CN116138714A - 内窥镜摄像系统的图像显示方法及内窥镜摄像主机、系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种内窥镜摄像系统的图像显示方法及内窥镜摄像主机、系统，其中图像显示方法包括内窥镜摄像系统获取摄像头发送的拍摄图像的图像信号，并根据所述图像信号将拍摄图像显示在显示器中，当内窥镜摄像系统获取到用户的居中放大操作指令，则根据显示区域的宽高比从拍摄图像中确定包含有内窥镜图像的目标截取区域，并将目标截取区域放大至整个显示区域，其中目标截取区域的中心与内窥镜图像的中心重合，这样就实现了显示区域中显示的内窥镜图像的中心与显示区域的中心重合的效果，解决了内窥镜和摄像头之间轴心出现偏离，导致显示拍摄图像偏移量大的问题，从而便于医生进行操作和观察，提高手术的效率。

Description

内窥镜摄像系统的图像显示方法及内窥镜摄像主机、系统

技术领域

本申请实施例涉及内窥镜技术领域，尤其涉及内窥镜摄像系统的图像显示方法及内窥镜摄像主机、系统。

背景技术

在近年的医疗中，使用了内窥镜摄像系统的诊断等广泛进行，内窥镜摄像系统一般包括摄像头、内窥镜、内窥镜摄像主机、光源主机和显示器。其中，光源主机用于产生照明光照射于待观察的部位，摄像头通过内窥镜拍摄图像，并通过传输线缆将拍摄的图像数据传输至内窥镜摄像主机，内窥镜摄像主机处理摄像头采集到的视频信息，并通过显示器显示摄像主机处理后的视频信息，以使显示器显示摄像头拍摄的内窥镜图像。在内窥镜摄像系统的使用场景中，为了满足各种手术种类的需求，摄像头需要装配不同类型或者不同口径的内窥镜，由于不同内窥镜的口径存在差异，因此在显示器上显示的内窥镜图像大小不同，为了便于在显示器上观察图像，目前往往需要医生手动进行放大/缩小调节操作，控制显示器上显示的内窥镜图像的大小，然而，一方面，医生通过手动调节图像大小增加了医生的操作步骤，使用上较为不便，另一方面，在一些情况下，内窥镜的轴心与摄像头图像传感器的轴心会出现偏离，这样在对内窥镜图像进行放大/缩小调节操作后，内窥镜图像偏离显示器的中心，进而影响医生对内窥镜图像的观察。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本申请实施例提供了一种内窥镜摄像主机的信息显示方法及内窥镜摄像主机、系统，能够在显示器上实现内窥镜图像的自动放大和居中，便于医生进行操作和观察。

第一方面，本申请实施例提供了一种内窥镜摄像系统的图像显示方法，所述内窥镜摄像系统包括显示器，所述显示器用于显示内窥镜图像的显示区域，所述方法包括：

所述内窥镜摄像系统获取摄像头发送的拍摄图像的图像信号；

所述内窥镜摄像系统进入第一显示模式，并根据所述图像信号向所述显示器输出第一显示信号，以使所述显示区域显示所述拍摄图像，其中，所述显示区域中显示的所述拍摄图像包括内窥镜图像，所述内窥镜图像的中心偏离所述显示区域的中心；

所述内窥镜摄像系统在第一显示模式下，获取用户的缩放操作指令，所述内窥镜摄像系统根据所述缩放操作指令对所述第一显示信号进行调节，以使所述显示区域中显示的画面沿所述显示区域的中心进行缩放，缩放后所述显示区域中显示的所述内窥镜图像的中心偏离所述显示区域的中心；

所述内窥镜摄像系统获取用户的居中放大操作指令并进入第二显示模式，所述内窥镜摄像系统在所述第二显示模式下，根据所述显示区域的宽高比从所述拍摄图像中确定包含至少一部分所述内窥镜图像的目标截取区域，所述目标截取区域的中心与所述内窥镜图像的中心重合；

所述内窥镜摄像系统根据所述目标截取区域的图像信息向所述显示器输出第二显示信号，以使所述目标截取区域的内窥镜图像放大至整个所述显示区域，其中，所述显示区域中显示的所述内窥镜图像的中心与所述显示区域的中心重合。

在一些实施例中，所述根据所述显示区域的宽高比确定所述内窥镜图像的目标截取区域，包括：

所述内窥镜摄像系统从所述拍摄图像中确定所述内窥镜图像的内窥镜图像区域；

所述内窥镜摄像系统根据所述内窥镜图像区域确定所述内窥镜图像区域的中心和内窥镜图像范围；

所述内窥镜摄像系统根据所述显示区域的宽高比、所述内窥镜图像区域的中心和内窥镜图像范围确定所述目标截取区域，其中，所述目标截取区域的中心与所述内窥镜图像区域的中心重合，所述目标截取区域的宽高比与所述显示区域的宽高比相同，且所述目标截取区域包含至少一部分所述内窥镜图像。

在一些实施例中，所述内窥镜摄像系统从所述拍摄图像中确定所述内窥镜图像的内窥镜图像区域，包括：

所述内窥镜摄像系统将所述拍摄图像转换为灰度图像；

所述内窥镜摄像系统根据预设阈值对所述灰度图像进行阈值分割处理得到二值图像，所述二值图像包含的区域为所述内窥镜图像区域。

在一些实施例中，所述内窥镜摄像系统根据所述内窥镜图像区域确定所述内窥镜图像区域的中心和内窥镜图像范围，包括：

所述内窥镜摄像系统对所述内窥镜图像区域中的各个像素点的坐标进行分布统计计算，确定所述内窥镜图像区域的中心和所述内窥镜图像范围。

在一些实施例中，所述内窥镜摄像系统对所述内窥镜图像区域中的各个像素点的坐标进行分布统计计算，确定所述内窥镜图像区域的中心和所述内窥镜图像范围，包括：

所述内窥镜摄像系统对所述内窥镜图像区域中的所述内窥镜图像的各个像素点的坐标进行期望分布计算，得到所述内窥镜图像区域中心的坐标；

所述内窥镜摄像系统对所述内窥镜图像区域中的所述内窥镜图像的各个像素点的坐标进行方差分布计算，得到所述内窥镜图像区域的所述内窥镜图像范围。

在一些实施例中，所述内窥镜摄像系统对所述内窥镜图像区域中的所述内窥镜图像的各个像素点的坐标进行期望分布计算，得到所述内窥镜图像区域中心的坐标，包括：

所述内窥镜摄像系统对所述内窥镜图像区域中的每行像素点的坐标进行期望分布计算，得到各行像素点的坐标的第一期望值；

所述内窥镜摄像系统对所述内窥镜图像区域中的每列像素点的坐标进行期望分布计算，得到各列像素点的坐标的第二期望值；

所述内窥镜摄像系统对各个所述第一期望值和各个所述第二期望值的进行统计计算得到所述内窥镜图像区域中心的坐标。

在一些实施例中，所述内窥镜图像区域为圆形，所述内窥镜图像区域的中心为所述内窥镜图像区域的圆心，所述内窥镜摄像系统根据所述内窥镜图像区域确定所述内窥镜图像区域的中心和所述内窥镜图像范围，包括：

所述内窥镜摄像系统根据所述内窥镜图像区域确定所述内窥镜图像区域的圆心和半径。

在一些实施例中，所述目标截取区域内接于所述内窥镜图像区域的内部或者外切于所述内窥镜图像区域的外部。

在一些实施例中，所述内窥镜摄像系统根据所述显示区域的宽高比、所述内窥镜图像区域的中心和内窥镜图像范围确定所述目标截取区域，包括：

所述内窥镜摄像系统判断所述内窥镜图像的直径是否大于所述显示区域的高度；

若所述内窥镜图像的直径大于所述显示区域的高度，所述内窥镜摄像系统根据所述内窥镜图像区域的圆心和所述显示区域的宽高比确定内接于所述内窥镜图像内部的所述目标截取区域；

若所述内窥镜图像的直径小于或等于所述显示区域的高度，所述内窥镜摄像系统根据所述内窥镜图像区域的圆心和所述显示区域的宽高比确定外切于所述内窥镜图像外部的所述目标截取区域。

在一些实施例中，所述内窥镜摄像系统根据所述目标截取区域的图像信息向所述显示器输出第二显示信号，以使所述目标截取区域的内窥镜图像放大至整个所述显示区域，包括：

所述内窥镜摄像系统根据所述目标截取区域的图像信息确定目标放大图像帧信息；

所述内窥镜摄像系统对所述目标放大图像帧信息进行插值处理，得到不同放大程度的多个过渡图像帧信息；

所述内窥镜摄像系统根据多个所述过渡图像帧信息和所述目标放大图像帧信息向所述显示器输出第二显示信号，以使所述显示区域显示的所述目标截取区域的图像逐步放大至整个所述显示区域。

在一些实施例中，所述方法还包括：

所述内窥镜摄像系统在所述第二显示模式下，每隔N帧从所述拍摄图像中重新确定所述内窥镜图像的所述目标截取区域，其中N为自然数；

所述内窥镜摄像系统根据重新确定的所述目标截取区域的图像信息更新所述显示器输出的所述第二显示信号，以使重新确定的所述目标截取区域的内窥镜图像放大至整个所述显示区域。

在一些实施例中，所述每隔N帧从所述拍摄图像中重新确定所述内窥镜图像的所述目标截取区域，包括：

所述内窥镜摄像系统每隔N帧从所述拍摄图像中重新确定所述内窥镜图像的内窥镜图像区域；

所述内窥镜摄像系统根据所述内窥镜图像区域重新确定所述内窥镜图像区域的目标中心和目标内窥镜图像范围；

所述内窥镜摄像系统根据所述显示区域的宽高比、重新确定的所述内窥镜图像区域的目标中心和所述目标内窥镜图像范围重新确定所述目标截取区域，其中，所述目标截取区域的目标中心与所述内窥镜图像区域的中心重合，所述目标截取区域的宽高比与所述显示区域的宽高比相同，且所述目标截取区域包含至少一部分所述内窥镜图像。

在一些实施例中，所述内窥镜摄像系统根据所述内窥镜图像区域重新确定所述内窥镜图像区域的目标中心和目标内窥镜图像范围，包括：

所述内窥镜摄像系统根据所述内窥镜图像区域重新确定所述内窥镜图像区域的中心和内窥镜图像范围；

所述内窥镜摄像系统将重新确定前后的所述内窥镜图像区域的中心和/或内窥镜图像范围进行对比，若超出第一阈值条件，则以重新确定后的所述内窥镜图像区域的中心和所述内窥镜图像范围作为所述目标中心和所述目标内窥镜图像范围，若不超出第一阈值条件，则以重新确定前的所述内窥镜图像区域的中心和所述内窥镜图像范围作为所述目标中心和所述目标内窥镜图像范围。

在一些实施例中，所述内窥镜摄像系统通过以下至少之一的方式获取用户的居中放大操作指令并进入第二显示模式：

所述内窥镜摄像系统通过用户对所述内窥镜摄像系统上按键的操作获取居中放大操作指令；

或者，所述内窥镜摄像系统通过用户对所述摄像头上按键的操作获取居中放大操作指令；

或者，所述内窥镜摄像系统通过用户对所述显示器上按键的操作获取居中放大操作指令；

或者，所述内窥镜摄像系统通过用户的语音指令获取居中放大操作指令。

第二方面，本申请实施例提供了一种内窥镜摄像系统的图像显示方法，所述内窥镜摄像系统包括显示器，所述显示器用于显示内窥镜图像的显示区域，所述方法包括：

所述内窥镜摄像系统获取摄像头发送的拍摄图像的图像信号；

所述内窥镜摄像系统根据所述图像信号向所述显示器输出第一显示信号，以使所述显示区域显示所述拍摄图像，其中，所述显示区域中显示的所述拍摄图像包括内窥镜图像；

所述内窥镜摄像系统获取用户的居中放大操作指令，并从所述拍摄图像中确定包含至少一部分所述内窥镜图像的目标截取区域，所述目标截取区域的中心与所述内窥镜图像的中心重合；

所述内窥镜摄像系统根据所述目标截取区域的图像信息向所述显示器输出第二显示信号，以使所述目标截取区域的内窥镜图像放大至整个所述显示区域，其中，所述显示区域中显示的所述内窥镜图像的中心与所述显示区域的中心重合。

在一些实施例中，所述内窥镜摄像系统获取用户的居中放大操作指令，并从所述拍摄图像中确定包含至少一部分所述内窥镜图像的目标截取区域，包括：

所述内窥镜摄像系统获取用户的居中放大操作指令，根据所述显示区域的宽高比从所述拍摄图像中确定包含至少一部分所述内窥镜图像的目标截取区域。

第三方面，本申请实施例提供了一种内窥镜摄像主机，包括：

壳体；

通信接口，用于与内窥镜摄像头有线或无线连接；

显示接口，设置于所述壳体上，用于与显示器连接；

处理器，所述处理器获取所述摄像头的图像信号进行图像处理后，输出至所述显示器进行显示；

所述处理器还用于执行上述任一实施例所述的内窥镜摄像系统的图像显示方法。

第四方面，本申请实施例提供了一种内窥镜摄像系统，包括光源、摄像头、显示器和第三方面实施例所述的内窥镜摄像主机，所述内窥镜摄像主机通过视频线缆与所述显示器连接。

本申请提供的内窥镜摄像系统的图像显示方法及内窥镜摄像主机、系统，至少具有以下有益效果：内窥镜摄像系统通过摄像头获取到拍摄图像的图像信号，并将拍摄图像显示到显示器的显示区域中；当内窥镜图像的中心偏离显示区域的中心，则在第一显示模式下，用户可以通过手动缩放的方式将显示区域中显示的画面沿显示区域的中心进行缩放，如果缩放后显示区域中显示内窥镜图像的中心仍然偏离显示器的中心，则可以进入第二显示模式，用户可以通过居中放大操作指令使得第二显示模式下的内窥镜摄像系统根据显示区域的宽高比自动从拍摄图像中截取一个目标截取区域，并满足目标截取区域的中心与内窥镜图像的中心重合，此后将目标截取区域放大至整个显示区域，则此时目标截取区域的中心与显示区域的中心重合；通过上述方式，用户可以通过居中放大操作指令实现内窥镜图像的自动放大和居中，解决了内窥镜和摄像头之间轴心出现偏离，导致在显示区域上显示拍摄图像偏移量大的问题，从而便于医生进行操作和观察，提高手术的效率。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1是本申请一个实施例提供的内窥镜摄像系统的结构示意图；

图2是本申请一个实施例提供的内窥镜摄像系统的图像显示方法的整体流程图；

图3是本申请一个实施例提供的确定目标截取区域的流程图；

图4是本申请一个实施例提供的对拍摄图像进行处理得到二值图的流程图；

图5是本申请一个实施例提供的确定内窥镜图像区域中心和内窥镜图像范围的流程图；

图6是本申请一个实施例提供的计算内窥镜图像区域中心的坐标的流程图；

图7是本申请一个实施例提供的根据内窥镜图像的直径确定目标截取区域截取方式的流程图；

图8是本申请一个实施例提供的目标截取区域内接于内窥镜图像区域的显示效果图；

图9是本申请一个实施例提供的目标截取区域外切于内窥镜图像区域的显示效果图；

图10是本申请一个实施例提供的逐步放大目标截取区域的流程图；

图11是本申请一个实施例提供的重新确定目标截取区域的流程图；

图12是本申请一个实施例提供的重新确定新的目标截取区域的中心和内窥镜图像范围的流程图；

图13是本申请一个实施例提供的新的目标截取区域是否按照原中心和内窥镜图像范围进行截取的流程图；

图14是本申请一个实施例提供的内窥镜摄像系统的图像显示方法的另一整体流程图；

图15是本申请一个示例提供的图像显示方法的整体流程图；

图16是本申请一个示例提供的将当前帧图像转化成灰度图和二值化处理的流程图；

图17是本申请一个示例提供的分别计算内窥镜图像的圆心坐标和圆半径的流程图；

图18是本申请一个示例提供的判断圆半径和显示区域的半高之间关系后确定目标截取区域的流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体的实施例对本申请进行进一步的说明。所描述的实施例不应视为对本申请的限制，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解,“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。

内窥镜摄像系统主要应用于临床上，其主要用于观察患者体内的病变，并为临床手术与诊断提供图像，内窥镜摄像系统一般包括摄像头、内窥镜、内窥镜摄像主机、光源主机和显示器。其中，光源主机用于产生照明光照射于待观察的部位，摄像头通过传输线缆将拍摄的图像数据传输至内窥镜摄像主机，内窥镜摄像主机处理摄像头采集到的视频信息，并通过显示器显示摄像主机处理后的视频信息。

目前，在内窥镜摄像系统的实际使用中，摄像头需要适配不同口径的内窥镜，以满足各种类手术的需求。因此，内窥镜摄像系统会设置光学或电子放大功能，可以将摄像头拍摄得到的拍摄图像放大到合适大小，以便于医生观察病人身体内部的情况。上述放大功能往往需要医生或者护士进行手动操作，调整拍摄图像合适地呈现在显示器的指定显示区域上，这增加了医生或者护士对内窥镜摄像系统的操作，为手术进程带来不便。另一方面，尽管拍摄图像的尺寸能够被缩放，但是在一些情况下，内窥镜的轴心与摄像头图像传感器的轴心会出现偏离，这样医生或者护士在对内窥镜图像进行放大/缩小调节操作后，内窥镜图像偏离显示区域的中心，进而影响医生对内窥镜图像的观察。

基于此，为了避免在内窥镜摄像系统的拍摄图像放大时放大区域不在显示区域的中心，本申请实施例提供了一种内窥镜摄像系统的图像显示方法及内窥镜摄像主机、系统，用户可以通过居中放大操作指令使得第二模式下的内窥镜摄像系统根据显示区域的宽高比自动从拍摄图像中截取一个目标截取区域，该目标截取区域的中心与内窥镜图像的中心重合，从而使得目标截取区域放大至整个显示区域的情况下，目标截取区域的中心与显示区域的中心重合，实现了自动放大和居中，便于医生进行操作和观察，提高手术的效率。

参照图1所示，为内窥镜摄像系统的结构示意图，该内窥镜摄像系统1000包括但不局限于光源主机10、导光束20、内窥镜30、光学卡口40、摄像头50、摄像主机60、显示器70及通信线缆80。

导光束20的一端连接到光源主机10的光源接口，另一端连接到内窥镜30的光源接口，导光束20用于为内窥镜提供光源，以对观测体的待观察部位进行照明。

摄像头50一端通过通信线缆80连接到摄像主机60的图像信号输入接口，另一端用于卡接到内窥镜30的光学卡口40上，用于获取内窥镜30的对观测体的待观察部位100的光学信号进行成像，得到图像信号，并将获取到的图像信号传输到摄像主机60进行处理。摄像头50包括手柄，手柄上设置有若干个按键，用户提供按下按键可以调用该按键对应的功能。该观测体的待观察部位100可以为人体。

显示器70通过通信线缆80连接到摄像主机60，用于显示摄像主机60输出的图像。显示器70可以包括液晶显示器、LED显示器或OLED显示器等，当然也可为与摄像主机60连接的手机、平板电脑或者个人电脑等电子设备上的显示器等等。

其中，摄像主机60包括屏幕，屏幕上显示可视化界面，用户通过该可视化界面可以设定摄像头50的按键功能或者获知摄像头50的当前设置参数，例如参照图2所示的可视化界面的示意图，包括手柄按键模式区域、图像亮度调节区域、亮度参数显示区域等等，在摄像头手柄按键模式区域显示与摄像头手柄上按键对应的虚拟按键，在图像亮度调节区域显示调节图像亮度参数的操作界面，在亮度参数显示区域显示图像亮度参数的具体数值等。可以理解的是，摄像主机60提供模式设置功能，用于设定手柄按键对应的何种功能，例如，在屏幕为触摸屏的情况下，用户直接在屏幕上点击操作以自定义手柄按键对应的功能，在摄像主机60包括用于设定参数的实体按键的情况下，用户可以操作实体按键以自定义手柄按键对应的功能。总之，用户在摄像主机60上可以设定摄像头50上的按键对应何种功能，得到适于自己操作的手柄的控制模式，这样用户在使用手柄进行手术的过程中，按下对应的按键即可调用该按键对应的功能。

本领技术人员应当理解的是，图1仅是内窥镜摄像系统1000的示例，并不构成对内窥镜摄像系统1000的限定，内窥镜摄像系统1000可以包括比图1所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如内窥镜摄像系统1000还可以包括扩张器、烟雾控制装置、输入输出设备、网络接入设备等。

在其他实施例中，摄像头和内窥镜为一体式的电子内窥镜，图像处理器设置在内窥镜的插入端，而不是设置在摄像头手柄内，在获取到图像信号后通过电信号的方式传输至摄像主机。此时，导光束和信号传输线缆均可连接到摄像头手柄的尾部。典型的，这种形式的产品包括3D电子内窥镜。

参照图2所示，本申请第一方面实施例提供了一种内窥镜摄像系统的图像显示方法，内窥镜摄像系统包括用于显示内窥镜图像的显示器，该方法包括但不限于以下步骤：

步骤S100，内窥镜摄像系统获取摄像头发送的拍摄图像的图像信号；

其中，摄像头设置有光学镜组和图像传感器(如CCD(Charge Coupled Device)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)，后续默认以CCD为例进行说明)。光源主机发出的光照射到病人的体内，反射光或激发光经过内窥镜采集传输到摄像头的图像传感器上，摄像头根据反射光或激发光转换得到电信号，从而得到拍摄图像；摄像头将生成的拍摄图像以图像信号的方式发送到内窥镜摄像系统，从而能够在显示器的指定显示区域上显示该拍摄图像。其中，内窥镜图像对应反射光或激发光经过光学组件后照射到图像传感器上的成像范围，拍摄图像则是指图像传感器的整个成像范围，其包含内窥镜图像。另外，不同类型、不同口径的内窥镜中透镜和图像传感器的匹配度不同，使得成像的轴心和图像传感器的轴心之间出现偏离，在显示区域上显示为内窥镜图像的中心与拍摄图像的中心不重合，而医生往往需要重点观察内窥镜图像的中心及中心附近的位置，内窥镜图像的位置偏离显然为医生观察和调整内窥镜图像带来麻烦。

步骤S200，内窥镜摄像系统进入第一显示模式，并根据图像信号向显示器输出第一显示信号，以使显示区域显示拍摄图像，其中，显示区域中显示的拍摄图像包括内窥镜图像，内窥镜图像的中心偏离显示区域的中心；

在第一显示模式下，内窥镜摄像系统接收到摄像头回传的图像信号，根据图像信号生成第一显示信号，并将第一显示信号发送到显示器，显示器在接收到第一显示信号后显示图像信号对应的拍摄图像，由于拍摄图像中包含了内窥镜图像，医生可以通过显示器看到摄像头对应视野的图像。在本实施例中，内窥镜摄像系统的第一显示信号能够适配显示区域的显示尺寸，如果拍摄图像和显示区域的显示尺寸匹配，可以直接将完整的拍摄图像显示在显示区域上，如果拍摄图像和显示区域的显示尺寸不匹配(如宽高比、分辨率、清晰度等要求不同)，也可以将拍摄图像经过初步处理后(如裁切成对应宽高比、分辨率、清晰度调整等)显示在显示区域上。值得注意的是，上述初步处理不会根据内窥镜图像的中心和显示区域的中心进行位置调整，因此在第一显示模式下通过显示区域直接显示拍摄图像，仍存在内窥镜图像的中心偏离显示区域的中心的情况。

步骤S300，内窥镜摄像系统在第一显示模式下，获取用户的缩放操作指令，内窥镜摄像系统根据缩放操作指令对第一显示信号进行调节，以使显示区域中显示的画面沿显示区域的中心进行缩放，缩放后显示区域中显示的内窥镜图像的中心偏离显示区域的中心；

对于内窥镜图像的中心偏离显示区域的中心的情况，内窥镜摄像系统提供了手动缩放的功能。具体来说，用户通过内窥镜的手柄、内窥镜摄像主机或者显示器上的按键启用手动缩放功能，或者通过语音指令使得内窥镜摄像主机启用手动缩放功能，此时用户可以手动调整显示区域中显示的画面的缩放比例，例如通过内窥镜的手柄、内窥镜摄像主机或者显示器上的按键对画面进行“放大”和“缩小”等操作，或者通过语音指令对画面进行“放大”和“缩小”等；第一显示模式下的手动缩放是沿显示区域的中心进行缩放的，在一定程度上能够方便医生观察内窥镜图像，但如果内窥镜图像的中心偏离显示区域的中心，按照上述方式进行手动缩放后，内窥镜图像的中心仍然无法与显示区域的中心重合，因此内窥镜图像可以在以下的第二显示模式中实现自动放大居中。

步骤S400，内窥镜摄像系统获取用户的居中放大操作指令并进入第二显示模式，内窥镜摄像系统在第二显示模式下，根据显示区域的宽高比从拍摄图像中确定包含至少一部分内窥镜图像的目标截取区域，目标截取区域的中心与内窥镜图像的中心重合；

对于内窥镜图像的中心偏离显示区域的中心的情况，内窥镜摄像系统提供了居中放大的功能。具体来说，在第二显示模式下，用户通过内窥镜的手柄、内窥镜摄像主机或者显示器上的按键启用手动缩放功能，或者通过语音指令使得内窥镜摄像主机启用居中放大功能，内窥镜摄像系统接收到居中放大功能对应的居中放大操作指令后，在拍摄图像中确定一个目标截取区域，目标截取区域的宽高比与显示区域的宽高比相同，并且目标截取区域的中心与内窥镜图像的中心重合，此时目标截取区域显然能够截取到至少一部分内窥镜图像，这部分截取出来的内窥镜图像用于后续的居中和放大。

步骤S500，内窥镜摄像系统根据目标截取区域的图像信息向显示器输出第二显示信号，以使目标截取区域的内窥镜图像放大至整个显示区域，其中，显示区域中显示的内窥镜图像的中心与显示区域的中心重合。

通过上述步骤S400截取得到目标截取区域之后，内窥镜摄像系统向显示器输出第二显示信号以调整显示区域中显示的画面，第二显示信号用于将目标截取区域放大至整个显示区域上显示，由于目标截取区域的宽高比与显示区域的宽高比相同，目标截取区域放大后能够占满显示区域的画面，同时由于目标截取区域的中心与内窥镜图像的中心重合，将目标截取区域在显示区域放大后，内窥镜图像的中心自然与显示区域的中心重合，医生通过显示器能够直观看到以原始内窥镜图像的中心进行放大且与显示区域的中心重合的目标截取区域，也就是说，医生重点关注内窥镜图像的中心及中心附近区域，能够通过上述步骤S400和步骤S500的自动居中放大，使其放大并显示到显示区域上，因此便于医生在手术中观察病人体内的情况，医生无需频繁调节内窥镜图像的缩放比例和画面位置，因此能够提高手术的效率。其中，在显示区域中显示该目标截取区域，显示画面上仍可能存在暗色的背景区域，例如圆形的内窥镜图像区域全部位于矩形的拍摄图像区域内，目标截取区域为与显示区域相同宽高比的矩形，以外切于圆形的内窥镜图像区域的方式进行截取，那么目标截取区域本身就包含了背景区域，因此会把背景区域一同显示出来；如果目标截取区域采用内接于圆形的内窥镜图像区域的方式进行截取，则目标截取区域的全部均为内窥镜图像区域，此时则不包含背景区域。

上述显示器的显示区域大小有几种形式，第一种是显示区域等于显示器整个显示面板的有效显示区域，此时目标截取区域的放大等于全屏放大，目标截取区域的中心与显示器的中心重合，目标截取区域的宽高比与显示器的宽高比相同；第二种是显示器整个显示面板的有效显示区域包括用于显示目标截取区域的显示区域和其他显示区域，例如菜单栏等用户界面，用于显示目标截取区域的显示区域和其他显示区域的总面积等于显示面板的有效显示区域，此时其他显示区域挤占一部分面积往往使得用于显示目标截取区域的显示区域的中心与显示器的中心不重合，此时按照用于显示目标截取区域的显示区域的中心进行居中放大；第三种情况是显示器整个显示面板的有效显示区域包括用于显示目标截取区域的显示区域和其他显示区域，但是其他显示区域是叠加显示在用于显示目标截取区域的显示区域上的，此时用于显示目标截取区域的显示区域等于显示面板的有效显示区域，目标截取区域的中心与显示器的中心重合，目标截取区域的宽高比与显示器的宽高比相同。

可以理解的是，用户的居中放大操作指令可以通过单个按键或者单个语音指令实现，例如在内窥镜的手柄上指定(预设的或者自定义按键功能)某一个按键作为居中放大操作指令对应的按键，医生在手术过程中按下该指定的按键可以直接执行上述步骤S400和步骤S500的自动居中放大功能；又如在内窥镜摄像主机中设定某一个语音指令，医生在手术过程中发出该语音指令，内窥镜摄像主机识别后直接执行上述步骤S400和步骤S500的自动居中放大功能。总之，本申请实施例的自动居中放大功能，能够通过简单的操作方式启用，从而降低医生在手术过程中的操作量。

另外，第一显示模式和第二显示模式是本申请实施例的内窥镜摄像系统的两种显示模式，两者可以同时启用，也可以单独启用其中一者。例如第一显示模式和第二显示模式同时启用，当收到缩放操作指令，则执行步骤S300的手动放大功能，当收到居中放大操作指令，则执行步骤S400和步骤S500的居中放大功能；又如，单独启用第二显示模式，当收到居中放大操作指令，则执行步骤S400和步骤S500的居中放大功能，在此模式下医生也可以主动关闭第二显示模式而进入第一显示模式，或者给出缩放操作指令，内窥镜摄像系统自动启用第一显示模式并执行步骤S300的手动放大功能。

参照图3所示，在一些实施例中，上述步骤S400中根据显示区域的宽高比确定内窥镜图像的目标截取区域，具体包括以下步骤：

步骤S410，内窥镜摄像系统从拍摄图像中确定内窥镜图像的内窥镜图像区域；

步骤S420，内窥镜摄像系统根据内窥镜图像区域确定内窥镜图像区域的中心和内窥镜图像范围；

步骤S430，内窥镜摄像系统根据显示区域的宽高比、内窥镜图像区域的中心和内窥镜图像范围确定目标截取区域，其中，目标截取区域的中心与内窥镜图像区域的中心重合，目标截取区域的宽高比与显示区域的宽高比相同，且目标截取区域包含至少一部分内窥镜图像。

如前可知，拍摄图像中至少一部分是内窥镜图像，内窥镜图像外围可能是暗色的背景区域，因此在确定目标截取区域之前，需要先确定内窥镜图像的范围，即内窥镜图像区域，然后基于内窥镜图像区域确定内窥镜图像的中心和内窥镜图像范围，进而按照显示区域的宽高比确定目标截取区域。首先，需要对拍摄图像进行预处理，使得内窥镜图像与外围的暗色背景区域之间更容易进行分割，分割出来的内窥镜图像区域可以通过特定的方式(如像素统计、形状智能匹配等)确定其中心和内窥镜图像范围，根据内窥镜图像区域的中心、内窥镜图像范围和显示区域的宽高比确定目标截取区域。具体来说，目标截取区域的中心与内窥镜图像区域的中心重合，目标截取区域的宽高比与显示区域的宽高比相同，也就是说，以内窥镜图像区域的中心为中心，以显示区域的宽高比为尺寸比例划定一个区域作为目标截取区域，并且该目标截取区域包含至少一部分的内窥镜图像。例如内窥镜图像是圆形区域，拍摄图像是矩形区域，内窥镜图像全部位于拍摄图像内，则圆形的内窥镜图像区域可以内切于目标截取区域，此时整个显示区域显示目标截取区域时，显示区域的中央为圆形的内窥镜图像区域，并且内窥镜图像区域与显示整个的边缘相切。上述仅为截取方式的一种，目标截取区域的具体截取方式将在下面详细说明。

参照图4所示，在一些实施例中，上述步骤S410中内窥镜摄像系统从拍摄图像中确定内窥镜图像的内窥镜图像区域，具体包括以下步骤：

步骤S411，内窥镜摄像系统将拍摄图像转换为灰度图像；

步骤S412，内窥镜摄像系统根据预设阈值对灰度图像进行阈值分割处理得到二值图像，二值图像包含的区域为内窥镜图像区域。

拍摄图像的预处理通过步骤S411和步骤S412实现，将拍摄图像调整成灰度，然后基于预设阈值对灰度图像进行二值化处理，除去内窥镜图像外围的暗色背景区域，所得的二值图像则为包含有内窥镜图像的区域。其中预设阈值可以根据实际需要设定，不同的感光元件以及照明元件，可能使得内窥镜图像与暗色区域之间交界处的对比度不相同，设定合适的预设阈值能够有效分割出内窥镜图像区域，方便后续计算内窥镜图像区域的中心和内窥镜图像范围。

在一些实施例中，上述步骤S420中内窥镜摄像系统根据内窥镜图像区域确定内窥镜图像区域的中心和内窥镜图像范围，具体可以是内窥镜摄像系统对内窥镜图像区域中的各个像素点的坐标进行分布统计计算，确定内窥镜图像区域的中心和内窥镜图像范围。像素统计可以用于确定特定形状的内窥镜图像区域，例如圆形或者矩形的内窥镜图像区域，按照规则形状内窥镜图像范围相应的像素统计算法可以计算出内窥镜图像区域的中心和内窥镜图像范围，对于其他形状不规则的内窥镜图像区域则可以设定特定的像素统计算法来确定内窥镜图像区域的中心和内窥镜图像范围。

其中，参照图5所示，对内窥镜图像区域中的各个像素点的坐标进行分布统计计算，具体包括以下步骤：

步骤S421，内窥镜摄像系统对内窥镜图像区域中的内窥镜图像的各个像素点的坐标进行期望分布计算，得到内窥镜图像区域中心的坐标；

步骤S422，内窥镜摄像系统对内窥镜图像区域中的内窥镜图像的各个像素点的坐标进行方差分布计算，得到内窥镜图像区域的内窥镜图像范围。

对于中心坐标的计算，以内窥镜图像区域中的各个像素点的坐标进行期望分布计算，统计坐标数值用以确定内窥镜图像区域的中心坐标，对于内窥镜图像范围的计算，以内窥镜图像区域中的各个像素点的坐标进行方差分布计算，统计坐标数值用以确定内窥镜图像区域的内窥镜图像范围，将计算得到的各个内窥镜图像范围坐标进行排列，从而构成内窥镜图像的内窥镜图像范围。像素点的期望分布计算和方差分布计算可以按照不同的计算方式实现。参照图6所示，在一个具体的实施例中，上述步骤S421的像素点的期望分布计算，包括以下步骤：

步骤S4211，内窥镜摄像系统对内窥镜图像区域中的每行像素点的坐标进行期望分布计算，得到各行像素点的坐标的第一期望值；

步骤S4212，内窥镜摄像系统对内窥镜图像区域中的每列像素点的坐标进行期望分布计算，得到各列像素点的坐标的第二期望值；

步骤S4213，内窥镜摄像系统对各个第一期望值和各个第二期望值的进行统计计算得到内窥镜图像区域中心的坐标。

内窥镜摄像系统分割出内窥镜图像区域，还获取内窥镜图像区域中各个像素点的坐标，像素点的坐标通常根据显示器的分辨率对应的像素阵列表示(也可以采用自定义的其他方式确定像素点的坐标)，从而确定内窥镜图像区域中每个像素点的坐标，并将像素点按照行和列的方式分别进行计算。对于每行像素点，纵坐标相同，对每行像素点的坐标进行期望分布计算(例如对每行像素点的横坐标求平均值)，得到每行像素点的坐标的第一期望值；同理，对于每列像素点，横坐标相同，对每列像素点的坐标进行期望分布计算(例如对每列像素点的纵坐标求平均值)，得到每列像素点的坐标的第二期望值；根据计算得到第一期望值和第二期望值进行统计计算，确定内窥镜图像区域的中心坐标。例如第一期望值表示该行像素点的中心坐标，第二期望值表示该列像素点的中心坐标，那么内窥镜图像区域的中心坐标可以示例性地按照如下方式计算，对全部第一期望值的纵坐标求平均值，得到第一中心坐标，对全部第二期望值的横坐标求平均值，得到第二中心坐标，然后计算第一中心坐标到内窥镜图像区域的内窥镜图像范围的像素点之间距离的方差，得到第一方差，计算第二中心坐标到内窥镜图像区域的内窥镜图像范围的像素点之间距离的方差，得到第二方差，比较第一方差和第二方差，将方差值较小的一个对应的中心坐标作为内窥镜图像区域中心的坐标。

在一些实施例中，由于内窥镜管镜为圆形，其末端的图像采集孔也为圆形。那么采用的图像光通过光学组件在图像传感器上的成像为圆形光斑，而图像传感器的感应区域通常是矩形的，那么此时拍摄图像为矩形，内窥镜图像区域为圆形，内窥镜图像区域的中心为内窥镜图像区域的圆心，那么在本实施例中，上述步骤S420中内窥镜摄像系统根据内窥镜图像区域确定内窥镜图像区域的中心和内窥镜图像范围，具体为内窥镜摄像系统根据内窥镜图像区域确定内窥镜图像区域的圆心和半径。同样地，对于圆形的内窥镜图像区域，计算圆心和内窥镜图像范围可以按照上述步骤S421和步骤S422实现，在计算确定圆心之后，通过计算圆心与内窥镜图像范围之间的距离，确定内窥镜图像区域的半径。

由于内窥镜图像区域为圆形，显示器的显示区域为矩形，目标截取区域为与显示器的显示区域相同宽高比的矩形，因此对于选取目标截取区域的方式可以有两种，分别是内接于内窥镜图像区域的内部，或者外切于内窥镜图像区域的外部，无论是内接或者外切，根据显示器当前显示区域的宽高比，目标截取区域可以是横向的矩形或者是纵向的矩形。具体来说，参照图7所示，上述步骤S430包括以下步骤：

步骤S431，内窥镜摄像系统判断内窥镜图像的直径是否大于显示区域的高度；

步骤S432，若内窥镜图像的直径大于显示区域的高度，内窥镜摄像系统根据内窥镜图像区域的圆心和显示区域的宽高比确定内接于内窥镜图像内部的目标截取区域；

步骤S433，若内窥镜图像的直径小于或等于显示区域的高度，内窥镜摄像系统根据内窥镜图像区域的圆心和显示区域的宽高比确定外切于内窥镜图像外部的目标截取区域。

由前述可知，目标截取区域用于截取至少一部分的内窥镜图像，那么为了使尽可能多的内窥镜图像进入到目标截取区域，根据当前内窥镜图像的大小，确定目标截取区域采用内接还是外切的方式。获取显示器的显示区域的像素高度，计算内窥镜图像的直径或半径；当内窥镜图像的直径大于显示区域的高度，那么表明内窥镜图像区域比较大，一部分图像无法显示到显示器的显示区域中，此时按照显示器的显示区域的宽高比在内窥镜图像区域的圆心处设置目标截取区域，该目标截取区域内接于内窥镜图像的内部，如图8所示(A表示目标截取区域，B表示内窥镜图像区域，C表示拍摄图像的区域，A’表示显示器的显示区域)，此时将目标截取区域居中放大，使得显示器的显示区域全部为目标截取区域截取到的那部分内窥镜图像，不包含暗色背景区域。当内窥镜图像的直径小于显示区域的高度，那么表明内窥镜图像区域已经全部显示在显示器的显示区域中，此时按照显示器的显示区域的宽高比在内窥镜图像区域的圆心处设置目标截取区域，该目标截取区域外切于内窥镜图像外部，如图9所示(A表示目标截取区域，B表示内窥镜图像区域，C表示拍摄图像的区域，A’表示显示器的显示区域)，此时将目标截取区域居中方法，使得显示器的显示区域的中央部分显示圆形的内窥镜图像区域，其余部分显示暗色背景区域。

上述适用于显示区域为横向矩形的情况，是将圆形的内窥镜图像区域的直径与显示区域的高度比较，如果显示为纵向矩形的情况，则是将圆形的内窥镜图像区域的直径与显示区域的宽度比较。总之将圆形的内窥镜图像区域的直径与矩形的显示器的显示区域的短边进行比较，确定当前内窥镜图像是否过大，从而确定采用何种方式截取目标截取区域。

参照图10所示，在一些实施例中，上述步骤S500中内窥镜摄像系统根据目标截取区域的图像信息向显示器输出第二显示信号，以使目标截取区域的内窥镜图像放大至整个显示区域，具体包括以下步骤：

步骤S510，内窥镜摄像系统根据目标截取区域的图像信息确定目标放大图像帧信息；

步骤S520，内窥镜摄像系统对目标放大图像帧信息进行插值处理，得到不同放大程度的多个过渡图像帧信息；

步骤S530，内窥镜摄像系统根据多个过渡图像帧信息和目标放大图像帧信息向显示器输出第二显示信号，以使显示区域显示的目标截取区域的图像逐步放大至整个显示区域。

上述步骤S510至步骤S530表示通过图像帧插值的方式逐步放大目标截取区域的过程。其中当确定目标截取区域的大小和位置后，需要对目标截取区域进行放大，此时，根据目标截取区域中的图像内容(即图像信息)得到目标放大图像帧信息(即插值的目标图像帧)，然后内窥镜摄像系统根据预设插值处理方式对目标放大图像帧信息进行处理，得到不同放大程度的多个过渡图像帧信息，然后按照放大程度的顺序将多个过渡图像帧信息显示到显示区域上。因此，医生能够在显示器的显示区域上看到逐步放大目标截取区域，从较小的放大倍数逐步放大，直到目标截取区域放大至整个显示区域。可以理解的是，插值处理得到多个过渡图像帧信息，可以是每隔预设时间就对应一个过渡图像帧信息，例如生成10个过渡图像帧信息，每隔0.1秒显示一个过渡图像帧信息，约在1秒内完成整个目标截取区域的放大。

参照图11所示，在一些实施例中，本申请的显示方法还包括以下步骤：

步骤S610，内窥镜摄像系统在第二显示模式下，每隔N帧从拍摄图像中重新确定内窥镜图像的目标截取区域，其中N为自然数；

步骤S620，内窥镜摄像系统根据重新确定的目标截取区域的图像信息更新显示器输出的第二显示信号，以使重新确定的目标截取区域的内窥镜图像放大至整个显示区域。

由于内窥镜图像是实时传输到内窥镜摄像主机的，内窥镜摄像系统每隔一段时间/每隔N帧更新一次内窥镜图像在显示区域上显示的内容。当在第二显示模式下，医生启用前述的居中放大功能，则目标截取区域需要随时间进行更新。具体来说，前述步骤S400和步骤S500可以认为是针对其中一帧拍摄图像进行的处理过程，当经过一段时间或者经过N帧，内窥镜摄像系统接收到新的一帧拍摄图像，则需要对新的拍摄图像进行步骤S400和步骤S500的处理，之后将处理得到的新的目标截取区域替换原来的目标截取区域并显示到显示区域上。在这过程中，根据显示区域的宽高比重新选取一个目标截取区域，这个目标截取区域的中心与内窥镜图像的中心重合，内窥镜摄像系统更新向显示器输出的第二显示信息，用于将新的目标截取区域显示到显示区域上，实现了目标截取区域的实时更新，也就是在居中放大功能下在目标截取区域中实时显示摄像头的视频流。

参照图12所示，在一些实施例中，上述步骤S610中根据显示器的宽高比从拍摄图像中重新确定内窥镜图像的目标截取区域，具体包括以下步骤：

步骤S611，内窥镜摄像系统从拍摄图像中重新确定内窥镜图像的内窥镜图像区域；

步骤S612，内窥镜摄像系统根据内窥镜图像区域重新确定内窥镜图像区域的目标中心和目标内窥镜图像范围；

步骤S613，内窥镜摄像系统根据显示区域的宽高比、重新确定的内窥镜图像区域的目标中心和目标内窥镜图像范围重新确定目标截取区域，其中，目标截取区域的目标中心与内窥镜图像区域的中心重合，目标截取区域的宽高比与显示区域的宽高比相同，且目标截取区域包含至少一部分内窥镜图像。

当接收到新的拍摄图像，内窥镜摄像系统在拍摄图像中重新确定内窥镜图像对应的区域，即内窥镜图像区域，然后基于内窥镜图像区域确定内窥镜图像的中心和内窥镜图像范围，进而按照显示区域的宽高比确定目标截取区域。同样地，可以先对新的拍摄图像进行预处理，使得内窥镜图像与外围的暗色背景区域之间更容易进行分割，分割出来的内窥镜图像区域可以通过特定的方式确定其中心和内窥镜图像范围，根据内窥镜图像区域的中心、内窥镜图像范围和显示区域的宽高比确定目标截取区域。这样，新的目标截取区域的目标中心也与内窥镜图像区域的中心重合，并且能够放大至整个显示区域中，代替前一帧的目标截取区域。

在更新目标中心和目标内窥镜图像范围的过程中，如果内窥镜摄像系统判断图像的区域没有发生较大变化，则可以不更新内窥镜图像区域的中心和内窥镜图像范围，减小系统放大居中的计算量，提高显示速度。具体来说，参照图13所示，上述步骤S612中窥镜摄像系统根据内窥镜图像区域重新确定内窥镜图像区域的目标中心和目标内窥镜图像范围，具体包括以下步骤：

步骤S6121，内窥镜摄像系统根据内窥镜图像区域重新确定内窥镜图像区域的中心和内窥镜图像范围；

步骤S6122，内窥镜摄像系统将重新确定前后的内窥镜图像区域的中心和/或内窥镜图像范围进行对比，若超出第一阈值条件，则以重新确定后的内窥镜图像区域的中心和内窥镜图像范围作为目标中心和目标内窥镜图像范围，若不超出第一阈值条件，则以重新确定前的内窥镜图像区域的中心和内窥镜图像范围作为目标中心和目标内窥镜图像范围。

从新的拍摄图像中重新确定内窥镜图像区域，并计算内窥镜图像区域的中心和内窥镜图像范围，将新的中心与旧的中心进行比较，或将新的内窥镜图像范围与旧的内窥镜图像范围进行比较，计算新旧中心的位置偏差以及新旧内窥镜图像范围的位置偏差。其中，可以单独对比新旧内窥镜图像区域的中心，也可以单独对比新旧内窥镜图像区域的范围，该范围需要带有位置信息，例如以一系列像素点表示内窥镜图像范围，将这些像素点进行位置上的比较，而不是单纯的通过半径这类长度信息进行比较。如果内窥镜图像区域的范围表示的是半径等不包含位置的信息，则需要同时比较新旧内窥镜图像区域的中心和半径，来确定新旧内窥镜图像区域之间是否出现位置偏移。

当偏差超过第一阈值条件，则表明新的内窥镜图像区域在位置上发生了较大的变化，需要按照新的中心和内窥镜图像范围进行目标截取区域的选取；当偏差不超过第一阈值条件，则表明新的内窥镜图像区域在位置上没有发生较大的变化(较小的变化可认为是计算误差)，则可以直接按照旧的中心和内窥镜图像范围进行目标截取区域的选取。其中，第一阈值条件可以根据实际需要设置，新旧中心和内窥镜图像范围的对比往往是像素点计算结果的对比，如果内窥镜摄像系统的计算精度较高，那么第一阈值条件可以设置得更严格一点，如果内窥镜摄像系统的计算精度较低，那么第一阈值条件可以设置得更宽松一点，从而容忍较大的计算误差。

在一些实施例中，内窥镜摄像系统通过以下至少之一的方式获取用户的居中放大操作指令并进入第二显示模式：

内窥镜摄像系统通过用户对内窥镜摄像系统上按键的操作获取居中放大操作指令；

或者，内窥镜摄像系统通过用户对摄像头上按键的操作获取居中放大操作指令；

或者，内窥镜摄像系统通过用户对显示器上按键的操作获取居中放大操作指令；

或者，内窥镜摄像系统通过用户的语音指令获取居中放大操作指令。

其中，第一种情况是内窥镜摄像系统的内窥镜摄像主机设置有对应居中放大操作指令的按键，医生或者护士通过按下内窥镜摄像主机上的该按键可以激活居中放大操作指令，内窥镜摄像系统接收到居中放大操作指令后自动进入第二显示模式；除了在内窥镜摄像主机上设置该按键，还可以外接其他控制设备，在该控制设备上设定对应居中放大操作指令的按键，例如遥控器等。第二种情况是内窥镜摄像系统的手柄处设置有对应居中放大操作指令的按键，如果是摄像头位于手柄处(例如采用硬管的内窥镜)，则医生可以对摄像头上按键进行操作，发出居中放大操作指令；第三种情况是内窥镜摄像系统的显示器上设置有对应居中放大操作指令的按键(虚拟按键或实体按键)，医生或者护士通过触摸或按下显示器上的该按键可以激活居中放大操作指令，内窥镜摄像系统接收到居中放大操作指令后自动进入第二显示模式；第四种情况是内窥镜摄像系统集成有语音识别模块，语音识别模块内置对应居中放大操作指令的语音指令，当语音识别模块匹配到用户发出的语音指令是对应居中放大操作的，则生成居中放大操作指令并使内窥镜摄像系统自动进入第二显示模式。

参照图14所示，本申请第二方面实施例提供了一种内窥镜摄像系统的图像显示方法，内窥镜摄像系统包括显示器，显示器包括用于显示内窥镜图像的显示区域，方法包括但不限于以下步骤：

步骤S700，内窥镜摄像系统获取摄像头发送的拍摄图像的图像信号；

步骤S800，内窥镜摄像系统根据图像信号向显示器输出第一显示信号，以使显示区域显示拍摄图像，其中，显示区域中显示的拍摄图像包括内窥镜图像；

步骤S900，内窥镜摄像系统获取用户的居中放大操作指令，并从拍摄图像中确定包含至少一部分内窥镜图像的目标截取区域，目标截取区域的中心与内窥镜图像的中心重合；

步骤S1000，内窥镜摄像系统根据目标截取区域的图像信息向显示器输出第二显示信号，以使目标截取区域的内窥镜图像放大至整个显示区域，其中，显示区域中显示的内窥镜图像的中心与显示区域的中心重合。

本申请第二方面实施例的内窥镜摄像系统可以参照图1的内窥镜摄像系统1000为示例，通过摄像头的图像传感器生成照明光在病人体内的反射光或激发光对应的内窥镜图像，从而向内窥镜摄像主机输出拍摄图像，拍摄图像中至少一部分是内窥镜图像。内窥镜摄像系统在接收到拍摄图像之后，生成第一显示信号发送到显示器，显示器根据第一显示信号显示拍摄图像。在这种情况下，显示拍摄图像中内窥镜图像的中心有可能与显示区域的中心不重合。为了方便医生查看内窥镜传输的画面，本申请的内窥镜摄像系统提供了居中放大功能，医生或者护士通过内窥镜的手柄、内窥镜摄像主机或者显示器上的按键启用手动缩放功能，或者通过语音指令使得内窥镜摄像主机启用居中放大功能，内窥镜摄像系统接收到居中放大功能对应的居中放大操作指令后，在拍摄图像中确定一个目标截取区域，目标截取区域的中心与内窥镜图像的中心重合，此时目标截取区域显然能够截取到至少一部分内窥镜图像，这部分截取出来的内窥镜图像用于后续的居中和放大。

在一些实施例中，上述步骤S900中内窥镜摄像系统获取用户的居中放大操作指令，并从拍摄图像中确定包含至少一部分内窥镜图像的目标截取区域，具体为内窥镜摄像系统获取用户的居中放大操作指令，根据显示区域的宽高比从拍摄图像中确定包含至少一部分内窥镜图像的目标截取区域。内窥镜摄像系统向显示器输出第二显示信号以调整显示区域，第二显示信号用于将目标截取区域在显示区域上显示，由于目标截取区域的宽高比与显示区域的宽高比相同，目标截取区域放大后能够占满显示区域的画面，同时由于目标截取区域的中心与内窥镜图像的中心重合，将目标截取区域放大后，内窥镜图像的中心自然与显示区域的中心重合，医生通过显示器能够直观看到以原始内窥镜图像的中心进行放大且与显示区域的中心重合的目标截取区域，也就是说，医生重点关注内窥镜图像的中心及中心附近区域，能够通过上述步骤实现自动居中放大，因此便于医生在手术中观察病人体内的情况，医生无需频繁调节内窥镜图像的缩放比例和画面位置，因此能够提高手术的效率。

可以理解的是，用户的居中放大操作指令可以通过单个按键或者单个语音指令实现，例如在内窥镜的手柄上指定(预设的或者自定义按键功能)某一个按键作为居中放大操作指令对应的按键，医生在手术过程中按下该指定的按键可以直接执行上述步骤S700和步骤S1000的自动居中放大功能；又如在内窥镜摄像主机中设定某一个语音指令，医生在手术过程中发出该语音指令，内窥镜摄像主机识别后直接执行上述步骤S700和步骤S1000的自动居中放大功能。总之，本申请实施例的自动居中放大功能，能够通过简单的操作方式启用，从而降低医生在手术过程中的操作量。

可以理解的是，在上述步骤S800中，显示器基于第一显示信号显示拍摄图像时，有可能内窥镜图像的中心与显示区域的中心已经重合，但是目前显示器或者显示器输出的画面并没有提供相应的测量基准点，因此医生或者护士难以判断内窥镜图像的中心与显示区域的中心是否已经重合。那么此时仍然能够通过居中放大操作指令执行步骤S900进行居中放大，医生以此保证每次使用内窥镜都能保证内窥镜图像居中放大，即使执行居中放大操作指令后显示区域的画面实际没有变化。

本申请实施例还提供了一种内窥镜摄像主机，包括：

壳体；

通信接口，用于与内窥镜摄像头有线或无线连接；

显示接口，设置于壳体上，用于与显示器连接；

处理器，处理器获取摄像头的图像信号进行图像处理后，输出至显示器进行显示；

处理器还用于执行上述任一实施例的内窥镜摄像系统的图像显示方法。

本申请实施例还提供了一种内窥镜摄像系统，包括光源、摄像头、显示器和内窥镜摄像主机，内窥镜摄像主机通过视频线缆与显示器连接。

在硬件方面，内窥镜摄像主机提供了通信接口和显示接口，通信接口用于连接内窥镜的摄像头，显示接口用于连接显示器来显示内窥镜图像；使用时，医生操作内窥镜并通过摄像头获取病人体内的画面，内窥镜摄像主机接收到摄像头传输的拍摄图像后，通过显示接口输出显示信号到显示器，使得显示器显示拍摄图像。在接收到用户的居中放大操作指令后，内窥镜摄像主机调整输出的显示信号，显示前述图像显示方法实施例中的目标截取区域，实现居中放大。

综上可知，为了适配不同口径的内窥镜，摄像头成像得到拍摄图像与内窥镜图像之间存在轴心偏离的情况，本申请的上述实施例为了实现快速简易的居中放大功能，根据内窥镜图像的中心和内窥镜图像范围、显示区域的宽高比确定一个目标截取区域，该目标截取区域的中心与内窥镜图像的中心重合，那么将目标截取区域在显示区域放大后，能够实现内窥镜图像的中心与显示区域的中心重合的效果，也即自动完成轴心重合，用户无需设定放大倍率或者移动内窥镜图像位置等，因此能够减少医生在手术中的操作，提高手术效率。

下面通过一个具体的示例对本申请的图像显示方法进行说明。

参照图15至18所示，内窥镜摄像系统的内窥镜摄像主机连接有显示器和摄像头，摄像头通常包括用于用户握持和进行按键操作的手柄。用户触发一键居中放大功能，内窥镜摄像系统通过摄像头获取视频当前帧数据，内窥镜摄像系统从当前帧数据中提取出包含内窥镜图像的区域，并对窥镜图像区域进行像素点的坐标统计，确定窥镜图像的区域的圆心坐标和圆半径；根据圆心坐标和圆半径确定有效的放大区域，即目标截取区域，然后通过在显示区域显示该放大区域，实现一键居中放大过程。

其中，从当前帧数据提取出包含内窥镜图像的区域，具体为，将当前帧图像转化成灰度图，然后对灰度图进行阈值分割，得到二值图，最后根据二值图包含有内窥镜图像的区域。

其中，对窥镜图像区域进行像素点的坐标统计，分开两部分计算，一部分是计算圆心坐标，另一部分是计算圆半径；圆心坐标计算方式是，计算内窥镜图像区域的每行像素点的坐标的期望值，以及计算内窥镜图像区域的每列像素点的坐标的期望值，然后通过每行和每列的坐标期望值计算得到内窥镜图像区域的圆心坐标；圆半径计算方式是，计算内窥镜图像区域的每行像素点的坐标的方差，然后用计算得到的方差得到内窥镜图像区域的圆半径。

其中，根据圆心坐标和圆半径确定有效的放大区域，具体为，确定圆半径是否超过显示区域的半高度，或者判断圆直径是否超过显示区域的高度(显示区域为横向矩形)，如果超过，则将目标截取区域内接于内窥镜图像区域，如果不超过，则将目标截取区域外切于内窥镜图像区域，此时计算目标截取区域的左右上下内窥镜图像范围达到显示区域宽度和高度所需的放大倍率，按照该放大倍率放大目标截取区域到整个显示区域。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或装置不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或装置固有的其他步骤或单元。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

应当理解，在本申请实施例的描述中，多个(或多项)的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机装置(可以是个人计算机，服务器，或者网络装置等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

还应了解，本申请实施例提供的各种实施方式可以任意进行组合，以实现不同的技术效果。

以上是对本申请的较佳实施进行了具体说明，但本申请并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本申请精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (18)

1.一种内窥镜摄像系统的图像显示方法，所述内窥镜摄像系统包括显示器，所述显示器包括用于显示内窥镜图像的显示区域，其特征在于，所述方法包括：

所述内窥镜摄像系统获取摄像头发送的拍摄图像的图像信号；

所述内窥镜摄像系统进入第一显示模式，并根据所述图像信号向所述显示器输出第一显示信号，以使所述显示区域显示所述拍摄图像，其中，所述显示区域中显示的所述拍摄图像包括内窥镜图像，所述内窥镜图像的中心偏离所述显示区域的中心；

所述内窥镜摄像系统在第一显示模式下，获取用户的缩放操作指令，所述内窥镜摄像系统根据所述缩放操作指令对所述第一显示信号进行调节，以使所述显示区域中显示的画面沿所述显示区域的中心进行缩放，缩放后所述显示区域中显示的所述内窥镜图像的中心偏离所述显示区域的中心；

所述内窥镜摄像系统获取用户的居中放大操作指令并进入第二显示模式，所述内窥镜摄像系统在所述第二显示模式下，根据所述显示区域的宽高比从所述拍摄图像中确定包含至少一部分所述内窥镜图像的目标截取区域，所述目标截取区域的中心与所述内窥镜图像的中心重合；

所述内窥镜摄像系统根据所述目标截取区域的图像信息向所述显示器输出第二显示信号，以使所述目标截取区域的内窥镜图像放大至整个所述显示区域，其中，所述显示区域中显示的所述内窥镜图像的中心与所述显示区域的中心重合。

2.根据权利要求1所述的内窥镜摄像系统的图像显示方法，其特征在于：所述根据所述显示区域的宽高比确定所述内窥镜图像的目标截取区域，包括：

所述内窥镜摄像系统从所述拍摄图像中确定所述内窥镜图像的内窥镜图像区域；

所述内窥镜摄像系统根据所述内窥镜图像区域确定所述内窥镜图像区域的中心和内窥镜图像范围；

所述内窥镜摄像系统根据所述显示区域的宽高比、所述内窥镜图像区域的中心和所述内窥镜图像范围确定所述目标截取区域，其中，所述目标截取区域的中心与所述内窥镜图像区域的中心重合，所述目标截取区域的宽高比与所述显示区域的宽高比相同，且所述目标截取区域包含至少一部分所述内窥镜图像。

3.根据权利要求2所述的内窥镜摄像系统的图像显示方法，其特征在于：所述内窥镜摄像系统从所述拍摄图像中确定所述内窥镜图像的内窥镜图像区域，包括：

所述内窥镜摄像系统将所述拍摄图像转换为灰度图像；

所述内窥镜摄像系统根据预设阈值对所述灰度图像进行阈值分割处理得到二值图像，所述二值图像包含的区域为所述内窥镜图像区域。

4.根据权利要求2所述的内窥镜摄像系统的图像显示方法，其特征在于：所述内窥镜摄像系统根据所述内窥镜图像区域确定所述内窥镜图像区域的中心和内窥镜图像范围，包括：

所述内窥镜摄像系统对所述内窥镜图像区域中的各个像素点的坐标进行分布统计计算，确定所述内窥镜图像区域的中心和所述内窥镜图像范围。

5.根据权利要求4所述的内窥镜摄像系统的图像显示方法，其特征在于：所述内窥镜摄像系统对所述内窥镜图像区域中的各个像素点的坐标进行分布统计计算，确定所述内窥镜图像区域的中心和所述内窥镜图像范围，包括：

所述内窥镜摄像系统对所述内窥镜图像区域中的所述内窥镜图像的各个像素点的坐标进行期望分布计算，得到所述内窥镜图像区域中心的坐标；

所述内窥镜摄像系统对所述内窥镜图像区域中的所述内窥镜图像的各个像素点的坐标进行方差分布计算，得到所述内窥镜图像区域的所述内窥镜图像范围。

6.根据权利要求5所述的内窥镜摄像系统的图像显示方法，其特征在于：所述内窥镜摄像系统对所述内窥镜图像区域中的所述内窥镜图像的各个像素点的坐标进行期望分布计算，得到所述内窥镜图像区域中心的坐标，包括：

所述内窥镜摄像系统对所述内窥镜图像区域中的每行像素点的坐标进行期望分布计算，得到各行像素点的坐标的第一期望值；

所述内窥镜摄像系统对所述内窥镜图像区域中的每列像素点的坐标进行期望分布计算，得到各列像素点的坐标的第二期望值；

所述内窥镜摄像系统对各个所述第一期望值和各个所述第二期望值的进行统计计算得到所述内窥镜图像区域中心的坐标。

7.根据权利要求2至6任意一项所述的内窥镜摄像系统的图像显示方法，其特征在于：所述内窥镜图像区域为圆形，所述内窥镜图像区域的中心为所述内窥镜图像区域的圆心，所述内窥镜摄像系统根据所述内窥镜图像区域确定所述内窥镜图像区域的中心和所述内窥镜图像范围，包括：

所述内窥镜摄像系统根据所述内窥镜图像区域确定所述内窥镜图像区域的圆心和半径。

8.根据权利要求7所述的内窥镜摄像系统的图像显示方法，其特征在于：所述目标截取区域内接于所述内窥镜图像区域的内部或者外切于所述内窥镜图像区域的外部。

9.根据权利要求7所述的内窥镜摄像系统的图像显示方法，其特征在于：所述内窥镜摄像系统根据所述显示区域的宽高比、所述内窥镜图像区域的中心和所述内窥镜图像范围确定所述目标截取区域，包括：

所述内窥镜摄像系统判断所述内窥镜图像的直径是否大于所述显示区域的高度；

若所述内窥镜图像的直径大于所述显示区域的高度，所述内窥镜摄像系统根据所述内窥镜图像区域的圆心和所述显示区域的宽高比确定内接于所述内窥镜图像内部的所述目标截取区域；

若所述内窥镜图像的直径小于或等于所述显示区域的高度，所述内窥镜摄像系统根据所述内窥镜图像区域的圆心和所述显示区域的宽高比确定外切于所述内窥镜图像外部的所述目标截取区域。

10.根据权利要求1至6任意一项所述的内窥镜摄像系统的图像显示方法，其特征在于：所述内窥镜摄像系统根据所述目标截取区域的图像信息向所述显示器输出第二显示信号，以使所述目标截取区域的内窥镜图像放大至整个所述显示区域，包括：

所述内窥镜摄像系统根据所述目标截取区域的图像信息确定目标放大图像帧信息；

所述内窥镜摄像系统对所述目标放大图像帧信息进行插值处理，得到不同放大程度的多个过渡图像帧信息；

所述内窥镜摄像系统根据多个所述过渡图像帧信息和所述目标放大图像帧信息向所述显示器输出第二显示信号，以使所述显示区域显示的所述目标截取区域的图像逐步放大至整个所述显示区域。

11.根据权利要求1至6任意一项所述的内窥镜摄像系统的图像显示方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述内窥镜摄像系统在所述第二显示模式下，每隔N帧从所述拍摄图像中重新确定所述内窥镜图像的所述目标截取区域，其中N为自然数；

所述内窥镜摄像系统根据重新确定的所述目标截取区域的图像信息更新所述显示器输出的所述第二显示信号，以使重新确定的所述目标截取区域的内窥镜图像放大至整个所述显示区域。

12.根据权利要求11所述的内窥镜摄像系统的图像显示方法，其特征在于，所述每隔N帧从所述拍摄图像中重新确定所述内窥镜图像的所述目标截取区域，包括：

所述内窥镜摄像系统每隔N帧从所述拍摄图像中重新确定所述内窥镜图像的内窥镜图像区域；

所述内窥镜摄像系统根据所述内窥镜图像区域重新确定所述内窥镜图像区域的目标中心和目标内窥镜图像范围；

所述内窥镜摄像系统根据所述显示区域的宽高比、重新确定的所述内窥镜图像区域的目标中心和所述目标内窥镜图像范围重新确定所述目标截取区域，其中，所述目标截取区域的目标中心与所述内窥镜图像区域的中心重合，所述目标截取区域的宽高比与所述显示区域的宽高比相同，且所述目标截取区域包含至少一部分所述内窥镜图像。

13.根据权利要求12所述的内窥镜摄像系统的图像显示方法，其特征在于，所述内窥镜摄像系统根据所述内窥镜图像区域重新确定所述内窥镜图像区域的目标中心和目标内窥镜图像范围，包括：

所述内窥镜摄像系统根据所述内窥镜图像区域重新确定所述内窥镜图像区域的中心和内窥镜图像范围；

所述内窥镜摄像系统将重新确定前后的所述内窥镜图像区域的中心和/或内窥镜图像范围进行对比，若超出第一阈值条件，则以重新确定后的所述内窥镜图像区域的中心和所述内窥镜图像范围作为所述目标中心和所述目标内窥镜图像范围，若不超出第一阈值条件，则以重新确定前的所述内窥镜图像区域的中心和所述内窥镜图像范围作为所述目标中心和所述目标内窥镜图像范围。

14.根据权利要求1至6任意一项所述的内窥镜摄像系统的图像显示方法，其特征在于，所述内窥镜摄像系统通过以下至少之一的方式获取用户的居中放大操作指令并进入第二显示模式：

所述内窥镜摄像系统通过用户对所述内窥镜摄像系统上按键的操作获取居中放大操作指令；

或者，所述内窥镜摄像系统通过用户对所述摄像头上按键的操作获取居中放大操作指令；

或者，所述内窥镜摄像系统通过用户对所述显示器上按键的操作获取居中放大操作指令；

或者，所述内窥镜摄像系统通过用户的语音指令获取居中放大操作指令。

15.一种内窥镜摄像系统的图像显示方法，所述内窥镜摄像系统包括显示器，所述显示器包括用于显示内窥镜图像的显示区域，其特征在于，所述方法包括：

所述内窥镜摄像系统获取摄像头发送的拍摄图像的图像信号；

所述内窥镜摄像系统根据所述图像信号向所述显示器输出第一显示信号，以使所述显示区域显示所述拍摄图像，其中，所述显示区域中显示的所述拍摄图像包括内窥镜图像；

所述内窥镜摄像系统获取用户的居中放大操作指令，并从所述拍摄图像中确定包含至少一部分所述内窥镜图像的目标截取区域，所述目标截取区域的中心与所述内窥镜图像的中心重合；

所述内窥镜摄像系统根据所述目标截取区域的图像信息向所述显示器输出第二显示信号，以使所述目标截取区域的内窥镜图像放大至整个所述显示区域，其中，所述显示区域中显示的所述内窥镜图像的中心与所述显示区域的中心重合。

16.根据权利要求15所述的内窥镜摄像系统的图像显示方法，其特征在于：所述内窥镜摄像系统获取用户的居中放大操作指令，并从所述拍摄图像中确定包含至少一部分所述内窥镜图像的目标截取区域，包括：

所述内窥镜摄像系统获取用户的居中放大操作指令，根据所述显示区域的宽高比从所述拍摄图像中确定包含至少一部分所述内窥镜图像的目标截取区域。

17.一种内窥镜摄像主机，其特征在于，包括：

壳体；

通信接口，用于与内窥镜摄像头有线或无线连接；

显示接口，设置于所述壳体上，用于与显示器连接；

处理器，所述处理器获取所述摄像头的图像信号进行图像处理后，输出至所述显示器进行显示；

所述处理器还用于执行上述权利要求1至16中任意一项所述的内窥镜摄像系统的图像显示方法。

18.一种内窥镜摄像系统，包括光源、摄像头、显示器和权利要求17所述的内窥镜摄像主机，所述内窥镜摄像主机通过视频线缆与所述显示器连接。

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