CN117545136A - 一种内窥镜的光源调光方法及光源调光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及内窥镜技术领域，公开了一种内窥镜的光源调光方法及光源调光装置，该光源调光方法包括：根据镜体中摄像装置采集的图像数据获取当前亮度值；判断所述当前亮度值是否到达预设亮度范围；当所述当前亮度值未到达预设亮度范围时，基于当前亮度值和预设亮度范围，计算光源的出光参数；根据所述出光参数和电压控制量的关系式，计算所述光源的电压控制量，并基于所述电压控制量调节所述光源的出光大小。本发明实施例使得内窥镜光源在满足图像亮度的同时能够提高调光速度以及提高出光大小控制的准确性，从而能够有效解决使用闭环查表法时调光速度慢或者使用开环调光法时出光大小误差较大的问题。

Description

一种内窥镜的光源调光方法及光源调光装置
技术领域
本发明涉及内窥镜技术领域，具体涉及一种内窥镜的光源调光方法及光源调光装置。
背景技术
内窥镜产品由镜体、光源、处理器组成。光源出光的快慢和大小会给图像显示带来不同的效果，调光太慢和出光太大太小都会影响图像的曝光，导致镜体头端部摄像头采集到的图像亮度达不到要求。
目前，常规的光源调光方法是开环调光法、闭环查表法，但是闭环查表法调光的速度比较慢，而开环调光法光源出光的大小会有较大的误差。
因此，亟需使内窥镜光源调光速度和出光大小满足图像亮度的内窥镜。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种内窥镜的光源调光方法及光源调光装置，以解决内窥镜光源调光速度和出光大小无法满足图像亮度的问题。
第一方面，本发明提供了一种内窥镜的光源调光方法，该光源调光方法包括：
根据镜体中摄像装置采集的图像数据获取当前亮度值；
判断所述当前亮度值是否到达预设亮度范围；
当所述当前亮度值未到达预设亮度范围时，基于所述当前亮度值和所述预设亮度范围，计算光源的出光参数；
根据所述出光参数和电压控制量的关系式，计算所述光源的电压控制量，并基于所述电压控制量调节所述光源的出光大小。
有益效果：本发明实施例公开了一种内窥镜的光源调光方法，能够根据出光参数和电压控制量的关系式，计算所述光源的电压控制量，然后通过电压控制量快速调光，以使得内窥镜光源在满足图像亮度的同时能够提高调光速度以及提高出光大小控制的准确性，从而能够有效解决使用闭环查表法时调光速度慢或者使用开环调光法时出光大小误差较大的问题。
在一种可选的实施方式中，所述预设亮度范围为目标亮度值与调光阀门的开度值相加得到的和值，以及目标亮度值与调光阀门的开度值相减得到的差值。
在一种可选的实施方式中，所述出光参数为出光亮度值。
在一种可选的实施方式中，所述基于当前亮度值和预设亮度范围，计算光源的出光参数，包括：
使用所述当前亮度值和所述目标亮度值作为位置式PID的输入值，计算出光亮度值；
根据出光亮度值和电压控制量的关系式，计算所述光源的电压控制量。
在一种可选的实施方式中，所述出光参数为出光亮度差量。
在一种可选的实施方式中，所述基于当前亮度值和预设亮度范围，计算光源的出光参数，包括：
使用当前亮度值和目标亮度值作为增量式PID的输入值，计算出光亮度差量；
根据出光亮度差量和电压控制量的关系式，计算所述光源的电压控制量。
有益效果：本申请使用位置式PID或增量式PID进行调光，再配合关系式，使得内窥镜光源调光速度和出光大小能够满足图像亮度。从而有效解决传统闭环查表法调光速度慢，开环调光出光大小不准确的问题。
在一种可选的实施方式中，该光源调光方法还包括：
获取开灯信号；
基于所述开灯信号，控制所述光源工作，使所述光源为所述摄像装置提供光照。
第二方面，本发明提供了一种内窥镜的光源调光装置，所述光源调光装置包括：
获取模块，用于根据镜体中摄像装置采集的图像数据获取当前亮度值；
判断模块，用于判断所述当前亮度值是否到达预设亮度范围；
第一计算模块，用于当所述当前亮度值未到达预设亮度范围时，基于所述当前亮度值和所述预设亮度范围，计算光源的出光参数；
第二计算模块，用于根据所述出光参数和电压控制量的关系式，计算所述光源的电压控制量；
调光装置，用于基于所述电压控制量调节所述光源的出光大小。
有益效果：由于镜体头端的摄像装置在靠近物体和远离物体时，光源出光大小不一样，导致采集到的图像亮度也不一样。内窥镜光源调光的快慢和出光的大小也会影响摄像头采集到的图像数据，调光足够快、出光大小合适，采集到的图像亮度才合适，屏幕才能显示出清晰的图像。本申请根据出光参数和电压控制量的关系式，计算所述光源的电压控制量，进行快速调光的方法，使得内窥镜光源调光速度和出光大小能够满足图像亮度。从而有效解决传统闭环查表法调光速度慢，开环调光出光大小不准确的问题。
第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的光源调光方法。
第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的光源调光方法。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中内窥镜的模块化示意图；
图2为本发明实施例光源调光方法的流程图；
图3为本发明实施例中步骤S3第一种实施方式的流程图；
图4为本发明实施例中步骤S3第二种实施方式的流程图；
图5为本发明实施例中光源调光方法的整体流程图；
图6为本发明实施例中虚拟装置的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
电子上下消化道内窥镜，由镜体、光源、处理器组成。镜体头端载有摄像装置，摄像装置可以是图像传感器或摄像头，通过摄像装置对人体内部组织进行成像。内窥镜的手持部对图像传感器的图像电信号进行电平增强，接有光源或处理器。处理器对图像进行处理，视频图像显示，并实现人机交互功能。内窥镜的光源用于消化道检测中提供照明，内窥镜的镜体中埋设有光纤，因此可以通过光纤进入消化道给镜体头部的图像传感器提供照明，图像传感器采集图像数据返回给处理器。
镜体头端在靠近物体和远离物体时，光源出光大小不一样采集到的图像亮度也不一样。内窥镜光源调光的快慢和出光的大小也会影响摄像头采集到的图像数据，调光足够快、出光大小合适，采集到的图像亮度才合适，屏幕才能显示出清晰的图像。
如图1至图6所示，本发明提供了一种内窥镜的光源调光方法，该光源调光方法包括：
S1、根据镜体中摄像装置采集的图像数据获取当前亮度值；
如图1所示，内窥镜设置有前面板控制模块、光源参数板、光源驱动模块、LED灯模块、镜体、处理器。在实际工作时，光源前面板给光源参数板发送开灯、自动调光指令，光源参数板接收到指令，直接驱动图中的光源驱动模块，光源驱动模块控制光源出光。在本实施方式中，光源可以由LED灯模块构成。当然，也可以由其他类型的灯模块构成，本实施例仅仅是举例说明，但是并不对此进行限制，本领域技术人员可以根据实际情况进行改变。然后，镜体头部的摄像装置将采集到图像数据发送给处理器，经处理器处理，获取到图像数据中的当前亮度值，该当前亮度值为摄像装置拍照时，光照产生的亮度。然后处理器再将当前亮度值发送给光源参数板。
S2、判断所述当前亮度值是否到达预设亮度范围；
S3、当所述当前亮度值未到达预设亮度范围时，基于所述当前亮度值和所述预设亮度范围，计算光源的出光参数；
对于亮度值而言，传感器在量化后的亮度值范围0～255，无单位。光源参数板在接收到处理器发来的当前亮度值之后，以当前亮度值为D进行举例说明。此时，用户所需要的亮度范围为预设亮度范围，用户可以在系统中自行设置，例如，在某一个检测项目中所需要的亮度范围在122至200之间，那么预设亮度范围就是在122至200之间。
只有在当前亮度值位于预设亮度范围内时，说明图像数据的亮度值符合要求，那么在所述当前亮度值到达预设亮度范围时，不进行调光。当所述当前亮度值未到达预设亮度范围时，说明图像数据的亮度值不符合要求，要么太暗，要么太亮。
对于具体的调节方式，在本实施方式中，需要根据当前亮度值和预设亮度范围之间的关系，计算光源的出光参数。当前亮度值和预设亮度范围之间的关系可以为和差关系，比例关系，正比关系等等。出光参数可以是光源的出光亮度值、出光范围、光源的工作电流、光源中LED灯的点亮个数、每个LED灯的工作功率等等。这样的话，由于光源的出光参数与当前亮度值都是一一对应的，技术人员可以将出光参数对应和差关系，比例关系，正比关系等等设置在光源参数板的程序中，光源参数板便可以根据当前亮度值和预设亮度值对应调节。
S4、根据所述出光参数和电压控制量的关系式，计算所述光源的电压控制量，并基于所述电压控制量调节所述光源的出光大小。
出光参数在确定之后，也就是光源的出光亮度值、出光范围、光源的工作电流、光源中LED灯的点亮个数、每个LED灯的工作功率等等确定之后，由于这些出光参数均与电压控制量相对应，因此可以直接计算出光源的电压控制量。比如，光源中有多个LED灯并联构成，不同的电压下，可以点亮不同的LED灯。一个LED灯点亮，所需要的电压为2V，两个LED灯点亮，所需要的电压为2.5V，所以，将一个LED灯点亮，调整到两个LED灯点亮，电压控制量为0.5V。电压控制量就是将当前的出光参数调节到确定后的出光参数后，其所需要调整的电压值。进而可以通过电压控制量直接进行调光。
可见，本发明实施例公开了一种内窥镜的光源调光方法，能够根据出光参数和电压控制量的关系式，计算所述光源的电压控制量，然后通过电压控制量快速调光，以使得内窥镜光源在满足图像亮度的同时能够提高调光速度以及提高出光大小控制的准确性，从而能够有效解决使用闭环查表法时调光速度慢或者使用开环调光法时出光大小误差较大的问题。
在一种可选的实施方式中，所述预设亮度范围为目标亮度值与调光阀门的开度值相加得到的和值，以及目标亮度值与调光阀门的开度值相减得到的差值。
例如，目标亮度值为M，调光阀门的开度值为F，所述预设亮度范围为M±F，也就是说，当D和M差值的绝对值小于调光阀门的开度值F时，不进行调光，当D和M差值的绝对值大于调光阀门的开度值F时，进行调光。其中，调光阀门的开度值F的取值根据需要的误差大小决定，值范围0～20，无单位。
当然，本实施例仅仅是对预设亮度范围的确定方式进行举例说明，但是并不对此进行限制，本领域技术人员可以根据实际情况进行改变，能够实现相同的技术效果即可。
如图3所示，在一种可选的实施方式中，所述出光参数为出光亮度值。具体地，所述步骤S3包括：
S311、使用当前亮度值和目标亮度值作为位置式PID的输入值，计算出光亮度值；
S312、根据出光亮度值和电压控制量的关系式，计算所述光源的电压控制量。
在该关系式的确定过程中，需要将单个灯亮度从最暗调到最亮，在此过程中测量记录同一时刻该灯的出光亮度值、该灯的电压控制量的变化，在记录成表之后，再用数学计算工具拟合出无限接近实验数据的数学关系式：
电压控制量f(D)＝aDn+bDn-1+cDn-2+dDn-3……，其中，Dn是光源中第N个LED灯的亮度值，a、b、c、d等参数是比例系数。一个光源模块有N个LED灯，当前亮度值是N个LED灯合光之后的亮度值。
比例系数的确定过程：在单个灯处于同一亮度下，先测出单个灯的波长，多个比例系数为：在同一亮度下，依次测量N个灯的波长，再对N个灯的波长做比例得到。
因此，可以通过该关系式计算出当前的电压控制量和需要调节到的电压控制量，最后通过作差得到电压控制量。
如图4所示，在一种可选的实施方式中，所述出光参数为出光亮度差量。具体地，所述步骤S3包括：
S321、使用当前亮度值和目标亮度值作为增量式PID的输入值，计算出光亮度差量DX；
S322、根据出光亮度差量和电压控制量的关系式，计算所述光源的电压控制量。
与上述实施方式类似，电压控制量f(D)＝DX+aDn+bDn-1+cDn-2+dDn-3……，其中，Dn是光源中第N个LED灯的亮度值，a、b、c、d等参数是比例系数。一个光源模块有N个LED灯，当前亮度值是N个LED灯合光之后的亮度值。
比例系数的确定过程：在单个灯处于同一亮度下，测出该灯的波长，多个比例系数为同一亮度下的N个灯的波长的比例关系。
本申请使用位置式PID或增量式PID进行调光，再配合关系式，使得内窥镜光源调光速度和出光大小能够满足图像亮度。从而有效解决传统闭环查表法调光速度慢，开环调光出光大小不准确的问题。
在一种可选的实施方式中，如图5所示，该光源调光方法还包括：
S5、获取开灯信号；
S6、基于所述开灯信号，控制所述光源工作，使所述光源为所述摄像装置提供光照。
第二方面，本发明提供了一种内窥镜的光源调光装置，如图6所示，所述光源调光装置包括：
获取模块，用于根据镜体中摄像装置采集的图像数据获取当前亮度值；
判断模块，用于判断所述当前亮度值是否到达预设亮度范围；
第一计算模块，用于当所述当前亮度值未到达预设亮度范围时，基于所述当前亮度值和所述预设亮度范围，计算光源的出光参数；
第二计算模块，用于根据所述出光参数和电压控制量的关系式，计算所述光源的电压控制量；
调光装置，用于基于所述电压控制量调节所述光源的出光大小。
本实施例中的光源调光装置是以功能单元的形式来呈现，这里的单元是指ASIC电路，执行一个或多个软件或固定程序的处理器和存储器，和/或其他可以提供上述功能的器件。
上述各个模块和单元的更进一步的功能描述与上述对应实施例相同，在此不再赘述。
有益效果：本发明实施例能够根据出光参数和电压控制量的关系式，计算所述光源的电压控制量，然后通过电压控制量快速调光，以使得内窥镜光源在满足图像亮度的同时能够提高调光速度以及提高出光大小控制的准确性，从而能够有效解决使用闭环查表法时调光速度慢或者使用开环调光法时出光大小误差较大的问题。
第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的光源调光方法。
本发明实施例还提供一种计算机设备，具有上述的光源调光装置。
该计算机设备包括：一个或多个处理器、存储器，以及用于连接各部件的接口，包括高速接口和低速接口。各个部件利用不同的总线互相通信连接，并且可以被安装在公共主板上或者根据需要以其它方式安装。处理器可以对在计算机设备内执行的指令进行处理，包括存储在存储器中或者存储器上以在外部输入/输出装置(诸如，耦合至接口的显示设备)上显示GUI的图形信息的指令。在一些可选的实施方式中，若需要，可以将多个处理器和/或多条总线与多个存储器和多个存储器一起使用。同样，可以连接多个计算机设备，各个设备提供部分必要的操作(例如，作为服务器阵列、一组刀片式服务器、或者多处理器系统)。
处理器可以是中央处理器，网络处理器或其组合。其中，处理器还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路，可编程逻辑器件或其组合。上述可编程逻辑器件可以是复杂可编程逻辑器件，现场可编程逻辑门阵列，通用阵列逻辑或其任意组合。
其中，所述存储器存储有可由至少一个处理器执行的指令，以使所述至少一个处理器执行实现上述实施例示出的方法。
存储器可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据一种小程序落地页的展现的计算机设备的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非瞬时存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非瞬时固态存储器件。在一些可选的实施方式中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该计算机设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
存储器可以包括易失性存储器，例如，随机存取存储器；存储器也可以包括非易失性存储器，例如，快闪存储器，硬盘或固态硬盘；存储器还可以包括上述种类的存储器的组合。
该计算机设备还包括输入装置和输出装置。处理器、存储器、输入装置30和输出装置可以通过总线或者其他方式连接。
输入装置可接收输入的数字或字符信息，以及产生与该计算机设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入，例如触摸屏、小键盘、鼠标、轨迹板、触摸板、指示杆、一个或者多个鼠标按钮、轨迹球、操纵杆等。输出装置可以包括显示设备、辅助照明装置(例如，LED)和触觉反馈装置(例如，振动电机)等。上述显示设备包括但不限于液晶显示器，发光二极管，显示器和等离子体显示器。在一些可选的实施方式中，显示设备可以是触摸屏。
该计算机设备还包括通信接口，用于该计算机设备与其他设备或通信网络通信。
第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的光源调光方法。
本发明实施例的方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可记录在存储介质，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程存储介质或非暂时机器可读存储介质中并将被存储在本地存储介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件的存储介质上的这样的软件处理。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体、随机存储记忆体、快闪存储器、硬盘或固态硬盘等；进一步地，存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。可以理解，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件，当软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现上述实施例示出的方法。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种内窥镜的光源调光方法，其特征在于，包括：
根据镜体中摄像装置采集的图像数据获取当前亮度值；
判断所述当前亮度值是否到达预设亮度范围；
当所述当前亮度值未到达预设亮度范围时，基于所述当前亮度值和所述预设亮度范围，计算光源的出光参数；
根据所述出光参数和电压控制量的关系式，计算所述光源的电压控制量，并基于所述电压控制量调节所述光源的出光大小。
2.根据权利要求1所述的光源调光方法，其特征在于，所述预设亮度范围为目标亮度值与调光阀门的开度值相加得到的和值，以及目标亮度值与调光阀门的开度值相减得到的差值。
3.根据权利要求2所述的光源调光方法，其特征在于，所述出光参数为出光亮度值。
4.根据权利要求3所述的光源调光方法，其特征在于，所述基于当前亮度值和预设亮度范围，计算光源的出光参数，包括：
使用所述当前亮度值和所述目标亮度值作为位置式PID的输入值，计算所述出光亮度值。
5.根据权利要求2所述的光源调光方法，其特征在于，所述出光参数为出光亮度差量。
6.根据权利要求5所述的光源调光方法，其特征在于，所述基于当前亮度值和预设亮度范围，计算光源的出光参数，包括：
使用当前亮度值和目标亮度值作为增量式PID的输入值，计算所述出光亮度差量。
7.根据权利要求1至5任一项所述的光源调光方法，其特征在于，还包括：
获取开灯信号；
基于所述开灯信号，控制所述光源工作，使所述光源为所述摄像装置提供光照。
8.一种内窥镜的光源调光装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于根据镜体中摄像装置采集的图像数据获取当前亮度值；
判断模块，用于判断所述当前亮度值是否到达预设亮度范围；
第一计算模块，用于当所述当前亮度值未到达预设亮度范围时，基于所述当前亮度值和所述预设亮度范围，计算光源的出光参数；
第二计算模块，用于根据所述出光参数和电压控制量的关系式，计算所述光源的电压控制量；
调光装置，用于基于所述电压控制量调节所述光源的出光大小。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括：
存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求1至7中任一项所述的光源调光方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求1至7中任一项所述的光源调光方法。
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