CN117122262A - 内窥镜采集图像的定位方法及内窥镜系统 - Google Patents

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CN117122262A CN202310415408.4A CN202310415408A CN117122262A CN 117122262 A CN117122262 A CN 117122262A CN 202310415408 A CN202310415408 A CN 202310415408A CN 117122262 A CN117122262 A CN 117122262A
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Abstract

本申请公开了一种内窥镜采集图像的定位方法及内窥镜系统，属于内窥镜技术领域。所述方法包括：获取内窥镜中角速度传感器采集到的内窥镜的转动角速度；将内窥镜的转动角速度转换为内窥镜的转动角度；将内窥镜的转动角度转换为显示界面上采集图像的方位标记的旋转角度；根据采集图像的方位标记再次定位采集图像的拍摄方位。本申请通过在内窥镜中设置角速度传感器采集内窥镜转动的角速度信息，以转动角速度信息确定显示界面上采集图像的方位标记的旋转角度，实现无论内窥镜如何转动，显示器上总能显示内窥镜采集图像的方位，便于医生观察记录及后续对该采集图像的重新定位与再次拍摄。

Description

内窥镜采集图像的定位方法及内窥镜系统
技术领域
本申请属于内窥镜技术领域，特别是涉及一种用于医用内窥镜采集图像的定位方法及内窥镜系统。
背景技术
医用内窥镜是一种通过插入人体各种腔道，窥视人体内部器官病变情况的医疗器械，目前已被广泛应用于耳鼻喉、食道、肛肠等人体部位的临床观察及诊断。使用时将内窥镜导入预检查的器官，通过插入端的镜头处得到期望观察部位的影像，根据该影像进行诊断、拍摄、治疗等。在不同的手术中使用内窥镜观察病灶时，可能会遇到人体腔道不规则或病灶位置发生变化等情况，此时医生会根据病灶的实际位置情况来转动内窥镜，但现有内窥镜在转动方向后，无法重新确定当前采集到的图像的方位，需要医生自行分辨，给观察带来不便。
因此，如何设计出一种内窥镜采集图像的方位标定方法成为目前亟待解决的问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种内窥镜采集图像的定位方法及内窥镜系统，能够满足确定内窥镜采集到的图像方位的需要。
第一方面，本申请实施例提供了一种内窥镜采集图像的定位方法，该方法包括：获取内窥镜中角速度传感器采集到的内窥镜的转动角速度；将内窥镜的转动角速度转换为内窥镜的转动角度；将内窥镜的转动角度转换为显示界面上采集图像的方位标记的旋转角度；根据采集图像的方位标记再次定位该采集图像的拍摄方位。
在第一方面的一种可能的实现方式中，上述根据采集图像的方位标记再次定位采集图像的拍摄方位包括：根据采集图像的方位标记确定内窥镜的转动情况；根据内窥镜的转动情况确定再次定位时内窥镜的目标转动方向及目标转动角度；根据目标转动方向、目标转动角度及内窥镜镜管的目标伸入长度，确定采集图像的拍摄方位，其中，内窥镜镜管的目标伸入长度是初次获取到上述采集图像时得到的。
在第一方面的一种可能的实现方式中，上述将内窥镜的转动角速度转换为内窥镜的转动角度包括：对转动角速度进行时间的积分，得到第一转动角度，该第一转动角度即为内窥镜的转动角度。
在第一方面的一种可能的实现方式中，上述方法还包括：获取内窥镜中加速度传感器采集到的三轴加速度信号；根据三轴加速度信号计算出内窥镜的第二转动角度；利用第一转动角度和第二转动角度，通过互补滤波计算得到目标转动角度，该目标转动角度即为内窥镜的转动角度，
在第一方面的一种可能的实现方式中，在内窥镜的图像传感器的周围设有多个初始照度相同的微型照明装置，根据采集图像的方位标记再次定位采集图像的拍摄方位，包括：根据多个微型照明装置的照度变化确定内窥镜的转动方向；结合内窥镜的转动方向和采集图像的方位标记，再次定位该采集图像的拍摄方位。
在第一方面的一种可能的实现方式中，上述根据多个微型照明装置的照度变化确定内窥镜的转动方向，包括：当多个微型照明装置中的第一照明装置照度减弱或增强时，将内窥镜的转动方向确定为第一方向；第一方向为从第一照明装置指向图像传感器中心的方向，或者，第一方向为从图像传感器中心指向第一照明装置的方向。
在第一方面的一种可能的实现方式中，上述将内窥镜的转动角度转换为显示界面上采集图像的方位标记的旋转角度包括：显示界面获取到采集图像的同时，输出显示该采集图像对应的旋转角度。
在第一方面的一种可能的实现方式中，角速度传感器嵌在软性旋转部上，该软性旋转部位于内窥镜的镜管中靠近头部的位置。
在第一方面的一种可能的实现方式中，上述方法还包括：在获取内窥镜的转动角速度之前，通过第一功能按键触发对内窥镜进行校正，所述校正是通过参考外照物确认内窥镜可转动部分的正方向；当内窥镜完成校正且未发生转动时，显示界面上的旋转角度设定为0°。
在第一方面的一种可能的实现方式中，上述将内窥镜的转动角速度转换为内窥镜的转动角度，包括：当转动角速度在第一预设范围内时，将转动角速度转换为转动角度；或者，当转动角速度不在第一预设范围内时，重新获取内窥镜的转动角速度。
在第一方面的一种可能的实现方式中，上述将内窥镜的转动角度转换为显示界面上采集图像的方位标记的旋转角度，包括：当转动角度在第二预设范围内时，将转动角度转换为采集图像的方位标记的旋转角度；或者，当转动角度不在第二预设范围内时，重新获取内窥镜的转动角速度。
在第一方面的一种可能的实现方式中，上述方法还包括：当显示界面上的旋转角度不为0°时，通过第二功能按键触发将当前显示的旋转角度重设为0°。
第二方面，本申请实施例还提供了一种内窥镜系统，该系统包括：获取单元，用于获取内窥镜中角速度传感器采集到的内窥镜的转动角速度；处理单元，用于将内窥镜的转动角速度转换为内窥镜的转动角度；显示单元，用于将内窥镜的转动角度转换为显示界面上采集图像方位标记的旋转角度。
第三方面，本申请实施例还提供了一种内窥镜，该内窥镜包括角速度传感器，该角速度传感器嵌在内窥镜镜管中的软性旋转部上，并靠近头部一端。
第四方面，本申请实施例还提供了一种计算机设备。该计算机设备包括存储器和处理器，其中，存储器存储有计算机程序，处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面中任一实现方式的方法的步骤。
第五方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面中任一实现方式的方法的步骤。
本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本申请提出的一种内窥镜采集图像的定位方法，以采集到的内窥镜的转动角速度确定内窥镜的转动角度，再根据该转动角度对显示界面上的采集到的图像的方位进行标记，由此实现内窥镜转动时对显示界面上采集图像的定位，便于医生对病灶方位的准确定位及后续对病情的记录与分析。
附图说明
图1为本申请一实施例提供的内窥镜采集图像定位方法的应用场景示意图；
图2为本申请一实施例提供的内窥镜采集图像定位方法的流程示意图；
图3为本申请一实施例提供的采集内窥镜转动角速度的流程示意图；
图4为本申请另一实施例提供的内窥镜采集图像定位方法的流程示意图；
图5为本申请另一实施例提供的内窥镜采集图像定位方法的流程示意图；
图6为本申请另一实施例提供的内窥镜采集图像定位方法的流程示意图；
图7为本申请一实施例提供的内窥镜系统操作界面示意图；
图8为本申请一实施例提供的内窥镜复位方法的示意图；
图9为本申请另一实施例提供的内窥镜再次定位采集图像的流程示意图；
图10为本申请一实施例提供的内窥镜头部断面的结构示意图；
图11为本申请一实施例提供的内窥镜系统的结构示意图；
图12为本申请一实施例提供的内窥镜的结构装置图；
图13为本申请一实施例提供的计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
图1示出了本申请实施例提供的内窥镜采集图像的定位方法的应用场景。如图1，本申请技术方案主要是应用于软式内窥镜，整个内窥镜装置至少包括头部、镜管及操作部等几部分。其中，内窥镜的头部可以根据实际需要经人工操作而发生转动，镜管中靠近头部的位置设置的角速度传感器可以感受转动的角速度，内窥镜的镜管为软质管。医疗实践中使用该内窥镜进行患部的观察或治疗时，首先将内窥镜的头部及镜管依次缓慢插入至人体内部的腔道中，直至接近目标部位所在位置，然后医师/镜体操作人员/手术人员通过控制操作部转动内窥镜的头部，直至可以在显示器上观察到完整清晰的目标图像。与此同时，随着内窥镜头部的转动，角速度传感器采集到转动角速度的信息，经过图像处理器分析处理后得到该目标图像对应的方位信息，该目标图像与其相对应的方位信息一起显示在高清显示屏上，供使用人员参考或记录。其中，方位信息包括采集到上述目标图像时内窥镜已转过的方向及角度，使用人员可以根据该信息确定目标部位或采集目标图像的具体位置。
在一种实现方式中，图1所示内窥镜的头部中还设置有图像传感器、光源、器械通道等装置。其中，图像传感器可以为CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合元件)图像传感器，也可以为CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，互补式金属氧化物半导体)图像传感器。CCD/CMOS图像传感器用于采集图像，将光信号转变为电信号，电信号通过镜管中的线路传出，经图形处理器处理后，最终形成图像，输出至高清显示屏。
应说明的是，在现有的实践中已经使用可转动内窥镜进行腔体内部的观察或治疗。可转动内窥镜弥补了传统内窥镜视角固定的弊端，使用时可以通过控制操作部来转动内窥镜的头部，以适应人体腔道的方向变化或准确观察目标患部。但是目前医疗实践中使用可转动的软式内窥镜观察患部或实施手术时，当因需要转动内窥镜后，操作人员无法得知内窥镜转过的角度，因此就不能确定显示界面上采集的图像的具体方位，不便于对目标部位的准确定位与记录以及后续对其的观察和处理。例如，在整个治疗过程中，前期需要采集患部的病变图像1，用于对患部进行初步的观察与诊断，经过一定的治疗后再次采集相同部位的病变图像2，通过比对1和2，判断病情发展以及治疗情况。为保证对比结果的明确和有效，要求前后两次采集的图像的方位大致相同，而现有的内窥镜系统由于无法确定转过方向及角度，需要医生自行寻找与判断每次采集图像的方位，不便于医生使用。
而本申请在内窥镜中设置角速度传感器，当内窥镜头部转动时，将角速度传感器采集到的转动角速度信息处理成显示界面上采集图像的方位标记的旋转角度，并在显示屏上同步输出采集图像及其相对应的方位信息。这种方法实现了对内窥镜采集图像的定位，不仅可用于量化记录图像对应的病变位置，应用于医学教学活动当中，还能在后续的诊断或治疗中再次定位采集图像的拍摄角度。
图2示出了本申请实施例提供的一种内窥镜采集图像标定方法的实现流程图，该方法可以包括以下步骤。
S1、获取内窥镜中角速度传感器采集到的内窥镜的转动角速度。
其中，角速度传感器可以感受角速度的变化，并对内窥镜转动时的角速度信息进行采集。
在一种实现方式中，当完成对内窥镜的校正之后，再实时获取内窥镜的转动角速度。
步骤S1可以由图11中内窥镜系统900的获取单元910执行。
S2、将内窥镜的转动角速度转换为内窥镜的转动角度。
具体地，对角速度传感器采集到的转动角速度进行对时间的积分得到转动角度。
步骤S2可以由图11中内窥镜系统900的处理单元920执行。
S3、将内窥镜的转动角度转换为显示界面上采集图像的方位标记的旋转角度。
其中，采集图像的方位标记用于再次定位该采集图像的拍摄角度。
由内窥镜的转动角度可以确定显示界面上采集到的图像的方位信息，并在显示界面上输出显示。应当理解的是，采集图像的方位信息即为获取到此图像时内窥镜的转动情况，具体可以包括内窥镜转动的方向以及在此方向上转过的角度。
步骤S3可以由图11中内窥镜系统900的显示单元930执行。
S4、根据采集图像的方位标记再次定位采集图像的拍摄方位。
经过上述步骤得到了采集图像的方位标记后，可以根据方位标记再次定位该采集图像的拍摄方位，重新获取该采集图像。
由上可见，本申请实施例通过在内窥镜的转动角速度与采集图像的方位标记旋转角度之间建立映射关系，实现了对显示界面上采集图像的定位，便于对采集图像的实时记录与后续复现。
在一个实施例中，获取内窥镜的转动角速度之前，需要对内窥镜进行校正。内窥镜的校正过程是通过参考外照物确认内窥镜可转动部分的正方向，当内窥镜的可转动部分朝向正方向时，显示界面上显示的采集图像对应的旋转角度设为0°，即此时刻内窥镜尚未发生转动。应当说明的是，内窥镜的正方向的标准由使用者根据实际使用情况进行自定义，本实施例对此不作限定。在一种实现方式中，可以通过第一功能按键来触发校正操作，可选地，第一功能按键可以设置在内窥镜装置的操作手柄处，由操作人员手工按下启动校正，也可以设置在显示界面上，通过鼠标点击启动校正，本实施例对第一功能按键的位置和实现校正的方式不作限定。
图3示出了实现图2中步骤S1的一个实施例，如3所示，获取内窥镜中角速度传感器采集到的内窥镜的转动角速度可以包括以下步骤。
S11、打开角速度传感器的数据传输接口。
可选地，该数据传输接口可以是IIC接口。
S12、检测接口是否打开成功。
若是，则继续执行步骤S13；若否，则停止执行。
S13、设置角速度传感器数据传输的设备从地址。
S14、检测从地址是否设置成功。
若是，则继续执行步骤S15；若否，则停止执行。
S15、设置角速度传感器工作和数据读取模式。
S16、循环读取角速度传感器的工作数据，并将数据实时更新到对应的结构体中。其中，角速度传感器的工作数据包括但不限于内窥镜的转动角速度。
通过上述方法步骤，建立数据传输通道，将陀螺仪工作时的数据实时地传输至从地址，使得数据得以记录和保存。
图4为实现图2所述内窥镜采集图像定位方法的一个实施例。图4可以看作是图2所示方法的一个具体示例，如图4所示，该例子中除包括图2中的步骤S1至S4之外，还可以包括其他步骤，其完整步骤如下。
S401、获取内窥镜中角速度传感器采集到的内窥镜的转动角速度。
步骤S401对应图2中的步骤S1。
S402、判断转动角速度是否在第一预设范围内。
若是，则继续执行步骤S403，即将内窥镜的转动角速度转换为内窥镜的转动角度；
若否，则重新执行步骤S401，即重新获取内窥镜中角速度传感器采集到的内窥镜的转动角速度。
第一预设范围是指预设的转动角速度的正常范围值，当获取到的内窥镜的转动角速度在此范围内时，说明其值正常，可进行后续的计算；当获取到的内窥镜的转动角速度不在此范围内时，说明其值异常，不可进行后续的计算，将重新获取内窥镜的转动角速度。应当说明的是，第一预设范围的具体取值可由操作人员在使用内窥镜前根据实际情况进行预设的，本实施例对此不做限制。
其中，步骤S403对应图2中的步骤S2。
S404、将内窥镜的转动角度转换为显示界面上采集图像的方位标记的旋转角度。
步骤S404对应图2中的步骤S3。
S405、根据采集图像的方位标记再次定位采集图像的拍摄方位。
步骤S405对应图2中的步骤S4。
图5为实现图2所述内窥镜采集图像定位方法的另一个实施例。图5可以看作是图2所示方法的一个具体示例，如图5所示，该例子中除包括图4中的步骤S401至S405之外，还包括其他步骤，其完整步骤如下。
S501、获取内窥镜中角速度传感器采集到的内窥镜的转动角速度。
步骤S501对应图2中的步骤S1和图4中的步骤S401。
S502、判断转动角速度是否在第一预设范围内。
若是，则继续执行步骤S503；若否，则重新执行步骤S501，即重新获取内窥镜中角速度传感器采集到的内窥镜的转动角速度。
其中，步骤S502对应图4中的步骤S402。
S503、将内窥镜的转动角速度转换为内窥镜的转动角度。
步骤S503对应图2中的步骤S2和图4中的步骤S403。
S504、判断转动角度是否在第二预设范围内。
若是，则继续执行步骤S505；若否，则重新执行步骤S501，即重新获取内窥镜中角速度传感器采集到的内窥镜的转动角速度。
第二预设范围是指预设的转动角度的正常范围值，当计算得到的内窥镜的转动角度在此范围内时，说明其值正常，可进行后续步骤的操作；当计算得到的内窥镜的转动角度不在此范围内时，说明其值计算有误，停止后续后续步骤的操作，重新获取内窥镜的转动角速度。应当说明的是，第二预设范围的具体取值可由操作人员在使用内窥镜前根据实际情况进行预设的，例如该第二预设范围可以是0°～90°，本实施例对此不做限制。
S505、将内窥镜的转动角度转换为显示界面上采集图像的方位标记的旋转角度。
步骤S505对应图2中的步骤S3和图4的步骤S404。
S506、根据采集图像的方位标记再次定位采集图像的拍摄方位。
步骤S506对应图2中的步骤S4。
上述方法，通过增设对内窥镜转动角速度和转动角度的判断，去除计算采集图像旋转角度的过程中可能采集或处理得到的错误数据，实现了对数据的纠偏，提高了采集图像定位结果的精准性和可靠性，避免一些错误情况的出现而干扰内窥镜使用人员的判断。
陀螺仪(角速度传感器的一例)短时精度高，抗低频干扰能力弱，长时积分会漂移、造成较大误差。为了解决这一问题，图6示出了本申请实施例提供的一种内窥镜转动角度校正方法的实现流程图，该方法在内窥镜中设置加速度传感器(以加速度计为例)，由于加速度计抗低频干扰能力强，长时间稳定，因此可以通过互补滤波技将两种获取内窥镜转动角度的方式相结合，在频域上互为补充，实现高精度的姿态测量。所述校正方法可以包括以下步骤。
S601、获取内窥镜中加速度传感器采集到的三轴加速度信号。
三轴加速度信号中的横向、纵向、垂向的加速度信号分别用ax、ay、az表示，其中，ax、ay、az三轴加速度信号实际是重力加速度在x轴、y轴、z轴的分量。
S602、根据三轴加速度信号计算出内窥镜的第二转动角度。
在获取到三轴加速度的基础上，通过下列公式计算处内窥镜的第二转动角度θ：
其中，ax、ay、az三轴加速度信号实际是重力加速度在x轴、y轴、z轴的分量。
第一转动角度是根据角速度传感器采集到的角速度信息计算得到内窥镜转过的角度，第二转动角度是根据加速度传感器采集到的加速度信息计算得到的内窥镜转过的角度。
S603、利用第一转动角度和第二转动角度，通过互补滤波计算得到目标转动角度。
将第一转动角度和第二转动角度两组数据结合互补，并进行滤波处理稳定输出，得到更为准确的内窥镜的转动角度，即目标转动角度。可以理解为，目标转动角度是在第一转动角度的基础上，利用第二转动角度对第一转动角度进行修正后得到的结果。
通过采用稳定可靠的互补滤波器算法，能较好地结合陀螺仪(角速度传感器的一例)角速度的动态性能和加速度计(加速度传感器的一例)的静态精度，同时滤除低频干扰与高频干扰，实现传感器数据融合，得到更为精确的内窥镜的转动角度。
当内窥镜发生转动时，因拍摄视野的改变致使输出至显示界面上的采集图像也实时变化。与此同时，采集图像方位标记的旋转角度也随内窥镜的转动而发生改变，应理解，采集图像与其方位标记的旋转角度均是因内窥镜的转动而发生变化的，所以这二者在显示界面中是对应变化的。
在一个实施例中，采集图像的方位信息可以布局在显示屏上采集图像的周边。图7示出了一种显示界面的示意图，如图7所示，显示界面包括但不限于采集图像显示区和方位信息显示区。其中，右侧方位信息显示区内显示的方位信息包括旋转方向和旋转角度，且该方位信息是用于标记左侧采集图像显示区显示的采集图像的具体方位。本实施例中以表盘的形式表示采集图像对应的内窥镜的转动方向，以文字和数字的形式表示在此方向上转动的角度，例如，图中显示的旋转方向为1点钟方向，旋转角度为27°，即表示在图7这一时刻，采集到左侧目标图像时内窥镜往其1点钟方向转动了27°，该目标图像的方位标记信息可以表示为(1，27°)。
上述显示界面的设置，将内窥镜采集到的图像和图像对应的方位信息以一种直观的方式展示出来，当医生使用内窥镜观察患部时，可以在高清显示屏上观察到患部的图像，并记录该图像对应的方位信息，并可以根据该方位信息继续转动内窥镜进行后续的观察。
在一个实施例中，当内窥镜发生转动，使得显示界面上采集图像的方位标记的旋转角度不为0°时，可以通过第二功能按键触发旋转角度的复位，即将显示界面上的旋转角度归零。在如图8所示的一个例子中，初始时刻内窥镜未发生转动，头部朝向与腔道方向平行。第一时刻，内窥镜向6点钟方向转动了48°，标记为状态1，此时显示界面采集到的图像的方位标记也指向6点钟，旋转角度为48°。当按下第二功能按键后显示界面上的旋转角度重置为0°(显示为0°)，但实际上此时内窥镜的仍为状态1。第二时刻，内窥镜继续朝6点钟方向转动42°，标记为状态2，在状态2时相比于初始时刻内窥镜的头部已转动90°(48°+42°)，但显示界面采集到的图像的旋转角度显示为第二时刻转过的角度，即42°。复位后，医生可以直接根据显示界面上的旋转角度确定从状态1至状态2转过的角度，从而确定两个状态对应图像的方位关系，而无需进行角度的计算。
当使用内窥镜观察固定区域大面积病变时，通过设置上述复位功能，可以清楚地了解并记录相邻病变的位置情况，精简角度的计算过程。
可选地，第二功能按键可以设置在内窥镜装置的操作手柄处，由操作人员手工按下启动复位，也可以设置在显示界面上，通过鼠标点击启动复位，本实施例对第二功能按键的位置和实现校正的方式不作限定。
图9示出了本申请实施例提供的根据采集图像的方位标记再次定位采集图像的拍摄方位的实现流程图，该方法可以包括以下步骤。
S901、根据采集图像的方位标记确定内窥镜的转动情况。
如图7中的方位信息显示区所示，显示界面上采集图像的方位标记包括旋转方向及旋转角度。具体而言，在重新定位时，首先根据采集图像的方位标记的旋转方向和旋转角度确定内窥镜的转动情况。内窥镜的转动情况可以包括内窥镜已经转过的方向及角度，其中，内窥镜已转过的方向由采集图像方位标记的旋转方向转化得到，内窥镜已转过的角度由采集图像方位标记的旋转方向转化得到。在一个例子中，当记录的图7中方位信息显示区的旋转方向为2点钟方向，旋转角度为30°时，可以推知为得到采集图像显示区显示的、与该方位信息回应的采集图像，内窥镜的向2点钟方向转动了30°，由此确定了内窥镜的转动情况。
S902、根据内窥镜的转动情况确定再次定位时内窥镜的目标转动方向及目标转动角度。
根据上述步骤得到内窥镜的转动情况后，可以确定为复现采集图像内窥镜所需转动的方向及角度，即内窥镜的目标转动方向和目标转动角度。实际上，是通过获取到采集图像时内窥镜的已转动方向和角度确定再次获取相同采集图像时内窥镜所需转动方向和角度，二者在数值上相等。
S903、根据目标转动方向、目标转动角度及镜管深入的伸入长度，确定采集图像的拍摄方位。
在得到目标转动方向和目标转动角度后，结合初次获取到采集图像时记录的内窥镜镜管伸入的长度，确定该采集图像的具体拍摄方位。在一种实现方式中，图1所示内窥镜的镜管上标有刻度，可以用于记录内窥镜伸入的长度。例如，在内窥镜的头部与镜管的交接处标记为0刻度，并沿着镜管朝操作部方向增加刻度数值。在初次获取到采集图像时，除了需要对图7中方位信息显示区中的旋转方向和旋转角度进行记录之外，还需要对镜管上的刻度数值进行记录，这两方面的信息共同用于该采集图像的再次定位。具体地，根据旋转方向和旋转角度确定内窥镜的目标转动方向和目标转动角度，根据记录的镜管上的刻度值确定内窥镜的目标伸入长度，由此操作内窥镜伸入目标长度后，朝目标方向转动目标角度，此时拍摄的方位即为初次获取采集图像的位置，此时拍摄得到的采集图像就是目标采集图像。可以理解的是，当目标采集图像与初次采集图像的重合性越高，说明复现性越好、内窥镜系统的定位越准确。
在一个实施例中，可以在内窥镜头部中图像传感器的周围设置多个照度可改变的微型照明装置，根据多个微型照明装置的照度变化辅助确定内窥镜的转动方向。结合得到的内窥镜的转动方向和采集图像的方位标记，可以再次定位采集图像的拍摄方位。
应当理解的是，图像传感器的周围是指图像传感器外围，与图像传感器的外边缘邻近且等距的区域。
在该实施例中，由微型控制电路板为多个微型照明装置提供内置电源，且每个微型照明装置均为独立电源控制，即可控制每个照明装置不同的照度变化，图像传感器可根据照度的变化感知方位的变化，由此实现对内窥镜转动方向的辅助判断。在一种实现方式中，当多个微型照明装置中的第一照明装置照度减弱或增强时，将内窥镜的转动方向确定为第一转动方向。第一转动方向可以是从第一照明装置指向图像传感器中心处，也可以是从图像传感器中心处指向第一照明装置。换言之，当内窥镜向任一方向转动时，图像传感器对应方向上的微型照明装置的照度发生减弱或增强，所述照度的变化是由微型控制电路板控制实现的。当微型照明装置的照度减弱或增强时，计算机显示界面上采集图像的视野中出现亮度差异，即存在较暗或较亮区域。此时，较暗或较亮区域的中心点在所述视野中所在的方向，为所述内窥镜的转动方向或转动的反方向。应当理解的是，由于显示界面中显示的采集图像(如图7中采集图像显示区中显示的图像)是由内窥镜头部的图像传感器采集后处理得到的，故采集图像的视野中心与图像传感器中心是相对应的。
在一个例子中，使用4颗微型LED灯作为微型照明装置，将4颗LED灯分别安装于图像传感器外围的上下、左右中轴方位处，如图10所示。图10为内窥镜的头部的斜视图和从镜管角度观测到的剖面图。当内窥镜朝A灯所在方向转动时，代表内窥镜向上方转动；当内窥镜朝B灯所在方向转动时，代表内窥镜向左方转动；C灯和D灯同理，内窥镜朝C灯、D灯所在方向转动时，分别代表内窥镜正向下方、右方转动。初始时，图像传感器前端周围的4颗LED灯的照度相同，当内窥镜向A灯所在的大致方向转动时，微型控制板将调高图10中A灯(第一照明装置的一例)的照度，其余B、C、D灯的照度保持不变，由此照度的差异可以被图像传感器感知，确定当前照度最强的方向即为上方向的中间区域，此时，内窥镜的转动方向即为从图像传感器中心指向A灯(第一照明装置的一例)的方向(第一转动方向的一例)。也就是说，可以通过上述A灯的照度变化确定当前内窥镜向上方转动。同理，依次调高/调低其余三颗中任一颗LED灯的照度就可以实现各自代表方位的标记与定位。
应当理解的是，由于图7中采集图像显示区中的图像与图像传感器采集到的图像相一致，对应的，图7中方位显示区中表盘的方向与图像传感器的方向也是相一致的，也就是说，校正内窥镜的正方向之后，当内窥镜朝A灯所在方向转动时，代表内窥镜向上方转动，对应到图7中的表盘则朝12点钟方向转动；当内窥镜朝B灯所在方向转动时，代表内窥镜向左方转动，对应到图7中的表盘则朝9点钟方向转动；C灯和D灯同理，不再赘述。
采用上述方案，通过设置在图像传感器不同方向上的LED灯的照度差异，辅助角速度传感器判断内窥镜的转动方向，使得转动方向的判断更加精确，再转动方向确定的基础上，结合采集图像的方位标记，可以实现更准确的图像定位，便于再次找到采集图像的拍摄方位。
图11示出了本申请实施例提供的一种内窥镜系统的结构示意图，如图11，该内窥镜系统包括获取单元910、处理单元920、显示单元930。
获取单元910用于获取内窥镜中角速度传感器采集到的内窥镜的转动角速度。
处理单元920用于将内窥镜的转动角速度转换为内窥镜的转动角度。
显示单元930用于将内窥镜的转动角度转换为显示界面上采集图像的方位标记的旋转角度。
在一个实施例中，获取单元910中可以包括角速度传感器911，该角速度传感器911嵌在所述内窥镜的软性旋转部上，用于感知角速度的变化，并采集变化的数据用以保存或传输。其中，软性旋转部位于所述内窥镜的镜管中靠近头部的位置。在一种实现方式中，获取单元中的角速度传感器911可以是陀螺仪传感器芯片。
在一个实施例中，处理单元920可以包括图像处理器921(Graphic ProcessingUnit，GPU)。具体地，在该GPU921中还设置有微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)，该微控制单元用于通过其内设置的角度计算算法，执行将内窥镜的转动角速度转换为内窥镜的转动角度的操作。
在一个实施例中，处理单元920中还可以包括中央处理器922(centralprocessing unit，CPU)，CPU922和GPU921通过总线连接。在使用内窥镜进行观察时，位于内窥镜头部的图像传感器将光信号转换为电信号，并将该电信号传输给CPU922。经CPU922处理后输出一个位图，经总线传输给GPU921。GPU921接收到CPU922传输的位图后会响应位图的图层渲染，其中包括纹理合成。经GPU921处理后的结果存储至帧缓冲区域当中，由视频控制器根据垂直同步(Vertical Synchronization，Vsync)信号在指定时间之前提取对应帧缓冲区中的屏幕显示内容，最终将内窥镜摄像头采集到的图像显示在显示界面上。
在一个实施例中，获取单元910中还可以包括加速度传感器912，该加速度传感器912用于采集内窥镜转动过程中的加速度信息，在实际应用中，可使用加速度计获取三轴加速度信号，由此计算出内窥镜的转动角度。
图12示出了本申请实施例的提供的一种内窥镜，具体是内窥镜的软性旋转部101的结构示意图。如图12所示，在内窥镜软性旋转部101的正上方开辟一个陀螺仪电路板孔槽102，将陀螺仪电路板103放置到陀螺仪电路板孔槽102中。在内窥镜软性旋转部101的突出部和陀螺仪电路板孔槽102的中间开辟一个陀螺仪电路板走线通道104，将陀螺仪电路板103上焊接的电子线经过陀螺仪电路板走线通道104连接到内窥镜的电路板上。
本申请实施例将陀螺仪角速度传感器设置在内窥镜镜管中的软性旋转部上，软性旋转部位于镜管上靠近内窥镜头部的一端。相比于将角速度传感器设置于操作部或镜管中靠近操作部的一端，当角速度传感器设置在软性旋转部时，由于更接近内窥镜的可转动部分，可以更准确更及时地感受转动角速度的信息，快速采集并传输处理，使得显示界面上采集图像的方位的标记更精确与实时。
需要说明的是，上述单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块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。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
图13为本申请一实施例提供的计算机设备的结构示意图。如图13所示，该计算机设备1000包括：至少一个处理器1003(图13中仅示出一个)、存储器1001以及存储在所述存储器1001中、可在所述处理器1003上运行的计算机程序1002。所述处理器1003执行所述计算机程序1002时实现上述图2内窥镜采集图像定位方法实施例中的步骤S1至S4；或者，所述处理器1003执行所述计算机程序1002时实现上述图11内窥镜系统900实施例中装置910至930的功能。
所称处理器1003可以是中央处理单元(Central Processing Unit,CPU)，该处理器1003还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器1001在一些实施例中可以是所述终端设备1000的内部存储单元，例如终端设备1000的硬盘或内存。所述存储器1001在另一些实施例中也可以是所述终端设备1000的外部存储设备，例如所述终端设备1000上配备的插接式硬盘，智能存储卡(SmartMedia Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器1001还可以既包括所述终端设备1000的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器1001用于存储操作系统、应用程序、引导装载程序(BootLoader)、数据以及其他程序等，例如所述计算机程序的程序代码等。所述存储器1001还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
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申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/网络设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/网络设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，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讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述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。
以上描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种内窥镜采集图像的定位方法，其特征在于，包括：
获取内窥镜中角速度传感器采集到的内窥镜的转动角速度；
将所述内窥镜的转动角速度转换为内窥镜的转动角度；
将所述内窥镜的转动角度转换为显示界面上采集图像的方位标记的旋转角度；
根据所述采集图像的方位标记再次定位所述采集图像的拍摄方位。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述采集图像的方位标记再次定位所述采集图像的拍摄方位，包括：
根据所述采集图像的方位标记确定所述内窥镜的转动情况；
根据所述内窥镜的转动情况确定再次定位时所述内窥镜的目标转动方向及目标转动角度；
根据所述目标转动方向、所述目标转动角度及内窥镜镜管的目标伸入长度，确定所述采集图像的拍摄方位，所述内窥镜镜管的目标伸入长度是初次获取所述采集图像时得到的。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述内窥镜的转动角速度转换为内窥镜的转动角度，包括：
对所述转动角速度进行时间的积分，得到第一转动角度，所述第一转动角度即为所述内窥镜的转动角度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述内窥镜中加速度传感器采集到的三轴加速度信号；
根据所述三轴加速度信号计算出所述内窥镜的第二转动角度；
利用所述第一转动角度和所述第二转动角度，通过互补滤波计算得到目标转动角度，所述目标转动角度即为所述内窥镜的转动角度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述内窥镜的图像传感器的周围设有多个初始照度相同的微型照明装置，所述根据所述采集图像的方位标记再次定位所述采集图像的拍摄方位，包括：
根据所述多个微型照明装置的照度变化确定所述内窥镜的转动方向；
结合所述内窥镜的转动方向和所述采集图像的方位标记，再次定位所述采集图像的拍摄方位。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述多个微型照明装置的照度变化确定所述内窥镜的转动方向，包括：
当所述多个微型照明装置中的第一照明装置照度减弱或增强时，将所述内窥镜的转动方向确定为第一方向；所述第一方向为从所述第一照明装置指向所述图像传感器中心的方向，或者，所述第一方向为从所述图像传感器中心指向所述第一照明装置的方向。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在获取所述内窥镜的转动角速度之前，通过第一功能按键触发对所述内窥镜进行校正，所述校正包括通过参考外照物确认内窥镜的可转动部分的正方向；
当所述内窥镜完成校正且未发生转动时，显示界面上的所述旋转角度设定为0°。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述将所述内窥镜的转动角速度转换为内窥镜的转动角度，包括：
当所述转动角速度在第一预设范围内时，将所述转动角速度转换为所述转动角度；或者，
当所述转动角速度不在所述第一预设范围内时，重新获取所述内窥镜的转动角速度。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述将所述内窥镜的转动角度转换为显示界面上采集图像的方位标记的旋转角度，包括：
当所述转动角度在第二预设范围内时，将所述转动角度转换为所述采集图像的方位标记的旋转角度；或者，
当所述转动角度不在第二预设范围内时，重新获取所述内窥镜的转动角速度。
10.一种内窥镜系统，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取内窥镜中角速度传感器采集到的内窥镜的转动角速度；
处理单元，用于将所述内窥镜的转动角速度转换为内窥镜的转动角度；
显示单元，用于将所述内窥镜的转动角度转换为显示界面上采集图像的方位标记的旋转角度。
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