CN116172493A - 用于内窥镜系统的成像及显示方法和内窥镜系统 - Google Patents
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Abstract
一种用于内窥镜系统的成像及显示方法和内窥镜系统，该方法包括：获取待观察部位的内窥镜图像信号；基于所述内窥镜图像信号生成第一内窥镜图像和第二内窥镜图像，所述第一内窥镜图像与所述第二内窥镜图像之间具有视差；基于所述第一内窥镜图像和所述第二内窥镜图像生成立体内窥镜图像；从与所述内窥镜系统通信连接的外部图像源获取外部图像，所述外部图像为二维图像；在显示界面的至少两个显示区域中分别显示所述立体内窥镜图像和所述外部图像。本发明同时显示立体内窥镜图像和外部图像，立体内窥镜图像能够提供更真实的视觉感受，外部图像能够提供更丰富的信息供用户参考，使用户无需频繁在内窥镜系统和外部图像源之间切换视线。
Description
技术领域
本发明涉及医疗设备领域，更具体地涉及一种用于内窥镜系统的成像及显示方法和内窥镜系统。
背景技术
内窥镜能够在微创手术过程中呈现患者内脏器官的组织形态、体内病变情况，便于诊断和实施手术，是现代医学诊断和治疗的重要工具之一。传统的内窥镜只提供二维平面图像，医生在手术时只能凭经验判断人体腔体内各器官的深度信息，因而只适合于简单的手术。近年来发展了能够立体观察区域的立体内窥镜，相比于传统内窥镜能够提供三维信息，更能反映场景真实情况，能够让医生在手术过程中感受到三维画面的视觉效果，提供逼真的视觉感受，帮助医生更加准确地操作内窥镜。
医生在使用内窥镜系统进行检查或手术时，有时还需要参照其他医疗设备采集的图像，由于其他医疗设备的图像与内窥镜系统采集的内窥镜图像显示在各自不同的显示界面上，医生需要在不同的显示界面之间频繁切换视线，影响手术的顺利进行。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
本发明实施例第一方面提供了一种用于内窥镜系统的成像及显示方法，所述方法包括：
获取待观察部位的内窥镜图像信号；
基于所述内窥镜图像信号生成第一内窥镜图像和第二内窥镜图像，所述第一内窥镜图像与所述第二内窥镜图像之间具有视差；
基于所述第一内窥镜图像和所述第二内窥镜图像生成立体内窥镜图像；
从与所述内窥镜系统通信连接的外部图像源获取外部图像，所述外部图像为二维图像；
在显示界面的至少两个显示区域中分别显示所述立体内窥镜图像和所述外部图像。
在一些实施例中，所述外部图像源包括与所述内窥镜系统通信连接的医疗设备，所述外部图像包括所述医疗设备输出的医疗图像。
在一些实施例中，所述外部图像包括所述医疗设备输出的实时视频图像；
显示所述立体内窥镜图像和所述外部图像包括：根据所述外部图像携带的时间信息和所述立体内窥镜图像携带的时间信息，同步显示相同时刻的所述外部图像与所述立体内窥镜图像。
在一些实施例中，所述医疗设备包括以下至少一个：超声设备、监护设备、通气设备、心电设备。
在一些实施例中，所述外部图像源包括与所述内窥镜系统通信连接的存储介质，所述外部图像包括从所述存储介质中获取的预先存储的图像。
在一些实施例中，所述预先存储的图像包括与所述待观察部位相关的组织模型和/或病灶空间位置模型。
在一些实施例中，所述显示区域包括第一显示区域和第二显示区域，所述立体内窥镜图像显示在所述第一显示区域中，所述外部图像显示在所述第二显示区域中，所述第一显示区域的面积大于或等于所述第二显示区域的面积。
在一些实施例中，所述显示区域包括第一显示区域和第二显示区域，所述立体内窥镜图像显示在所述第一显示区域中，所述外部图像显示在所述第二显示区域中，所述第一显示区域的面积小于所述第二显示区域的面积。
在一些实施例中，所述显示区域包括第一显示区域和第二显示区域，所述第一显示区域的面积大于或等于所述第二显示区域的面积；
所述方法还包括：响应于用户的操作指令，将所述第一显示区域中显示的图像在所述立体内窥镜图像和所述外部图像之间进行切换，同时将所述第二显示区域中显示的图像在所述外部图像和所述立体内窥镜图像之间进行切换。
在一些实施例中，所述方法还包括：当所述立体内窥镜图像显示在所述第一显示区域时，根据第一视差调节参数对所述第一内窥镜图像和/或所述第二内窥镜图像进行视差调节，以使所述第一内窥镜图像和所述第二内窥镜图像之间具有目标视差；
和/或，当所述立体内窥镜图像显示在所述第二显示区域时，根据第二视差调节参数对所述第一内窥镜图像和/或所述第二内窥镜图像进行视差调节，以使所述第一内窥镜图像和所述第二内窥镜图像之间具有所述目标视差。
在一些实施例中，在显示所述外部图像前，所述方法还包括：提高所述外部图像的亮度。
在一些实施例中，在显示所述外部图像前，所述方法还包括：对所述外部图像进行裁切，以得到所述外部图像中的目标区域。
在一些实施例中，在显示所述外部图像前，所述方法还包括：将所述外部图像缩放至预设尺寸。
在一些实施例中，所述外部图像为黑白图像、灰度图像或彩色图像。
本发明实施例另一方面提供一种内窥镜系统，包括内窥镜、光源、连接所述内窥镜的摄像主机以及显示器，所述内窥镜包括插入部及操作部，所述插入部用于插入患者的待观察部位；
所述光源用于向所述待观察部位提供照明；
所述内窥镜设置有至少一个图像传感器，所述至少一个图像传感器用于采集待观察部位的内窥镜图像信号；
所述摄像主机用于获取所述内窥镜图像信号，以执行如上所述的方法；
所述显示器用于显示立体内窥镜图像和所述外部图像。
根据本发明实施例的用于内窥镜系统的成像及显示方法和内窥镜系统同时显示立体内窥镜图像和外部图像，立体内窥镜图像能够提供更真实的视觉感受，有助于提高操作内窥镜系统的准确性；外部图像能够提供更丰富的信息供用户参考，使用户无需频繁在内窥镜系统和外部图像源之间切换视线。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
在附图中：
图1示出根据本发明一实施例的内窥镜系统的示意性框图；
图2示出根据本发明实施例的用于内窥镜系统的成像及显示方法的示意性流程图；
图3A-图3C示出根据本发明实施例的显示界面布局的示意图；
图4A和图4B示出本发明另一实施例的立体内窥镜图像的视差大小的示意图；
图5示出根据本发明一实施例的视差调节的示意性原理图。
具体实施方式
为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本发明中描述的本发明实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的可选实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
下面，首先参考图1描述根据本发明一个实施例的内窥镜系统，图1示出了根据本发明实施例的内窥镜系统100的示意性结构框图。
如图1所示，内窥镜系统100至少包括内窥镜以及连接内窥镜的摄像主机150，内窥镜包括插入部130及操作部160，插入部130用于插入患者的待观察部位，插入部130及操作部160可以是一体结构或可分离式结构；内窥镜还包括至少一个图像传感器(未图示)，示例性地，图像传感器可以设置在内窥镜的插入部130的前端。摄像主机150用于从内窥镜获取图像信号，以对其进行信号处理。此外，内窥镜系统100还包括光源110、导光束120、线缆140、光源110通过导光束120与内窥镜连接，操作部160通过线缆140连接摄像主机150，并通过导光束120连接光源110。
其中，光源110用于向待观察部位提供照明光源。光源110可以包括可见光光源和特殊光光源。示例性地，可见光光源为LED光源，可提供不同波长范围的多个单色光，多个单色光的组合光，或者宽光谱的白光光源。特殊光光源可以是对应于荧光试剂的激光光源，例如近红外光。在一些实施例中，在采用内窥镜系统进行成像之前，在待观察部位注射荧光试剂，荧光试剂吸收激光光源产生的激光后可产生荧光。
内窥镜的插入部130包括镜管、图像传感器和照明光路。镜管前端用于插入人体内，并深入到待检查部位。照明光路与导光束120对接，用于将光源110产生的光照射至目标对象的待检测部位。图像传感器具体可以包括第一图像传感器和第二图像传感器，用于将光信号转换为电信号，包括但不限于CCD传感器、CMOS传感器等。图像传感器采集的图像信号在操作部160进行初步的信号处理后发送至摄像主机150进行后续的图像处理，初步的信号处理包括放大、滤波等处理。第一图像传感器和第二图像传感器的光轴可以平行设置，也可以成一定角度设置。第一图像传感器和第二图像传感器采集的第一图像信号和第二图像信号能够对应于人左右眼观察到的立体对图像，从而模拟人眼双目立体视觉。
操作部160的另一端通过线缆140与摄像主机150连接，将图像信号通过线缆140传输到摄像主机150进行处理。在一些实施例中，操作部160也可以通过无线传输的方式将图像数据发送至摄像主机150。
在一些实施例中，摄像主机150内设有处理器，处理器获取操作部160输出的图像信号，并对图像信号进行处理，并输出处理后的图像数据。内窥镜系统100还包括显示器170，摄像主机150通过视频连接线与显示器170连接，用于将内窥镜图像发送到显示器170进行显示。
需要说明的是，图1仅是内窥镜系统100的示例，并不构成对内窥镜系统100的限定，内窥镜系统100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，例如内窥镜系统100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。
下面，参照图2描述本发明实施例的用于内窥镜系统的成像及显示方法。该方法可以由参照图1描述的内窥镜系统实现，具体可以由内窥镜系统的摄像主机通过控制其他部件实现。图2是本发明一实施例中的用于内窥镜系统的成像及显示方法200的示意性流程图，具体包括如下步骤：
在步骤S210，获取待观察部位的内窥镜图像信号；
在步骤S220，基于所述内窥镜图像信号生成第一内窥镜图像和第二内窥镜图像，所述第一内窥镜图像与所述第二内窥镜图像之间具有视差；
在步骤S230，基于所述第一内窥镜图像和所述第二内窥镜图像生成立体内窥镜图像；
在步骤S240，从与所述内窥镜系统通信连接的外部图像源获取外部图像，所述外部图像为二维图像；
在步骤S250，在显示界面的至少两个显示区域中分别显示所述立体内窥镜图像和所述外部图像。
本发明实施例的内窥镜系统的成像及显示方法200能够同时显示立体内窥镜图像和外部图像，立体内窥镜图像能够提供更真实的视觉感受，外部图像能够提供更丰富的信息供用户参考，使用户无需频繁在内窥镜系统和外部图像源之间切换视线。
下面，首先对本发明实施例的立体内窥镜图像进行说明。内窥镜系统根据双目视差原理实现立体成像效果。双目视差原理是指人眼在观察物体时，物体分别投影到左右眼的视网膜中，形成两幅具有视差的图像，人脑根据视差可以自动计算出物体的深度信息，从而形成立体视觉效果。基于上述原理，内窥镜系统的显示器交替或同时显示具有水平视差的左眼图像和右眼图像，使用相应的图像分离技术使具有水平视差的左眼图像和右眼图像分别进入人的左右眼，使人脑自动融合出立体效果，得到深度信息。因此，可以理解的是，本发明实施例的立体内窥镜图像是指能够使观测者产生立体视觉效果的图像，其实质上包括输出到左眼和右眼的两路具有水平视差的图像。
立体内窥镜图像的输出方式可以有多种，例如，可以通过双显示器输出或单显示器输出。双显示器输出包括头盔式显示器、双屏显示器等，使观测者的左右眼分别查看不同显示器上显示的左路图像和右路图像。单显示器输出主要包括主动快门式立体显示方式、被动偏振立体显示方式等。主动快门式立体显示方式需要与液晶光阀眼镜配合使用，被动偏振立体显示方式需要与偏振眼镜配合使用，二者均通过显示器与眼镜的配合实现左右眼的图像分离。
在成像过程中，首先通过内窥镜系统的图像传感器获取待观察部位的内窥镜图像信号。待观察部位包括但不限于血液循环系统、淋巴系统和肿瘤组织等。用于采集内窥镜图像信号的图像传感器可以设置在内窥镜插入部的前端，在内窥镜插入部插入患者的待观察部位时，图像传感器接近待观察部位，并采集待观察部位的内窥镜图像信号。示例性地，内窥镜图像信号包括第一图像信号和第二图像信号，第一图像信号和第二图像信号可以分别由设置于内窥镜前端的第一图像传感器和第二图像传感器采集。
示例性地，第一图像信号可以包括第一可见光图像信号和第一荧光图像信号中的至少一个，第二图像信号可以包括第二可见光信号和第二荧光信号中的至少一个。第一可见光图像信号和第一荧光图像信号可以是同一个图像传感器采集的，也可以是不同图像传感器采集的；类似地，第二可见光图像信号和第二荧光图像信号可以是同一个图像传感器采集的，也可以是不同图像传感器采集的。其中，在采集可见光图像信号时，内窥镜下系统的光源可以分时提供不同波长范围的多个单色光，或者光源还可以提供多个单色光的组合光，或者是宽光谱的白光光源。当需要采集荧光图像信号时，在采用内窥镜系统对待观察部位进行成像之前，在待观察部位中注入荧光试剂，在成像过程中可以对待观察部位提供用于激发荧光试剂的特殊光照明，使得荧光试剂受激发产生荧光。
获取内窥镜图像信号后，基于内窥镜图像信号生成第一内窥镜图像和第二内窥镜图像，第一内窥镜图像与所述第二内窥镜图像之间具有视差，即第一内窥镜图像与第二内窥镜图像分别用于模拟人左眼和右眼观察到的图像。具体地，可以分别根据第一图像传感器采集的第一图像信号生成第一内窥镜图像，并基于第二图像传感器采集的第二图像信号生成第二内窥镜图像，由于第一图像传感器和第二图像传感器对应于不同的视角，因此第一内窥镜图像和第二内窥镜图像之间具有视差。或者，可以基于第一图像信号和第二图像信号中的至少一路图像信号进行三维模拟，以得到具有视差的第一内窥镜图像和第二内窥镜图像。
示例性地，第一内窥镜图像和第二内窥镜图像可以是可见光图像或荧光图像。其中，可见光图像可以是彩色的RGB图像或灰度图像。荧光图像可以是灰度图像或单色图像，也可以是根据信号强度与颜色值的映射关系得到的彩色图像。第一内窥镜图像和第二内窥镜图像还可以是基于可见光图像和荧光图像生成的融合图像，该融合图像既包含了可见光图像的信息，又包含了荧光图像的信息。其中，可以通过将可见光图像与荧光图像的图层进行叠加的方式生成融合图像，例如，可以将使荧光图像处理为具有一定的透明度，再将荧光图像叠加在可见光图像上，形成融合图像。或者，可以根据可见光图像上每个像素点上的像素值与荧光图像中对应像素点的像素值合成每个融合图像上的每个像素点。具体地，可以为可见光图像和荧光图像分别分配一定的权重，将二者的每个像素点的像素值进行加权求和，得到融合图像的每个像素点的像素值。
在获得第一内窥镜图像和第二内窥镜图像后，基于第一内窥镜图像和第二内窥镜图像生成立体内窥镜图像，并将立体内窥镜图像显示在显示界面的相应显示区域中。如上所述，内窥镜系统根据双目视差原理实现立体成像效果，即内窥镜系统的显示器交替或同时显示具有视差的第一内窥镜图像和第二内窥镜图像，使用相应的图像分离技术使二者分别进入人的左右眼，使人脑自动融合出立体效果。基于第一内窥镜图像和第二内窥镜图像生成立体内窥镜图像的过程可以是指根据内窥镜系统所采用的立体内窥镜图像的输出方式将第一内窥镜图像和第二内窥镜图像组合为立体图像对的过程。
除了通过内窥镜系统生成待观察部位的立体内窥镜图像以外，本发明实施例还从与内窥镜系统通信连接的外部图像源获取外部图像，并将外部图像与立体内窥镜图像显示在同一显示界面的不同显示区域中，以供用户同时查看。其中，外部图像为二维图像，即用户左右眼接收到的外部图像为相同的外部图像，彼此之间不存在视差。当用户观看内窥镜系统的显示界面时，用于显示立体内窥镜图像的显示区域所呈现的为立体显示效果，用于显示外部图像的显示区域所呈现的为二维显示效果。
在一些实施例中，外部图像源包括与内窥镜系统通信连接的其他医疗设备，外部图像包括与内窥镜系统通信连接的其他医疗设备输出的医疗图像，具体可以是其他医疗设备输出的动态医疗图像或静态医疗图像。其中，内窥镜系统与其他医疗设备之间的通信连接方式包括有线连接或无线连接，本发明实施例对此不做限制。
与内窥镜系统通信连接的其他医疗设备可以包括超声设备，从超声设备获取的外部图像为超声设备的超声画面；超声画面中至少包括超声图像，超声图像可以包括灰阶超声图像、血流图像、造影图像等。立体内窥镜图像可以向用户呈现组织表面状态，超声图像可以向用户呈现组织内部的纹理结构、血流状态等信息，还能够呈现病灶位置、进行术中引导等，同时显示超声图像和立体内窥镜图像有助于实现更准确的手术操作。
与内窥镜系统通信连接的其他医疗设备还可以包括监护设备，监护设备用于对病人的生命体征进行实时监测。从监护设备获取的外部图像为监护设备的监护画面，监护画面中显示有病人的生命体征参数的监测数据，具体包括生命体重参数的实时数值和实时波形等；病人的生命体征参数包括心电、呼吸、脉搏氧饱和度、心率、血氧、无创血压、有创血压等。同时显示监护画面与立体内窥镜图像有助于医生在手术过程中关注病人的生命体征状态。
与内窥镜系统通信连接的其他医疗设备还可以包括通气设备。由于使用内窥镜系统进行手术时病人通常处于麻醉状态，因此需要通气设备为病人提供通气支持。从通气设备获取的外部图像为通气设备的通气画面，其中显示有病人的通气参数，包括但不限于潮气量、呼吸率、呼气终末正压、吸入氧浓度、肺顺应性、气道阻力等。通气参数直接体现病人的呼吸状态，同时显示通气画面与立体内窥镜图像有助于为病人提供有效的呼吸支持。
用于通过与内窥镜系统的通信连接为内窥镜系统提供外部图像的医疗设备还可以有多钟。例如，医疗设备还可以包括心电设备，来自心电设备的外部图像为心电画面，其中记录有病人的心电波形；医疗设备还可以包括输注泵，来自输注泵的外部图像为输注画面，其中记录有输注参数等。内窥镜系统还可以同时与至少两个不同的医疗设备建立通信连接，并分别从至少两个不同的医疗设备获取外部图像；从不同的医疗设备获取的外部图像可以显示在同一显示界面的不同显示区域中。
在一些实施例中，外部图像可以是与内窥镜系统通信连接的医疗设备输出的实时视频图像。在显示立体内窥镜图像和外部图像时，可以根据外部图像携带的时间信息和立体内窥镜图像携带的时间信息，同步显示相同时刻的外部图像与立体内窥镜图像。具体地，可以根据外部图像的时间戳和立体内窥镜系统的时间戳对外部图像和立体内窥镜图像进行时间对齐显示。或者，外部图像可以是与内窥镜系统通信连接的医疗设备输出的历史图像，例如可以是超声设备在术前采集的超声图像。
除了医疗设备以外，外部图像源可以是与内窥镜系统通信连接的U盘、移动终端等存储介质，外部图像包括从存储介质中获取的预先存储的图像。存储介质中预先存储的图像可以是人工图像处理后获得的图像，具体可以是视频图像或静态图像。示例性地，预先存储的图像可以是包括与待观察部位相关的组织模型，例如心脏的三维模型；预先存储的图像还可以是病灶空间位置模型，用于提现病灶在组织中的空间位置。需要说明的是，组织模型或病灶空间位置模型是通过图像渲染的方式获得的立体效果，但其实质上仍为二维图像，即输出给用户左右眼的为相同的图像，而并非如立体内窥镜图像一般存在视差。
在一些实施例中，外部图像为黑白图像或灰度图像，例如灰阶超声图像等。或者，外部图像中的至少部分区域为黑白图像或灰度图像，例如，多普勒超声图像或有特定颜色标记的超声图像等。当然，外部图像也可以是彩色图像。
以偏振式的立体显示方式为例，当用户查看立体内窥镜图像时，需要佩戴偏振式的3D眼镜，并且还需要采用偏振式显示器来实现3D画面的观察，以使得用户的左眼观察到左路画面，右眼观察右路画面，最终再由人脑的双目立体视觉机制生成3D图像。与二维内窥镜系统相比，三维内窥镜系统的画面经由显示器到达人眼，需多穿过两个偏振片，由于偏振片具有一定的透过率，光穿过偏振片后人眼感受到的画面亮度会大幅下降。
对于以彩色画面为主的立体内窥镜图像，画面亮度的降低在一定范围内是可以接受的。而对于以灰度图像或黑白图像为主的超声画面等外部图像来说，画面亮度降低将会直接影响到医生对病灶的判断，或者无法接收到有效的图像信息。为此，本发明实施例在显示外部图像前，对外部图像进行处理，提高外部图像的亮度，以补偿由于需要呈现立体内窥镜图像的立体效果而导致的外部图像的亮度降低。其中，可以根据预设的亮度提高比例提高外部图像的亮度，或者，也可以根据外部图像的初始亮度自适应地提高外部图像的亮度。提高外部图像的亮度可以是提高外部图像的整体亮度，或者提高外部图像中部分区域的亮度。通过提高外部图像的亮度，可以避免用户需要摘下3D眼镜来查看外部图像，当看回立体内窥镜图像时，又需要佩戴3D眼镜。
在一些实施例中，可以根据外部图像的类型确定时是否提高外部图像的亮度，例如，对于来自某些特定外部图像源的外部图像，则提高其亮度，特定外部图像源可以是输出黑白图像或灰度图像的图像源，例如超声设备等。或者，也可以识别外部图像的类型，当确定外部图像为黑白图像或灰度图像时，则提高其亮度。或者，也可以确定外部图像的当前亮度，当外部图像的当前亮度低于预设阈值时，提高其亮度。可选地，也可以对任意外部图像均提高其亮度。
示例性地，在显示外部图像前，还可以对外部图像进行裁切，以得到外部图像中的目标区域。例如，从超声设备获取的图像为超声设备的实时显示画面，其中除了超声图像以外，还包括参数信息显示栏、工具栏等显示内容，而内窥镜系统的用户所关注的主要是超声图像。因此，在从超声设备获取到视频流后，可以裁切掉参数信息显示栏、工具栏等非目标区域，保留超声图像作为目标区域，并显示在内窥镜系统的显示界面中。
此外，还可以将外部图像缩放至预设尺寸，以适应用于显示外部图像的显示区域的大小，其中，当将外部图像显示在主显示区域和显示在次级显示区域时，可以对外部图像应用不同的缩放参数。
上述的亮度提高、裁切和缩放等图像处理可以采用不同的顺序，例如，可以先对外部图像进行裁切，得到外部图像中的目标区域；再对目标区域进行缩放，以适应显示区域的大小；之后对缩放后的目标区域进行亮度提升。或者，也可以先进行亮度提升，再对亮度提升后的外部图像进行裁切，最后对裁切所得的目标区域进行缩放。
参见图3A至图3C，本发明实施例的显示界面的显示区域至少包括第一显示区域和第二显示区域，立体内窥镜图像显示在第一显示区域中，外部图像显示在第二显示区域中。在一个实施例中，如图3A所示，第一显示区域310的面积大于第二显示区域的面积，即第一显示区域310为主显示区域，第二显示区域320为次级显示区域，用户可主要查看立体内窥镜图像的信息。在另一个实施例中，如图3B所示，第一显示区域310的面积小于第二显示区域320的面积，即第二显示区域320为主显示区域，第一显示区域310为次级显示区域，用户可主要查看外部图像的信息。或者，如图3C所示，第一显示区域310和第二显示区域320也可以具有相同的面积。
在一些实施例中，显示区域包括第一显示区域和第二显示区域，第一显示区域的面积大于第二显示区域的面积，即将第一显示区域定义为主显示区域。用户可以根据需要选择显示在第一显示区域中的图像，即内窥镜系统响应于用户的操作指令，将第一显示区域中显示的图像在立体内窥镜图像和外部图像之间进行切换，同时将第二显示区域中显示的图像在外部图像和立体内窥镜图像之间进行切换。例如，在接收到用户的操作指令前，在面积较大的第一显示区域中显示立体内窥镜图像，在面积较小的第二显示区域中显示外部图像；当接收到用户的操作指令后，切换为在面积较大的第一显示区域中显示外部图像，在面积较小的第二显示区域中显示立体内窥镜图像。可切换的显示方式更能满足用户的临床实际需求。
如上所述，对于立体内窥镜图像来说，其立体视觉效果的产生是通过向用户的左右眼分别输出具有视差的第一内窥镜图像和第二内窥镜图像，从而使人脑自动融合出立体效果。如图4A和图4B所示，当立体内窥镜图像显示在面积较大的第一显示区域中时具有较大的视差△1，显示在面积较小的第二显示区域中时具有较小的视差△2，从而使得第一显示区域和第二显示区域所呈现的立体效果不一致，在用户切换立体内窥镜图像的显示区域时，眼睛的辐辏和调节状态不同，眼睛将很容易疲劳并感到不适。
为了解决上述问题，当所述内窥镜图像显示在第一显示区域时，根据第一视差调节参数对第一内窥镜图像和/或第二内窥镜图像进行视差调节，以使第一内窥镜图像和第二内窥镜图像之间具有目标视差；和/或，当立体内窥镜图像显示在第二显示区域时，根据第二视差调节参数对第一内窥镜图像和/或第二内窥镜图像进行视差调节，以使第一内窥镜图像和第二内窥镜图像之间具有上述目标视差。通过使用不同的视差调节参数对第一内窥镜图像和/或第二内窥镜图像进行视差调节，可以使得立体内窥镜图像显示在不同的显示区域时具有相同或相近的视差，避免用户感到不适，提高用户体验。
本发明实施例的视差调节的原理如图5所示。通过将输出给左眼的第一内窥镜图像向左平移，将输出给右眼的第二内窥镜图像向右平移，即可减小第一内窥镜图像与第二内窥镜图像之间的视差。类似地，将第二内窥镜图像向右平移，将第一内窥镜图像向左平移，可以增大第一内窥镜图像与第二内窥镜图像之间的视差。为了使显示在第一显示区域和第二显示区域的立体内窥镜图像均具有目标视差，可以在将立体内窥镜图像显示在第一显示区域时不进行视差调节，此时第一内窥镜图像和第二内窥镜图像的原始视差即为目标视差；在将立体内窥镜图像切换为显示在第二显示区域时，增大第一内窥镜图像与第二内窥镜图像之间的视差，从而将二者间的视差调节为目标视差。或者，可以在将立体内窥镜图像显示在第二显示区域时不进行视差调节，此时第一内窥镜图像和第二内窥镜图像的原始视差即为目标视差；在将立体内窥镜图像切换为显示在第一显示区域时，减小第一内窥镜图像与第二内窥镜图像之间的视差，从而将二者间的视差调节为目标视差。或者，也可以在两种情况下均进行视差调节，在将立体内窥镜图像显示在第一显示区域时适当减小视差，在将立体内窥镜图像显示在第二显示区域时适当增大视差。
综上所述，本发明实施例的用于内窥镜系统的成像及显示方法200同时显示立体内窥镜图像和外部图像，立体内窥镜图像能够提供更真实的视觉感受，有助于提高操作内窥镜系统的准确性；外部图像能够提供更丰富的信息供用户参考，使用户无需频繁在内窥镜系统和外部图像源之间切换视线。
重新参照图1，本发明实施例还提供了一种内窥镜系统100，包括内窥镜、光源110以及连接内窥镜的摄像主机150，内窥镜包括插入部130及操作部160，插入部130用于插入患者的待观察部位；110光源用于向待观察部位提供照明；内窥镜设置有至少一个图像传感器，至少一个图像传感器用于采集待观察部位的内窥镜图像信号，图像传感器可设置在插入部130的前端；摄像主机150用于从至少一个图像传感器获取内窥镜图像信号，以执行如上所述的用于内窥镜系统的成像及显示方法200，并得到立体内窥镜图像；摄像主机150还用于从外部图像源获取外部图像。内窥镜成像系统还包括显示器170，用于显示立体内窥镜图像和外部图像。
关于内窥镜系统100的具体结构以及用于内窥镜系统的成像及显示方法200的具体步骤已在上文进行了描述，在此不做赘述。本发明实施例的内窥镜系统100同时显示立体内窥镜图像和外部图像，立体内窥镜图像能够提供更真实的视觉感受，外部图像能够提供更丰富的信息供用户参考，使用户无需频繁在内窥镜系统和外部图像源之间切换视线。
尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本发明的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本发明的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本发明的范围之内。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，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设备，或一些特征可以忽略，或不执行。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的一些模块的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (15)
1.一种用于内窥镜系统的成像及显示方法，其特征在于，所述方法包括：
获取待观察部位的内窥镜图像信号；
基于所述内窥镜图像信号生成第一内窥镜图像和第二内窥镜图像，所述第一内窥镜图像与所述第二内窥镜图像之间具有视差；
基于所述第一内窥镜图像和所述第二内窥镜图像生成立体内窥镜图像；
从与所述内窥镜系统通信连接的外部图像源获取外部图像，所述外部图像为二维图像；
在显示界面的至少两个显示区域中分别显示所述立体内窥镜图像和所述外部图像。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外部图像源包括与所述内窥镜系统通信连接的医疗设备，所述外部图像包括所述医疗设备输出的医疗图像。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述外部图像包括所述医疗设备输出的实时视频图像；
显示所述立体内窥镜图像和所述外部图像包括：根据所述外部图像携带的时间信息和所述立体内窥镜图像携带的时间信息，同步显示相同时刻的所述外部图像与所述立体内窥镜图像。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述医疗设备包括以下至少一个：超声设备、监护设备、通气设备、心电设备。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外部图像源包括与所述内窥镜系统通信连接的存储介质，所述外部图像包括从所述存储介质中获取的预先存储的图像。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述预先存储的图像包括与所述待观察部位相关的组织模型和/或病灶空间位置模型。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述显示区域包括第一显示区域和第二显示区域，所述立体内窥镜图像显示在所述第一显示区域中，所述外部图像显示在所述第二显示区域中，所述第一显示区域的面积大于或等于所述第二显示区域的面积。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述显示区域包括第一显示区域和第二显示区域，所述立体内窥镜图像显示在所述第一显示区域中，所述外部图像显示在所述第二显示区域中，所述第一显示区域的面积小于所述第二显示区域的面积。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述显示区域包括第一显示区域和第二显示区域，所述第一显示区域的面积大于或等于所述第二显示区域的面积；
所述方法还包括：响应于用户的操作指令，将所述第一显示区域中显示的图像在所述立体内窥镜图像和所述外部图像之间进行切换，同时将所述第二显示区域中显示的图像在所述外部图像和所述立体内窥镜图像之间进行切换。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：
当所述立体内窥镜图像显示在所述第一显示区域时，根据第一视差调节参数对所述第一内窥镜图像和/或所述第二内窥镜图像进行视差调节，以使所述第一内窥镜图像和所述第二内窥镜图像之间具有目标视差；
和/或，当所述立体内窥镜图像显示在所述第二显示区域时，根据第二视差调节参数对所述第一内窥镜图像和/或所述第二内窥镜图像进行视差调节，以使所述第一内窥镜图像和所述第二内窥镜图像之间具有所述目标视差。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在显示所述外部图像前，所述方法还包括：提高所述外部图像的亮度。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在显示所述外部图像前，所述方法还包括：对所述外部图像进行裁切，以得到所述外部图像中的目标区域。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在显示所述外部图像前，所述方法还包括：将所述外部图像缩放至预设尺寸。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外部图像为黑白图像、灰度图像或彩色图像。
15.一种内窥镜系统，其特征在于，包括内窥镜、光源、连接所述内窥镜的摄像主机以及显示器，所述内窥镜包括插入部及操作部，所述插入部用于插入患者的待观察部位；
所述光源用于向所述待观察部位提供照明；
所述内窥镜设置有至少一个图像传感器，所述至少一个图像传感器用于采集待观察部位的内窥镜图像信号；
所述摄像主机用于获取所述内窥镜图像信号，以执行权利要求1-14中任一项所述的方法；
所述显示器用于显示立体内窥镜图像和所述外部图像。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117281451A (zh) * | 2023-11-14 | 2023-12-26 | 杭州显微智能科技有限公司 | 一种3d内窥镜荧光摄像系统及其成像方法 |
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2023
- 2023-03-13 CN CN202310252225.5A patent/CN116172493A/zh active Pending
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|---|---|---|---|---|
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Country or region after: China Address after: Building 5, No. 828 Gaoxin Avenue, Donghu New Technology Development Zone, Wuhan City, Hubei Province, 430206 Applicant after: Wuhan Mindray Biomedical Technology Co.,Ltd. Applicant after: SHENZHEN MINDRAY BIO-MEDICAL ELECTRONICS Co.,Ltd. Address before: 430223 floor 3, building B1, zone B, high tech medical device Park, No. 818, Gaoxin Avenue, Donghu New Technology Development Zone, Wuhan, Hubei Province (Wuhan area of free trade zone) Applicant before: Wuhan Mairui Medical Technology Research Institute Co.,Ltd. Country or region before: China Applicant before: SHENZHEN MINDRAY BIO-MEDICAL ELECTRONICS Co.,Ltd. |