CN116456071A - 一种内窥镜视频信号延迟时间测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种内窥镜视频信号延迟时间测试系统及方法，多次发出可见光，使被待测内窥镜的镜头捕捉到；感知发出的可见光；感知所述待测内窥镜显示器的成像；记录达到预定设置值的多组测试数据，每组测试数据包括同一次可见光发出后，分别感知到信号的两个时间，计算各组测试数据的差值，剔除其中的异常值，并在出现异常值后增加预定设置值，计算非异常值的差值的均值，确定内窥镜的视频信号延迟时间。本发明通过软件和硬件相结合的方式，对硬件设备进行优化，提升测试准确性，简化计算过程，提升测试效率。

Description

一种内窥镜视频信号延迟时间测试系统及方法

技术领域

本发明属于测量设备技术领域，涉及一种内窥镜视频信号延迟时间测试系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

医用内窥镜系统成像质量一重要体现在于视频的延迟，如果某内窥镜系统的视频信号延迟时间超过设定值，则该内窥镜系统手术时，视频信号的实时性无法保证手术的准确、正常进行，具有巨大隐患。因此，对于视频信号延迟时间的准确测量具有重要意义。

目前有一些针对内窥镜系统视频信号延迟时间的测试系统，主要分为以下几种：

一种是单纯利用硬件实现，利用示波器等设备，采集产生和传输视频信号的时间间隔。这种测试设备测试原理简单，测试流程容易操作，但是，测试结果较大程度上依赖于示波器、感光元件等硬件设备的性能，具有一定的局限性和依赖性，如果测试设备本身性能就有一定的延迟或故障，那么测试结果肯定也存在问题。

另一种是依托于处理软件，通过对测试结果的标记、循环、补偿和计算，得到最终测试结果。这种测试方式能够在一定程度上保证测试结果的准确性，但普遍计算量较大，处理流程较为复杂。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种内窥镜视频信号延迟时间测试系统及方法，本发明通过软件和硬件相结合的方式，对硬件设备进行优化，提升测试准确性，简化计算过程，提升测试效率。

根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

一种内窥镜视频信号延迟时间测试系统，包括：

光源，用于发出可以被待测内窥镜的镜头捕捉到的可见光；

控制系统，用于控制所述光源工作；

触发系统，用于给控制系统触发信号，实现光源的频闪；

第一感光系统，用于感知发出的可见光；

第二感光系统，用于感知所述待测内窥镜成像，所述成像是待测内窥镜在所述可见光作用下形成的、在内窥镜的显示器上显示的图像；

处理系统，用于记录达到预定设置值的多组测试数据，每组测试数据包括所述光源同一次触发后，第一感光系统和第二感光系统分别感知到信号的两个时间，计算各组测试数据的差值，剔除其中的异常值，并在出现异常值后增加预定设置值，计算非异常值的差值的均值，确定内窥镜视频信号延迟时间。

作为可选择的实施方式，所述光源设置在待测内窥镜的镜头正前方。

作为可选择的实施方式，所述第一感光系统距离光源的距离与所述光源和镜头的距离相同。

作为可选择的实施方式，所述第二感光系统前设置有聚焦元件，以将所述显示器屏幕上散射出的可见光聚焦至第二感光系统。

作为进一步限定的实施方式，所述聚焦元件为透镜。

在第二感光元件前加入聚焦元件，提升感光灵敏度，提升测试准确性。

作为可选择的实施方式，所述第一感光系统和第二感光系统分别通过信号整形电路和所述处理系统电连接。

作为可选择的实施方式，所述处理系统和所述控制系统/触发系统通信连接。

作为可选择的实施方式，所述处理系统包括：

第一时间记录模块，用于记录第一感光系统分别捕捉到信号的时间戳；

第二时间记录模块，用于记录第二感光系统分别捕捉到测试信号的时间戳；

第一计算模块，用于计算两次时间戳之间的差值；

第二计算模块，用于计算剔除异常值后的各组测试数据差值的平均值；

计数模块，用于记录测量次数；

第一判断模块，用于判断测量次数是否超过预定设置值，如果否，调用控制系统，继续测试，重新触发光源工作；如果是，调用第二判断模块；

第二判断模块，用于判断是否有差值超过设定范围，如果是，则为异常值，调用标记模块，并增大预定设置值，继续测试；否则调用第二计算模块；

标记模块，用于标记异常值。

作为可选择的实施方式，所述处理系统还包括第三判断模块，用于判断所述计数模块增大预定设置值后，是否存在超过设定数量的、和所述标记模块中所标记的异常值的差值小于设定值的测试结果，如果是，则取消对该类测量结果异常值的标定，将其视为非异常值；如果否，则依旧将其视为异常值。

作为可选择的实施方式，所述处理系统设置或连接有存储器，所述存储器用于存储各组测试数据、被剔除的异常值以及计算得到的均值。

作为可选择的实施方式，所述第二判断模块，被配置为增大预定设置值至原预定设置值的至少一倍。

一种内窥镜视频信号延迟时间测试方法，包括以下步骤：

多次发出可见光，使被待测内窥镜的镜头捕捉到；

感知发出的可见光；

感知所述待测内窥镜显示器的成像；

记录达到预定设置值的多组测试数据，每组测试数据包括同一次可见光发出后，分别感知到信号的两个时间，计算各组测试数据的差值，剔除其中的异常值，并在出现异常值后增加预定设置值，计算非异常值的差值的均值，确定内窥镜的视频信号延迟时间。

作为可选择的实施方式，增大预定设置值后，是否存在超过设定数量的、和所标记的异常值的差值小于设定值的测试结果，如果是，则取消对该类测量结果异常值的标定，将其视为非异常值；如果否，则依旧将其视为异常值，进行剔除。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明通过在第二感光系统前加入聚焦元件，解决了显示器上该光源显示的区域比较大，感光面积较小，接受到的光通量只是屏幕发出来的光通量一小部分，降低了感光灵敏度，进而影响了测试的准确性的问题，使屏幕上散射出的可见光以透镜的形式聚焦到第二感光系统上，有效的提高了感光量，提高了测量精度。

本发明进行多次测量，对多次测量值进行求平均，计算过程简单，可以保证测得的延迟数据的准确性。同时，本发明还提供了在遇到异常值时，进行标记，并加大样本量，以排除内窥镜系统的软件或者硬件的不稳定性造成的误判，避免了因系统不稳定导致的数据被当作无效数据被忽略。

本发明利用触发系统和控制系统对光源进行触发控制，利用处理系统计算并自启动多次测量，全自动的控制方式降低了测量人员工作量和测量误差。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明的一种实施例所提供的测试系统示意图；

图2是本发明的一种实施例所提供的第二感光系统示意图；

图3是本发明的另一种实施例所提供的第二感光系统示意图；

图4是本发明的一种实施例所提供的测试流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术中所描述的，现有的内窥镜系统的视频信号延迟时间测试上存在依赖性较强，计算过程复杂等缺点。

为解决上述问题，本发明提供了一种内窥镜视频信号延迟时间测试系统及方法，通过软件和硬件相结合的方式，对硬件设备进行优化，提升测试准确性，简化计算过程，提升测试效率。

下面以一些典型的实施例，来对本发明的技术方案进行详细说明。

需要注意的是，本发明并不仅限于以下实施例。

实施例一

如图1所示，一种内窥镜视频信号延迟时间测试系统，主要包括第一感光系统、第二感光系统、光源、光源控制系统、触发系统和处理系统，其中，光源设置在待测试的内窥镜系统的内窥镜镜头正前方，内窥镜镜头拍摄的图像经过图像处理单元后呈现在显示器上。

第一感光系统可以和内窥镜镜头并排设置，或者和内窥镜镜头同距离设置。

触发系统给光源控制系统触发信号来实现光源的频闪，光源控制系统控制光源发出可以被内窥镜镜头捕捉到的可见光。同样的，第一感光系统可以捕捉所述光源的可见光，以电信号的形式传递给处理系统，处理系统为第一感光系统捕捉到的信号记录时间戳T1。

光源发出的光经过内窥镜镜头的捕捉和内窥镜系统的图像处理单元处理后，会在显示器上进行成像。此时安装在显示器前方的第二感光系统会接收到光信号，并将其转为电信号传递到处理系统，处理系统此时为透镜感光系统捕捉到的信号记录时间戳T2。

本次测试，内窥镜系统的延迟时间为T＝T2-T1。

第一感光系统和第二感光系统均可以采用现有感光元件、电路或系统，在此不再赘述。

在部分实施例中，为保证镜头对光源的捕捉效率，光源会安装到靠近内窥镜镜头的位置，此时带来的问题是显示器上该光源显示的区域会比较大，如图2所示，第二感光系统如果仅用普通的感光元件，由于元件感光面积较小，接受到的光通量只是屏幕发出来的光通量一小部分，从而降低了感光灵敏度，有可能影响测试的准确性。

因此，如图3所示，在部分实施例中，第二感光系统可以采用透镜感光系统，即在第二感光系统前设置一透镜，透镜尺寸满足能够将屏幕上散射出的可见光聚焦到第二感光系统的感光元件处。

当然，在其他部分实施例中，也可以设置其他聚焦作用的光路或元件，使第二感光系统的感光灵敏度提高，以保证测试准确性。

使用聚焦的方式使显示器屏幕上散射的光处理后再被第二感光系统捕捉，有效的提高了感光量，提高了测量精度。

正如上面所述的，一次触发，两次记录时间戳，就可以得到本次测试的延迟时间，得到测量结果。

但是单次的测量结果，存在较大的误差。因此，本发明采用多次测量的方式。可以预先设置总测量次数为N，利用计数模块，统计触发光源的次数，或者是处理系统计算差值的次数，如果达到了N次，则可以停止测量，停止触发光源。

然后，根据N次测量的延迟时间的平均值，确定该待测内窥镜系统的延迟时间。

当然，N为正整数，其数值的确定可以使用经验法或者实验法进行确定或调整。

计数模块属于处理系统，或者与处理系统电连接，触发系统和处理系统电连接，这样，整个检测启动、进行、计算、停止的过程都是可以自动实现的，降低了测量人员工作量，提高了测试效果。

但需要注意的问题是，在测试过程中，可能会由于光源抖动、设备颤动等问题导致的较大测量误差，该测量值理论上不能作为有效的测量值使用。但是，同时也要考虑到，异常值也可能是由于该内窥镜系统的软件或者硬件的不稳定性造成。此时如果简单的剔除异常值可能会导致隐患的存在。

因此，在部分实施例中，遇到异常值时，测试系统启动处理系统对异常值进行标记，并调整设定的总测量次数，开始进行疲劳测试，增加样本量，反复多次进行测量。

如果同等级(或数量级)的异常值不再出现或出现次数少于预设值，则说明确为由于光源抖动、设备颤动等问题导致的较大测量误差，该异常值剔除，利用其余正常测量结果，进行求平均数，以确定最终的延迟时间。

但如果同等级的异常值依旧出现了，或出现次数大于预设值，则说明待测试的内窥镜系统的软件或者硬件有不稳定性因素，该类不应被剔除，应当和其余正常测量结果一起，进行求平均数，以确定最终的延迟时间。所以应当将该类“异常值”修改为非异常值。

同时记录在内部存储空间，以供测量者分析参考。

测量系统可以在内窥镜的显示器或连接其他显示器，显示测量值及均值。当然，具体显示哪些信息，是可以根据需求修改的。

例如，在部分实施例中，可以显示总测量次数，最后一次测试的测量值及计算的均值。

同时，该测量系统还包括存储器，将全部测量结果均存储在该存储器空间中，并提供给测量者操作接口将该数据全部导出。

数据包括单次的测量值，均值以及被剔除的异常值。当然，在部分实施例中，存储的数据种类也可以调整，如加入总测量次数，曾经视为异常值的数据等，在此不再一一列举。

为实现上述目的，处理系统具体包括：

第一时间记录模块，用于记录第一感光系统分别捕捉到信号的时间戳；

第二时间记录模块，用于记录第二感光系统分别捕捉到测试信号的时间戳；

第一计算模块，用于计算两次时间戳之间的差值；

第二计算模块，用于计算剔除异常值后的各组测试数据差值的平均值；

计数模块，用于记录测量次数；

第一判断模块，用于判断测量次数是否超过预定设置值，如果否，调用控制系统，继续测试，重新触发光源工作；如果是，调用第二判断模块；

第二判断模块，用于判断是否有差值超过设定范围，如果是，则为异常值，调用标记模块，并增大预定设置值，继续测试；否则调用第二计算模块；

标记模块，用于标记异常值。

处理系统还包括第三判断模块，用于判断所述计数模块增大预定设置值后，是否存在超过设定数量的、和所述标记模块中所标记的异常值的差值小于设定值的测试结果，如果是，则取消对该类测量结果异常值的标定，将其视为非异常值；如果否，则依旧将其视为异常值。

处理系统设置或连接有存储器，所述存储器用于存储各组测试数据、被剔除的异常值以及计算得到的均值。

第二判断模块，被配置为增大预定设置值至原预定设置值的至少一倍。

实施例二

一种内窥镜视频信号延迟时间测试方法，如图4所示，包括以下步骤：

(1)进行测量，记录可见光被待测内窥镜镜头捕捉的时间，以及内窥镜镜头成像的时间，计算两次记录时间的差值，得到本次测试结果；

(2)判断测试次数是否到达设定次数，如果否则返回并重复步骤(1)，直至到达设定次数；如果是，则进入下一步；

(3)判断测试结果中是否存在异常值，异常值是指某次测量，两次记录时间的差值超过设定阈值，如果否，则计算平均值，得到视频信号延迟时间测试结果；如果是，则标记该异常值，增加设定次数的值，继续返回步骤(1)进行测量，直至到达修改后的设定次数；

(4)测试结果中是否还存在同等级的异常值或同等级的异常值出现次数大于预设值，如果是，则取消对所述异常值的标定，视为非异常值，进行求平均数，以确定最终的延迟时间；如果否，则剔除上述异常值，求取其他测量结果的平均值，得到视频信号延迟时间测试结果。

修改后的设定次数为以前的设定次数M倍，M为大于1的正数，可以根据经验或者实验设置。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理系统以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理系统执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (13)

1.一种内窥镜视频信号延迟时间测试系统，其特征是，包括：

光源，用于发出可以被待测内窥镜的镜头捕捉到的可见光；

控制系统，用于控制所述光源工作；

触发系统，用于给控制系统触发信号，实现光源的频闪；

第一感光系统，用于感知发出的可见光；

第二感光系统，用于感知所述待测内窥镜成像，所述成像是待测内窥镜在所述可见光作用下形成的、在内窥镜的显示器上显示的图像；

处理系统，用于记录达到预定设置值的多组测试数据，每组测试数据包括所述光源同一次触发后，第一感光系统和第二感光系统分别感知到信号的两个时间，计算各组测试数据的差值，剔除其中的异常值，并在出现异常值后增加预定设置值，计算非异常值的差值的均值，确定内窥镜视频信号延迟时间。

2.如权利要求1所述的一种内窥镜视频信号延迟时间测试系统，其特征是，所述光源设置在待测内窥镜的镜头正前方。

3.如权利要求1所述的一种内窥镜视频信号延迟时间测试系统，其特征是，所述第一感光系统距离光源的距离与所述光源和镜头的距离相同。

4.如权利要求1所述的一种内窥镜视频信号延迟时间测试系统，其特征是，所述第二感光系统前设置有聚焦元件，以将所述显示器屏幕上散射出的可见光聚焦至第二感光系统。

5.如权利要求1所述的一种内窥镜视频信号延迟时间测试系统，其特征是，所述聚焦元件为透镜。

6.如权利要求1所述的一种内窥镜视频信号延迟时间测试系统，其特征是，所述第一感光系统和第二感光系统分别通过信号整形电路和所述处理系统电连接。

7.如权利要求1所述的一种内窥镜视频信号延迟时间测试系统，其特征是，所述处理系统和所述控制系统/触发系统通信连接。

8.如权利要求1或7所述的一种内窥镜视频信号延迟时间测试系统，其特征是，所述处理系统包括：

第一时间记录模块，用于记录第一感光系统分别捕捉到信号的时间戳；

第二时间记录模块，用于记录第二感光系统分别捕捉到测试信号的时间戳；

第一计算模块，用于计算两次时间戳之间的差值；

第二计算模块，用于计算剔除异常值后的各组测试数据差值的平均值；

计数模块，用于记录测量次数；

第一判断模块，用于判断测量次数是否超过预定设置值，如果否，调用控制系统，继续测试，重新触发光源工作；如果是，调用第二判断模块；

第二判断模块，用于判断是否有差值超过设定范围，如果是，则为异常值，调用标记模块，并增大预定设置值，继续测试；否则调用第二计算模块；

标记模块，用于标记异常值。

9.如权利要求8所述的一种内窥镜视频信号延迟时间测试系统，其特征是，所述处理系统还包括第三判断模块，用于判断所述计数模块增大预定设置值后，是否存在超过设定数量的、和所述标记模块中所标记的异常值的差值小于设定值的测试结果，如果是，则取消对该类测量结果异常值的标定，将其视为非异常值；如果否，则依旧将其视为异常值。

10.如权利要求1或7所述的一种内窥镜视频信号延迟时间测试系统，其特征是，所述处理系统设置或连接有存储器，所述存储器用于存储各组测试数据、被剔除的异常值以及计算得到的均值。

11.如权利要求1所述的一种内窥镜视频信号延迟时间测试系统，其特征是，所述第二判断模块，被配置为增大预定设置值至原预定设置值的至少一倍。

12.一种内窥镜视频信号延迟时间测试方法，其特征是，包括以下步骤：

多次发出可见光，使被待测内窥镜的镜头捕捉到；

感知发出的可见光；

感知所述待测内窥镜显示器的成像；

记录达到预定设置值的多组测试数据，每组测试数据包括同一次可见光发出后，分别感知到信号的两个时间，计算各组测试数据的差值，剔除其中的异常值，并在出现异常值后增加预定设置值，计算非异常值的差值的均值，确定内窥镜的视频信号延迟时间。

13.如权利要求12所述的一种内窥镜视频信号延迟时间测试方法，其特征是，增大预定设置值后，是否存在超过设定数量的、和所标记的异常值的差值小于设定值的测试结果，如果是，则取消对该类测量结果异常值的标定，将其视为非异常值；如果否，则依旧将其视为异常值，进行剔除。