CN116421126B - 一种用于腹腔内镜除雾预处理的回传图像深度分析方法及系统 - Google Patents
一种用于腹腔内镜除雾预处理的回传图像深度分析方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于腹腔内镜除雾预处理的回传图像深度分析方法及系统，涉及图像处理技术领域，包括图像及数据采集端口、图像分析端口和除雾控制端口，图像及数据采集端口用于对腹腔内镜所监测到的腹腔内部的图像进行采集，图像分析端口用于计算腹腔内部图像的清晰度，除雾控制端口根据腹腔内部图像的清晰度计算出需要加热的温度，并根据需要加热的温度对腹腔内镜的镜头进行加热，本发明能够通过腹腔内镜所监测到的腹腔内部的图像的清晰度计算腹腔内镜需要达到的温度，减少了因为加热过度导致的烫伤，通过腹腔内镜采集到的图像来分析图像的清晰度，从而计算腹腔内镜需要达到的温度，有效提高了腹腔内镜温度计算的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域，特别涉及一种用于腹腔内镜除雾预处理的回传图像深度分析方法及系统。
背景技术
随着现代医学技术的发展，微创外科手术在临床上广泛开展，腹腔镜外科技术是外科微创化的重要组成部分，清晰的手术视野是腹腔镜手术安全的关键，因此腔镜镜头的防雾处理至关重要。
在现有技术中，临床采用传统镜头预热方法进行防雾处理，经常会发生热盐水撒出、烫伤、镜头倒翻等现象，增加了术中污染和镜头损坏的几率，在进行腔镜手术过程中，由于体腔温度和体外温度相差较大，部分水蒸气遇到冷的腔镜镜头后容易凝聚形成一层雾，从而影响手术视野呈现在显示器上的清晰度，影响手术操作。
例如申请公开号为CN110913182A的中国专利公开了一种腹腔镜影像系统图像信噪比快速评估装置及方法，使光线通过包括至少10个具有不同透过率的区域的透光测试卡，通过拍摄一张图像即可获得10个具有不同亮度的图像，配合系统的自适应分析功能，即可以快速分析计算出摄像系统的信噪比数值；整个处理过程步骤少、操作简单，拍摄一张图像，即可获取10个具有不同亮度的图像数据；整个处理耗时短，通过软件算法自动定位取值区域，全自动操作；准确性更高，自动化操作提高了整体操作的可靠性，减少了人手参与，降低不确定因素，从而提高准确性；
例如申请公开号为CN112349405A的中国专利公开了一种用于腹腔镜微创外科手术的5G远程实时手术指导系统，包括有指导端、第一网络端、服务器端、第二网络端和被指导端，所述指导端设置有第一音视频采集输入模块、第一音视频播放输出模块、第一音视频编码模块和第一音视频解码模块，所述第一网络端设置有第一5G通信网络接入，所述服务器端设置有MCU媒体控制及数据处理分发单元，所述第二网络端设置有第二5G通信网络接入，所述被指导端设置有第二音视频编码模块、第二音视频解码模块、第二音视频采集输入模块和第二音视频播放输出模块，解决了腹腔镜微创外科手术不能够进行远程实时协作指导以及教学的问题；
本发明是为了解决这一问题，提出一种用于腹腔内镜除雾预处理的回传图像深度分析方法及系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于腹腔内镜除雾预处理的回传图像深度分析方法及系统，用以解决上述背景技术中存在的技术问题：临床采用传统镜头预热方法进行防雾处理，经常会发生热盐水撒出、烫伤、镜头倒翻等现象，增加了术中污染和镜头损坏的几率，在进行腔镜手术过程中，由于体腔温度和体外温度相差较大，部分水蒸气遇到冷的腔镜镜头后容易凝聚形成一层雾，从而影响手术视野呈现在显示器上的清晰度，影响手术操作。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种用于腹腔内镜除雾预处理的回传图像深度分析系统，包括图像及数据采集端口、图像分析端口和除雾控制端口；
所述图像及数据采集端口用于对腹腔内镜所监测到的腹腔内部的图像进行采集；
所述图像分析端口用于计算腹腔内部图像的清晰度；
所述除雾控制端口根据腹腔内部图像的清晰度计算出需要加热的温度，并根据需要加热的温度对腹腔内镜的镜头进行加热。
所述除雾控制端口包括数据采集和储存模块、温度计算模块和除雾控制模块；所述数据采集和储存模块用于采集和储存图像分析端口所计算出的图像清晰度、所述温度计算模块用于将数据采集和储存模块采集到的图像清晰度代入温度计算公式中，计算出需要调节到的温度；所述除雾控制模块用于发出除雾指令，调节到相应的温度，进行除雾。
所述温度计算公式为：，其中为腹腔内镜进入腹腔后的清晰度最大值，/>为腹腔内镜清晰度最大时腹腔中的温度，为图像在/>坐标的梯度，/>为像素点的个数，/>为图像清晰度。
所述图像分析端口包括图像梯度提取模块、图像清晰度计算模块和数据传输模块；所述图像梯度提取模块用于将图片导入matlab软件中，获得图像中各个像素点的坐标，根据梯度计算公式计算出图像在各个坐标的梯度；所述图像清晰度计算模块用于根据图像清晰度计算公式计算图像清晰度；所述数据传输模块用于图像梯度提取模块和图像清晰度计算模块之间的数据传输。
所述梯度计算公式为：，其中/>和/>为sobel卷积核，/>为卷积核对应的图像灰度值矩阵。
所述图像清晰度计算公式为：，其中/>为图像在/>坐标的梯度，/>为像素点的个数，/>为图像清晰度。
sobel的卷积核，/>。
所述图像及数据采集端口包括图像采集模块和数据采集模块；所述图像采集模块用于采集腹腔内镜所采集的腹腔内部图像；所述数据采集模块用于采集腹腔内镜在腹腔内部所采集到的数据信息，包括腹腔内部的温度。
所述腹腔内镜除雾预处理的回传图像深度分析步骤为：
步骤一：图像及数据采集端口实时采集腹腔内部图像和腹腔内部的温度；
步骤二：图像分析端口计算出采集到的腔内图像的实时梯度；
步骤三：根据图像分析端口计算出的图像的实时梯度计算图像清晰度；
步骤四：除雾控制端口根据实时图像清晰度以及腔镜在腹腔内部进行手术的过程中的图像清晰度的最大值计算出腹腔镜所需要调节到的温度，调节到相应的温度，进行除雾。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1.本发明提供了一种用于腹腔内镜除雾预处理的回传图像深度分析系统，能够通过腹腔内镜的清晰度计算腹腔内镜需要达到的温度，并对腹腔内镜的温度进行调节，减少了因为加热过度导致的烫伤。
2.本发明提供了一种用于腹腔内镜除雾预处理的回传图像深度分析系统，能够通过腹腔内镜采集到的图像来分析图像的清晰度，从而计算腹腔内镜需要达到的温度，有效提高了腹腔内镜温度计算的准确性。
3.本发明提供了一种用于腹腔内镜除雾预处理的回传图像深度分析系统，能够根据计算出的腹腔内镜需要达到的温度实时调节腹腔内镜的温度，从而达到除雾的效果，减少了因为手术视野不清晰造成的手术风险。
附图说明
图1为本发明一种用于腹腔内镜除雾预处理的回传图像深度分析系统框图；
图2为本发明一种用于腹腔内镜除雾预处理的回传图像深度分析方法的步骤图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，本发明的实施例是为了示例和描述方便起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式，很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的，选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
实施例1
本实施例提供了一种用于腹腔内镜除雾预处理的回传图像深度分析系统，能够通过腹腔内镜的清晰度计算腹腔内镜需要达到的温度，减少了因为加热过度导致的烫伤，具体方案为，如图1和图2所示，一种用于腹腔内镜除雾预处理的回传图像深度分析系统，其具体内容如下：
一种用于腹腔内镜除雾预处理的回传图像深度分析系统，包括图像及数据采集端口、图像分析端口和除雾控制端口；
图像及数据采集端口用于对腹腔内镜所监测到的腹腔内部的图像进行采集；
图像分析端口用于计算腹腔内部图像的清晰度；
除雾控制端口根据腹腔内部图像的清晰度计算出需要加热的温度，并根据需要加热的温度对腹腔内镜的镜头进行加热。
除雾控制端口包括数据采集和储存模块、温度计算模块和除雾控制模块；数据采集和储存模块用于采集和储存图像分析端口所计算出的图像清晰度、温度计算模块用于将数据采集和储存模块采集到的图像清晰度代入温度计算公式中，计算出需要调节到的温度；除雾控制模块用于发出除雾指令，调节到相应的温度，进行除雾。
温度计算公式为：，其中/>为腹腔内镜进入腹腔后的清晰度最大值，/>为腹腔内镜清晰度最大时腹腔中的温度，为图像在/>坐标的梯度，/>为像素点的个数，/>为图像清晰度。
图像分析端口包括图像梯度提取模块、图像清晰度计算模块和数据传输模块；图像梯度提取模块用于将图片导入matlab软件中，获得图像中各个像素点的坐标，根据梯度计算公式计算出图像在各个坐标的梯度；图像清晰度计算模块用于根据图像清晰度计算公式计算图像清晰度；数据传输模块用于图像梯度提取模块和图像清晰度计算模块之间的数据传输。
梯度计算公式为：，其中/>和/>为sobel卷积核，/>为卷积核对应的图像灰度值矩阵。
图像清晰度计算公式为：，其中/>为图像在/>坐标的梯度，/>为像素点的个数，/>为图像清晰度。
sobel的卷积核，/>。
图像及数据采集端口包括图像采集模块和数据采集模块；图像采集模块用于采集腹腔内镜所采集的腹腔内部图像；数据采集模块用于采集腹腔内镜在腹腔内部所采集到的数据信息，包括腹腔内部的温度。
腹腔内镜除雾预处理的回传图像深度分析步骤为：
步骤一：图像及数据采集端口实时采集腹腔内部图像和腹腔内部的温度；
步骤二：图像分析端口计算出采集到的腔内图像的实时梯度；
步骤三：根据图像分析端口计算出的图像的实时梯度计算图像清晰度；
步骤四：除雾控制端口根据实时图像清晰度以及腔镜在腹腔内部进行手术的过程中的图像清晰度的最大值计算出腹腔镜所需要调节到的温度，调节到相应的温度，进行除雾。
在本实施例中，计算出需要调节到的温度为35.4℃，需要通过除雾控制端口将腹腔内镜温度调节至35.4℃。
实施例2
本实施例提供了一种用于腹腔内镜除雾预处理的回传图像深度分析系统，能够通过腹腔内镜采集到的图像来分析图像的清晰度，从而计算腹腔内镜需要达到的温度，有效提高了计算温度的准确性，具体方案为，如图1和图2所示，一种用于腹腔内镜除雾预处理的回传图像深度分析系统，其具体内容如下：
一种用于腹腔内镜除雾预处理的回传图像深度分析系统，包括图像及数据采集端口、图像分析端口和除雾控制端口；
图像及数据采集端口用于对腹腔内镜所监测到的腹腔内部的图像进行采集；
图像分析端口用于计算腹腔内部图像的清晰度；
除雾控制端口根据腹腔内部图像的清晰度计算出需要加热的温度，并根据需要加热的温度对腹腔内镜的镜头进行加热。
除雾控制端口包括数据采集和储存模块、温度计算模块和除雾控制模块；数据采集和储存模块用于采集和储存图像分析端口所计算出的图像清晰度、温度计算模块用于将数据采集和储存模块采集到的图像清晰度代入温度计算公式中，计算出需要调节到的温度；除雾控制模块用于发出除雾指令，将腹腔内镜调节到相应的温度，进行除雾。
温度计算公式为：，其中/>为腹腔内镜进入腹腔后的清晰度最大值，/>为腹腔内镜清晰度最大时腹腔中的温度，为图像在/>坐标的梯度，/>为像素点的个数，/>为图像清晰度。
图像分析端口包括图像梯度提取模块、图像清晰度计算模块和数据传输模块；图像梯度提取模块用于将图片导入matlab软件中，获得图像中各个像素点的坐标，根据梯度计算公式计算出图像在各个坐标的梯度；图像清晰度计算模块用于根据图像清晰度计算公式计算图像清晰度；数据传输模块用于图像梯度提取模块和图像清晰度计算模块之间的数据传输。
梯度计算公式为：，其中/>和/>为sobel卷积核，/>为卷积核对应的图像灰度值矩阵。
图像清晰度计算公式为：，其中/>为图像在/>坐标的梯度，/>为像素点的个数，/>为图像清晰度。
sobel的卷积核，/>。
图像及数据采集端口包括图像采集模块和数据采集模块；图像采集模块用于采集腹腔内镜所采集的腹腔内部图像；数据采集模块用于采集腹腔内镜在腹腔内部所采集到的数据信息，包括腹腔内部的温度。
腹腔内镜除雾预处理的回传图像深度分析步骤为：
步骤一：图像及数据采集端口实时采集腹腔内部图像和腹腔内部的温度；
步骤二：图像分析端口计算出采集到的腔内图像的实时梯度；
步骤三：根据图像分析端口计算出的图像的实时梯度计算图像清晰度；
步骤四：除雾控制端口根据实时图像清晰度以及腔镜在腹腔内部进行手术的过程中的图像清晰度的最大值计算出腹腔镜所需要调节到的温度，调节到相应的温度，进行除雾。
在本实施例中，计算出需要调节到的温度为34.7℃，需要通过除雾控制端口将腹腔内镜温度调节至34.7℃。
实施例3
本实施例提供了一种用于腹腔内镜除雾预处理的回传图像深度分析系统，能够根据计算出的腹腔内镜需要达到的温度实时调节腹腔内镜的温度，从而达到除雾的效果，减少了因为手术视野不清晰造成的手术风险，具体方案为，如图1和图2所示，一种用于腹腔内镜除雾预处理的回传图像深度分析系统，其具体内容如下：
一种用于腹腔内镜除雾预处理的回传图像深度分析系统，包括图像及数据采集端口、图像分析端口和除雾控制端口；
图像及数据采集端口用于对腹腔内镜所监测到的腹腔内部的图像进行采集；
图像分析端口用于计算腹腔内部图像的清晰度；
除雾控制端口根据腹腔内部图像的清晰度计算出需要加热的温度，并根据需要加热的温度对腹腔内镜的镜头进行加热。
除雾控制端口包括数据采集和储存模块、温度计算模块和除雾控制模块；数据采集和储存模块用于采集和储存图像分析端口所计算出的图像清晰度、温度计算模块用于将数据采集和储存模块采集到的图像清晰度代入温度计算公式中，计算出需要调节到的温度；除雾控制模块用于发出除雾指令，调节到相应的温度，进行除雾。
温度计算公式为：，其中/>为腹腔内镜进入腹腔后的清晰度最大值，/>为腹腔内镜清晰度最大时腹腔中的温度，为图像在/>坐标的梯度，/>为像素点的个数，/>为图像清晰度。
图像分析端口包括图像梯度提取模块、图像清晰度计算模块和数据传输模块；图像梯度提取模块用于将图片导入matlab软件中，获得图像中各个像素点的坐标，根据梯度计算公式计算出图像在各个坐标的梯度；图像清晰度计算模块用于根据图像清晰度计算公式计算图像清晰度；数据传输模块用于图像梯度提取模块和图像清晰度计算模块之间的数据传输。
梯度计算公式为：，其中/>和/>为sobel卷积核，/>为卷积核对应的图像灰度值矩阵。
图像清晰度计算公式为：，其中/>为图像在/>坐标的梯度，/>为像素点的个数，/>为图像清晰度。
sobel的卷积核，/>。
图像及数据采集端口包括图像采集模块和数据采集模块；图像采集模块用于采集腹腔内镜所采集的腹腔内部图像；数据采集模块用于采集腹腔内镜在腹腔内部所采集到的数据信息，包括腹腔内部的温度。
腹腔内镜除雾预处理的回传图像深度分析步骤为：
步骤一：图像及数据采集端口实时采集腹腔内部图像和腹腔内部的温度；
步骤二：图像分析端口计算出采集到的腔内图像的实时梯度；
步骤三：根据图像分析端口计算出的图像的实时梯度计算图像清晰度；
步骤四：除雾控制端口根据实时图像清晰度以及腔镜在腹腔内部进行手术的过程中的图像清晰度的最大值计算出腹腔镜所需要调节到的温度，调节到相应的温度，进行除雾。
在本实施例中，计算出需要调节到的温度为35.4℃，需要通过除雾控制端口将腹腔内镜温度调节至35.4℃。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围，本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。
Claims (6)
1.一种用于腹腔内镜除雾预处理的回传图像深度分析系统，包括图像及数据采集端口、图像分析端口和除雾控制端口；
所述图像及数据采集端口用于对腹腔内镜所监测到的腹腔内部的图像和腹腔内镜在腹腔内部所采集到的数据信息进行采集；
所述图像分析端口用于计算腹腔内部图像的清晰度；
其特征在于：所述除雾控制端口根据腹腔内部图像的清晰度计算出需要加热的温度，并根据需要加热的温度对腹腔内镜的镜头进行加热；所述除雾控制端口包括数据采集和储存模块、温度计算模块和除雾控制模块；所述数据采集和储存模块用于采集和储存图像分析端口所计算出的图像清晰度，所述温度计算模块用于将数据采集和储存模块采集到的图像清晰度代入温度计算公式中，计算出需要调节到的温度；所述除雾控制模块用于发出除雾指令，将腹腔内镜调节到相应的温度，进行除雾；所述温度计算公式为：，其中/>为腹腔内镜进入腹腔后的清晰度最大值，/>为腹腔内镜清晰度最大时腹腔中的温度，/>为图像在/>坐标的梯度，/>为像素点的个数，/>为图像清晰度；所述图像分析端口包括图像梯度提取模块、图像清晰度计算模块和数据传输模块；所述图像梯度提取模块用于将腹腔内部图像导入matlab软件中，获得图像中各个像素点的坐标，根据梯度计算公式计算出图像在各个坐标的梯度；所述图像清晰度计算模块用于根据图像清晰度计算公式计算图像清晰度；所述数据传输模块用于图像梯度提取模块和图像清晰度计算模块之间的数据传输。
2.根据权利要求1所述的一种用于腹腔内镜除雾预处理的回传图像深度分析系统，其特征在于：所述梯度计算公式为：，其中/>和/>为sobel卷积核，/>为卷积核对应的图像灰度值矩阵。
3.根据权利要求2所述的一种用于腹腔内镜除雾预处理的回传图像深度分析系统，其特征在于：所述图像清晰度，计算公式为：，其中/>为图像在/>坐标的梯度，/>为像素点的个数，/>为图像清晰度。
4.根据权利要求3所述的一种用于腹腔内镜除雾预处理的回传图像深度分析系统，其特征在于：sobel的卷积核，/>。
5.根据权利要求4所述的一种用于腹腔内镜除雾预处理的回传图像深度分析系统，其特征在于：所述图像及数据采集端口包括图像采集模块和数据采集模块；所述图像采集模块用于采集腹腔内镜所采集的腹腔内部图像；所述数据采集模块用于采集腹腔内镜在腹腔内部所采集到的数据信息，所述数据信息包括腹腔内部的温度。
6.一种用于腹腔内镜除雾预处理的回传图像深度分析方法，基于如权利要求1-5任一项所述的一种用于腹腔内镜除雾预处理的回传图像深度分析系统实现，其特征在于：所述方法包含以下步骤：
步骤一：图像及数据采集端口实时采集腹腔内部图像和腹腔内部的温度；
步骤二：图像分析端口计算出采集到的腔内图像的实时梯度；
步骤三：根据图像分析端口计算出的图像的实时梯度计算图像清晰度；
步骤四：除雾控制端口根据实时图像清晰度以及腔镜在腹腔内部进行手术的过程中的图像清晰度的最大值计算出腹腔镜所需要调节到的温度，调节到相应的温度，进行除雾。
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