹腔镜视向角有零度和30度等，以30度应用最多，医生可以通过旋转和/或摆动30度镜体以在腹腔内更大范围观察，由于现有方案中多采用单个摄像头拍摄，医生只能观察前向约90度很小的一片区域。在观察不同区域时保持画面水平位置基本不变，即上腹部图像要始终保持在图像的上方，否则很容易让医生感觉上下颠倒。

现有技术中，如采用单senor(传感器)+上下左右弯曲机构，通过绳索牵拉改变摄像头的朝向来拍摄不同区域；但是，由于镜体结构设计复杂，且前端有一段可以弯曲的部分严重影响内窥镜的寿命，且灭菌处理方式受限；还如，中国专利CN105338883A提供的用于刚性联接的图像传感器可进行图像旋转的内窥镜式装置和系统，采用30度镜体+机构旋转，通过旋转手柄上的转轮带动镜管和镜管上的镜头转动，以观察不同区域，但是镜体结构设计复杂，手术中旋转转盘操作不方便，同样该设计使得镜体寿命缩短；再如，采用30度镜体+传感器(参考视频链接https://www.karlstorz.com/de/de/qrvideo.htm？vid＝6255403286001&ur l＝telepresence&d＝HM&s＝TP&uok＝1&src＝QR)，通过手柄内置传感器，捕获镜体的转角，图像处理主机根据转角信息实时调整捕获的图像角度，实现观察不同区域，但是，该方案在镜体旋转过程中，内窥镜上的角度传感器实时把镜体旋转的角度传送给图像处理装置，图像处理装置根据收到的角度信息裁剪校正图像，此时画面会被裁剪小影响手术观察视野的需求。

也即，公知的，在旋转镜体的过程中应当同时保持画面上下不颠倒不倾斜，但是如上所述的现有技术中的解决方式，一是以机械方式解决，二是通过在内窥镜手柄增加角度传感器的方式解决，第一种方式机械结构复杂，而且这种设计对内窥镜的使用时长和灭菌等都带来很大挑战。第二种设计除了增加传感器的成本之外，旋转校正的过程中裁剪了部分画面，即通过牺牲画面大小的方式保证画面水平的参见视频。

因此，本申请提供一种多摄像头电子腹腔镜和图像处理器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多摄像头电子腹腔镜和图像处理器，通过在插入管的前端设置多个不同角度的摄像头，图像处理器将多个摄像头的画面予以拼接，满足外科手术中观看不同位置视野的需求，而且，能够看到更大视野的同时减少了弯曲的操作需求，解决了现有的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

作为本发明提供的第一个方面，本发明为一种多摄像头电子腹腔镜和图像处理器，包括：

插入管，所述插入管为硬质管体；

多个摄像头，多个所述摄像头呈不同角度的安装在插入管的端部，以拍摄不同角度的图像；

方向选择部分，所述方向选择部分用于切换显示屏上显示的各摄像头的图像；医生在使用次腹腔镜时不再需要旋转腹腔镜；

多个所述摄像头被设置为：每相邻两个摄像头拍摄的画面的边缘部分重合，满足外科手术中观看不同位置视野的需求，而且，能够看到更大视野的同时减少了弯曲的操作需求。

进一步地，还包括设置于插入管后端的操作部分，所述方向选择部分安装在操作部分上。

进一步地，所述插入管的端部设有多个不同角度的切面，每一所述摄像头安装在一个切面上。

进一步地，所述摄像头为两个，两个所述摄像头均相对所述插入管的轴线呈45度设置。

进一步地，所述摄像头的画面比例为16：9，两个所述摄像头的画面叠加后画面比例为32：9。

进一步地，所述插入管的操作摆动方向垂直于两个所述摄像头的连接线。

进一步地，所述摄像头为3-6个。

进一步地，所述摄像头为5个，所述插入管的前端设置有5个用于安装摄像头的切面，5个切面分别为位于插入管的前端的一个顶面及与顶面相邻的四个侧面，每个所述侧面上设置有一个所述摄像头，所述顶面上设置有一个所述摄像头。

作为本发明提供的第二个方面，本发明为一种图像处理器，所述图像处理器用于对第一个方面提供的电子腹腔镜采集的多摄像头的画面进行拼接处理得到空间完整画面。

本发明具有以下有益效果：

本发明的电子腹腔镜插入管的设置有至少两个摄像头，且多个摄像头的角度不同，通过图像处理器将多个摄像头的画面予以拼接，也即能看到多个摄像头所呈现的展示画面，医生在使用此腹腔镜时不再需要旋转腹腔镜，满足外科手术中观看不同位置视野的需求，而且，能够看到更大视野的同时减少了弯曲的操作需求。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的电子腹腔镜的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的电子腹腔镜的插入管结构示意图；

图3为本发明实施例四提供的电子腹腔镜的插入管结构示意图；

附图标记说明：

1、操作部分；2、插入管；3、摄像头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“顶”、“内”、“倾斜”、“侧”、“端”、“阵列”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明为一种多摄像头电子腹腔镜和图像处理器，包括：用于进入人体的插入管2和操作部分1，所述插入管2的前端设置有至少两个摄像头3，图像处理器用于对第一个方面提供的电子腹腔镜采集的多摄像头的画面进行拼接处理得到空间完整画面，方向选择部分用于切换显示屏上显示的各摄像头的图像；医生在使用次腹腔镜时不再需要旋转腹腔镜。

实施例一：

请参阅图1-2所示，作为本发明提供的一个实施例，优选的，电子腹腔镜包括用于进入人体的插入管2和操作部分1，插入管2用于插入人体，操作部分1用于控制插入管2以及获取相应的检测信息，此为现有技术，不赘述。本实施例中，优选的，插入管2的前端也即先进入人体的一端阵列设置有至少两个摄像头3，设置多个摄像头3能够获取更大范围的图像，如此消除插入管2的旋转操作，对应的省掉了现有技术中复杂的旋转控制设计。

作为本发明提供的一个实施例，优选的，分为多摄像头3拼接和多摄像头3切换两类，多摄像头3拼接指的是将多个摄像头3拍摄的照片拼接起来形成一个整体的照片以获取一个大范围的图像，如插入管2的前端阵列设置有两个摄像头3，两个摄像头3在水平方向上并列设置，如此可以获取水平方向上更大范围的图像。

作为本发明提供的一个实施例，优选的，两个摄像头3与插入管2的轴线呈倾斜角度布置，如呈45度布置，这里倾斜指的是两个摄像头3都不是平直朝前的，如此两个摄像头3就拍摄的画面就至少有部分不重合，假设每个摄像头3能够拍摄前方与自身中心轴线呈90夹角大的范围的图像，两个摄像头3则最多能够拍摄180度的图像了，多个摄像头3不同角度的布置获取更大范围的图像为现有技术，对应的图像拼接技术也是现有技术，本发明不赘述。

作为本发明提供的一个实施例，优选的，设置两个摄像头3的效果最多为两个摄像头3能看到的画面是一个摄像头3画面的两倍，在手术时能帮助医生能看到更多的画面，此角度大小视手术需要而定，以捕获大范围的画面，例如两个摄像头3呈60度(两个摄像头3与插入管2的中心轴线的夹角各为30度)且两个摄像头3拍摄的图像为16：9布置时，两个所述摄像头3可以捕捉到电子腹腔镜前端水平方向120度范围的最大的约32：9的画面。

作为本发明提供的一个实施例，优选的，在仅仅为了避免插入管2旋转这个功能上，可以将插入管2配置为能够摆动的结构，如可以为可弯曲蛇骨，如能够上下摆动或者左右摆动，如此在两个摄像头3整体获取一个较大宽度或高度的图像时，上下摆动或者左右摆动即可获取完整的视野范围。

作为本发明提供的一个实施例，优选的，可弯曲蛇骨通过钢丝绳牵引，钢丝绳运动带动插入管2上下摆动或者左右摆动，如此可通过钢丝绳的牵引来调节摄像头3所看到的画面。这里现有技术为了获得更大范围的图像，需要牵引摄像头3进行任意方向的转动，其依靠插入管2内的多根钢丝绳来实现，但是在本实施例中，由于宽度方向或者高度方向具有了非常大范围的画面，那么宽度方向或者高度方向上摄像头3就无需摆动了，仅需通过摄像头3进行垂直于两个摄像头3连接线方向的摆动，也即对于32：9的画面，仅需摆动提升比例为9的方向的画面，这样摄像头3就无需旋转了。

作为本发明提供的一个实施例，优选的，当为两个摄像头时，插入管的远端包括两个切面(倾斜面)，两个切面的一侧对接，两个切面关于对接线对称，每个切面上各设置有一个摄像头，切面构成了清晰的图像分野和参考点，让医生很清楚这是哪一侧的图像，而且，两个摄像头的视野范围不仅分割清楚，斜面还具有导向效果，降低病患痛苦程度。

实施例二：

作为本发明提供的一个实施例，优选的，可以设置更多的摄像头3来进一步省掉可弯曲蛇骨，如插入管2的前端设置有棱锥台，所述棱锥台的每个侧面上各设置有一个所述摄像头3，如三棱锥台、四棱锥台乃至五棱锥台、六棱锥台，对应的具有3-6个摄像头3，这里如前面不同的是，可以拼接更多的画面，画面拼接是现有技术，不赘述。但是带来了另外一个好处，甚至于连电子腹腔镜的摆动调节功能也可以去掉，因为凭借多个摄像头3尤其是四个以上的摄像头3已经可以实现360方向的全部覆盖了，无需电子腹腔镜自身进行摆动和旋转了。

实施例三：

本发明提供的另一个实施例中，基于实施例二，如上所述的可以为多摄像头3切换，此时至少需要三个摄像头3，三个摄像头3的布置方式为：插入管2上有一个朝向正前方以及相对两侧各一个，多作为本发明提供的一个实施例，优选的，摄像头3切换：各个摄像头3拍摄的图像并不拼接，而是医护人员直接选择观看那个摄像头3，保证多个摄像头3能够完整覆盖待检测的空间即可，某种程度上，甚至单一位置可以不全部覆盖，插入管2的往复进出能够保证多个摄像头3实现对检测空间的全部覆盖即可。此时所述插入管2可以为硬质管体，完全不需要旋转或者摆动。

实施例四：

作为本发明提供的一个实施例，优选的，基于实施例二，如图3所示，所述插入管2的前端具有多个侧面，每个侧面上设置有一个所述摄像头3。如所述插入管2的前端包括四个侧面以及一个顶面，每个所述侧面上设置有一个所述摄像头3，所述顶面上也设置有一个所述摄像头3。

作为本发明提供的一个实施例，优选的，所述方向选择部分为选择按钮，即：所述操作部分1包括选择按钮，所述选择按钮用于切换显示屏上显示的各摄像头3的图像，如此基于实际需求选择观看哪个摄像头3的图像即可。

本发明实施例提供的一种电子腹腔镜，所述电子腹腔镜插入管2的设置有至少两个摄像头3，且多个摄像头3与插入管2的轴线呈一定角度布置，也即能看到一个摄像头3所呈倍的展示画面，也可使得插入管2上下弯曲，医生在使用次腹腔镜时不再需要旋转腹腔镜，只需根据需要上下弯曲插入管2便可以观察到腹腔镜前方全部的视野，满足外科手术中观看不同位置视野的需求。

实施例五：

作为本发明提供的一个实施例，优选的，本申请还提供一种对电子腹腔镜采集的多摄像头的画面进行拼接处理得到空间完整画面的方法，所述的方法包括以下步骤：

将多个不同角度的切面中，每相邻两个切面之间形成的交线标记为对接线；

任选一对接线，将对接线上均分出若干对接点，将位于其中一个切面上的摄像头对应的对接点标记为S1ij，另一个切面上的摄像头对应的对接点标记为S2ij，S1ij表示摄像头1第i帧图像对应的对接线上的第j个对接点，j为正整数；对于同一对接线，j相同的两个对接点形成一个对接点对；

获取对接线上的对接点集合，从对接线对接点集合中提取特征点，所述特征点为：

任选一对接点对，获取对接点对中两个对接点处图像的相似度；

将相似度大于预设值的对接点对取出，作为特征点，分别将两个摄像头的每帧图像包含特征点的个数标记为特征量度，将特征量度最大的一帧图像标记为特征图像；

获取特征图像中除特征点以外的对接点对，标记为待替换点对，从其余帧图像中，获取替换点对对应处图像的相似度中最大的对接点作为替补点；

将两个摄像头对应的特征图像相拼接，其中，非特征点处对应的图像采用替补点所在区域的图像进行替换后再拼接，替换的区域为以对接点为圆心画圆，两个摄像头对应的替换区域分别为所画圆的一半(以对接线为直径划分)，圆的半径为两个对接点之间距离的一半。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种多摄像头电子腹腔镜，其特征在于，包括：

多个摄像头(3)，多个所述摄像头呈不同角度的安装在插入管(2)的端部；

方向选择部分，所述方向选择部分用于切换显示屏上显示的各摄像头的图像；

多个所述摄像头被设置为：每相邻两个摄像头拍摄的画面的边缘部分重合。

2.根据权利要求1所述的一种多摄像头电子腹腔镜，其特征在于，所述插入管的端部设有多个不同角度的切面，每一所述摄像头安装在一个切面上。

3.根据权利要求1或2所述的一种多摄像头电子腹腔镜，其特征在于，所述摄像头为两个，两个所述摄像头均相对所述插入管的轴线呈45度设置。

4.根据权利要求3所述的一种多摄像头电子腹腔镜，其特征在于，所述摄像头的画面比例为16：9，两个所述摄像头的画面叠加后画面比例为32：9。

5.根据权利要求3所述的一种多摄像头电子腹腔镜，其特征在于，所述插入管的操作摆动方向垂直于两个所述摄像头的连接线。

6.根据权利要求1或2所述的一种多摄像头电子腹腔镜，其特征在于，所述摄像头为3-6个。

7.根据权利要求6所述的一种多摄像头电子腹腔镜，其特征在于，所述摄像头为5个，所述插入管的前端设置有5个用于安装摄像头的切面，5个切面分别为位于插入管的前端的一个顶面及与顶面相邻的四个侧面，每个所述侧面上设置有一个所述摄像头，所述顶面上设置有一个所述摄像头。

8.根据权利要求1或2所述的一种多摄像头电子腹腔镜，其特征在于，所述插入管为硬质管体。

9.根据权利要求1或2所述的一种多摄像头电子腹腔镜，其特征在于，还包括设置于插入管后端的操作部分(1)，所述方向选择部分安装在操作部分上。

10.一种图像处理器，其特征在于，所述图像处理器用于对权利要求1-9任意一项所述的电子腹腔镜采集的多摄像头的画面进行拼接处理得到空间完整画面。

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