CN118138888A - 一种摄像系统图像角度实时显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摄像系统图像角度实时显示方法，将用于实时显示摄像系统旋转角度的图标叠加到所述摄像系统所采集的图像上，其包括：以摄像系统所采集的图像的中心为中心点来确定图标的叠加位置；以摄像系统采集到的图像的一个顶点像素作为图像坐标零点，计算图像各点的坐标以及图像中心点的坐标；摄像系统采集图像角度的旋转，视为所叠加图标以图像中心为中心，围绕着图像中心点转动，计算当前角度下所叠加图标的坐标；摄像系统显示采集图像时，在每一帧图像的开始，叠加图标的坐标区域，在其他区域显示采集到的图像数据。本方法可以在摄像时，清晰的指示当前图像的角度信息，便于使用者采集图像时做相应的角度调整。

Description

一种摄像系统图像角度实时显示方法

技术领域

本发明属于图像处理领域，具体涉及一种摄像系统图像角度实时显示方法。

背景技术

摄像系统，特别是无法直接观测到摄像头的摄像系统，例如内窥镜摄像系统，在采集图像的时候，由于前端的采集设备需要做角度变换，但显示设备无法探知当前采集的角度，难以给摄像系统的使用者一个直观的体验，也导致很难对采集时的角度作相应的调整。

尤其是在内窥镜摄像系统中，医生在做手术的时候需要转动手柄查看病人的病灶，通常医生在左右转动的时候，容易迷失方向，从而无法正确判断内脏的位置，这会严重影响医生的后续检查或手术操作，带来极大的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供了一种摄像系统图像角度实时显示方法。本方法可在摄像系统上叠加一个指示图标，摄像系统采集图像期间，角度发生变化时，摄像系统上叠加的图标作同样的角度变换，这样通过所叠加图标的当前指向来直观的显示摄像系统的采集设备当前的角度信息，便于摄像系统使用者实时知道当前采集的角度，以及对采集角度作相应的调整。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种摄像系统图像角度实时显示方法，将用于实时显示摄像系统旋转角度的图标叠加到所述摄像系统所采集的图像上，其包括如下步骤：

S1. 以摄像系统所采集的图像的中心为中心点，围绕中心点及根据图像的长和宽来确定所述图标的叠加位置；

S2. 以摄像系统采集到的图像四个角中的一个顶点像素作为图像坐标零点，根据所确定的图像坐标零点的位置，再结合图像左右方向为x轴方向，上下方向为y轴方向，计算图像各点的坐标以及图像中心点的坐标；

S3. 以所述图像中心点指向采集图像的一个边界的中心点为角度旋转的0°；

S4. 摄像系统采集图像时，图像角度的旋转，视为所叠加图标的中心点，以图像中心点为中心，围绕着图像中心点转动，根据图像坐标零点的位置、图像中心点的坐标、旋转的方向、旋转角度以及结合图像的长宽计算当前角度下，所叠加图标的中心点的当前坐标；

S5. 根据所叠加图标中心点的当前坐标，和所叠加图标的大小，计算要显示所叠加图标的坐标位置区域；

S6. 所叠加图标在围绕图像中心点转动的同时，该图标的指向也跟随着角度做相应的转动；

S7. 在图标的坐标系中，遍历图标的所有坐标点，根据摄像系统的旋转角度值，计算出图标像素当前坐标对应于旋转之前的坐标；

S8. 将所叠加图标的信息存于缓存器中，根据步骤S7得到的图标坐标系的坐标值计算显示图标的缓存地址；

S9. 摄像系统显示采集图像时，在每一帧图像的开始，根据图像当前的旋转角度计算所叠加图标的中心点在图像坐标系中的坐标值，并且计算所叠加图标的坐标区域；重复步骤S7和S8，并同步读取缓存数据，摄像系统在叠加图标的坐标区域，显示缓存器中的值，在其他区域显示采集到的图像数据。

本发明的方法特别适用于内窥镜摄像系统，它通过在内窥镜摄像系统中叠加指示图标，可以协助医生在转动手柄时，清楚的知道当前手柄转动的角度，从而协助医生判断内脏的位置。在一种优选方案中，

本发明中的图标为带有指向性的图案，它可以是通过使用颜色和/或线条来指向方向的图案，用来指示方向和角度；一种具体的图标方案为图标为三角形、类三角形或箭头形。这些形状可以仅由线条构成，也可以仅由颜色构成，还可以由线条与颜色的组合方式构成。

在一种优选方案中，在步骤S1中，以采集到的图像分辨率的长和宽来确定所叠加图标的位置。在一种具体方案中，可以以采集到的图像分辨率的长和宽的40%-50%，分别作为待叠加图标的中心点在图像转动时所形成的轨迹图形的长边最长半径和短边最长半径，并以此来确定所叠加图标的位置。

在一种优选方案中，在步骤S2中，以摄像系统采集到的图像的左上角的顶点像素作为图像坐标零点。

在一种具体的方案中，在步骤S2中，摄像系统采集到图像左上角的第一个图像像素作为图像坐标零点（0，0），从左往右为x轴的正方向，从上往下为y轴的正方向，图像中心点的坐标为（center_x_image，center_y_image），其中center_x_image为图像分辨率长的一半，center_y_image为图像分辨率宽的一半。

在一种优选方案中，在步骤S3中，以所述图像中心点指向采集图像的上边界的中心点为角度旋转的0°。

在一种具体的方案中，在步骤S3中，以图像中心点（center_x_image，center_y_image）指向采集图像的上边界的中心点（center_x_image，0）为角度旋转的0°；以逆时针为正向旋转，角度为正值；以顺时针为负向旋转，角度为负值。

在一种优选方案中，在步骤S6中，在所述图标的坐标系中，以图标的左上角像素为图标坐标系的零点（0，0），从左往右是x轴的正方向，从上往下是y轴的正方向；图标中心点的坐标为（center_x_label，center_y_label），其中center_x_label是所添加图标长的一半，center_y_label是所添加图标宽度的一半。

在一种优选方案中，在步骤S7中，将所叠加图标的信息存于缓存器中，其中图标所在区域缓存值为1，其他区域缓存值为0。对应的，在步骤S8中，读取缓存的图标数据，其中缓存数据为1时则摄像系统显示所叠加的图标的像素值，缓存数据为0时则摄像系统显示采集图像数据，在所叠加图标的坐标区域外，显示采集的图像数据。

本发明的有益效果：

本方法通过在摄像系统上叠加指示图标，可以在摄像系统采集图像时，随着采集图像角度的变换，叠加的指示图标能够清晰的指示当前图像的角度信息，给摄像系统的使用者直观的体验，也便于摄像系统使用者采集图像时做相应的角度调整。

本发明可用在内窥镜摄像系统中，医生在做手术转动手柄的时候，手柄转动一定的方向和角度，则所叠加的指示图标相应的转动一定的方向和角度，实现指示图标当前的方向和角度即为手柄当前转动的方向和角度。本方法在内窥镜摄像系统中通过所叠加的指示图标，可以协助医生在转动手柄时，清楚的知道当前手柄转动的角度，从而帮助医生准确判断内脏的位置，使手术进行得更加顺利和安全。

附图说明

图1是本发明在图像上叠加的一种具体的用于实时显示摄像系统旋转角度的图；

图2是图标在摄像系统所采集的图像上指示图像角度旋转的示意图；

图中是当角度为0°、45°、90°时候的示意图。

具体实施方式

以下通过实施例和附图对本发明的保护范围做进一步说明，但是本申请的保护范围并不局限于以下各实施例。

本发明的方法主要是将用于实时显示摄像系统旋转角度的图标，叠加到摄像系统所采集的图像上，这样通过所叠加图标的当前指向来直观的显示摄像系统的采集设备当前的角度信息，便于摄像系统使用者实时知道当前采集的角度，以及对采集角度作相应的调整。

其中用于指向的图标可以采用指示方向的各种图形，例三角形、类三角形或箭头形等，其中的一个顶点指示方向，即为摄像系统采集图像时的角度方向。一种具体的图标形状如图1所示，摄像系统采集图像时，采集设备旋转一定的角度，则摄像系统上的图标围绕摄像系统采集图像的中心点以同样的角度进行旋转，图标中三角形顶点指示的方向，即为摄像系统采集图像时的角度方向。

本发明的摄像系统图像角度实时显示的方法，具体可包括如下步骤：

步骤S1：叠加在摄像系统上用于指示图像角度的图标，围绕摄像系统采集到的图像中心点旋转，可视为以采集到的图像中心为中心点，结合图像长和宽的大小以及旋转的角度，确定所叠加图标的位置。以待叠加图标的中心点在图像转动时所形成的轨迹图形为椭圆为例，以图像分辨率的长和宽的40%为椭圆的长轴半径和短轴半径（即图像分辨率长宽的80%为椭圆的长短轴直径）。

步骤S2：摄像系统采集到图像左上角的第一个图像像素作为图像坐标零点（0，0），从左往右为x轴的正方向，从上往下为y轴的正方向，图像中心点的坐标为（center_x_image，center_y_image），其中center_x_image为图像分辨率长的一半，center_y_image为图像分辨率宽的一半。

步骤S3：摄像系统将图像中心点（center_x_image，center_y_image），指向采集图像上边界中心点（center_x_image，0）为角度旋转的0°，逆时针为正向旋转，角度为正值，顺时针为负向旋转，角度为负值。

步骤S4：摄像系统采集图像时，图像角度的旋转，可视为所叠加图标的中心点，以图像中心点为旋转轴或旋转点，结合图像的长和宽的值，在图像上转动，根据图像坐标零点的位置、图像中心点的坐标、旋转的方向以及旋转角度的值，计算当前角度下，所叠加图标的中心点以及整个图标位置的坐标。

步骤S5：根据所叠加图标中心点的当前坐标，和所叠加图标长宽的大小，计算要显示所叠加图标的坐标位置区域。

步骤S6：所叠加的图标中心点在图像上围绕中心点转动的同时，所叠加的图标做同样角度的自传。在图标的坐标系中，以图标的左上角像素为图标坐标系的零点（0，0），从左往右是x轴的正方向，从上往下是y轴的正方向。图标中心点的坐标为（center_x_label，center_y_label），其中center_x_label是所添加图标长的一半，center_y_label是所添加图标宽度的一半。

步骤S7：在图标坐标系中，遍历图标的所有坐标点，根据自旋转角度值，计算出图标像素当前坐标对应于旋转之前的坐标。

步骤S8：将所叠加图标的数据存于缓存器中，根据图标坐标系的坐标值计算缓存的地址，其中蓝色三角形区域缓存值为1，其他区域缓存值为0。

步骤S9：摄像系统显示采集图像时，在每一帧图像的开始，根据图像当前的旋转角计算所叠加图标中心点的在图像坐标系中的坐标值，并且计算所叠加图标的坐标区域。在所叠加图标的坐标区域中，遍历图标坐标系中的坐标点，根据摄像系统的旋转角度值，图标自转的角度，计算自转前的坐标值，计算出图标像素当前坐标对应于旋转之前的坐标。将所叠加图标的信息存于缓存器中，根据步骤S7得到的图标坐标系的坐标值计算显示图标的缓存地址；其中图标所在区域的缓存值为1，其他区域的缓存值为0。根据自转前的坐标计算图标缓存器的地址，从中读取缓存的图标数据。其中缓存数据为1则摄像系统显示所叠加的三角形的像素值，缓存数据为0，则摄像系统显示采集图像数据，在所叠加图标的坐标区域外，显示采集的图像数据。

Claims (10)

1.一种摄像系统图像角度实时显示方法，其特征在于将用于实时显示摄像系统旋转角度的图标叠加到所述摄像系统所采集的图像上，其包括如下步骤：

S1. 以摄像系统所采集的图像的中心为中心点，围绕中心点及根据图像的长和宽来确定所述图标的叠加位置；

S2. 以摄像系统采集到的图像四个角中的一个顶点像素作为图像坐标零点，根据所确定的图像坐标零点的位置，再结合图像左右方向为x轴方向，上下方向为y轴方向，计算图像各点的坐标以及图像中心点的坐标；

S3. 以所述图像中心点指向采集图像的一个边界的中心点为角度旋转的0°；

S4. 摄像系统采集图像时，图像角度的旋转，视为所叠加图标的中心点，以图像中心点为中心，围绕着图像中心点转动，根据图像坐标零点的位置、图像中心点的坐标、旋转的方向、旋转角度以及结合图像的长宽计算当前角度下，所叠加图标的中心点的当前坐标；

S5. 根据所叠加图标中心点的当前坐标，和所叠加图标的大小，计算要显示所叠加图标的坐标位置区域；

S6. 所叠加图标在围绕图像中心点转动的同时，该图标的指向也跟随着角度做相应的转动；

S7. 在图标的坐标系中，遍历图标的所有坐标点，根据摄像系统的旋转角度值，计算出图标像素当前坐标对应于旋转之前的坐标；

S8. 将所叠加图标的信息存于缓存器中，根据步骤S7得到的图标坐标系的坐标值计算显示图标的缓存地址；

S9. 摄像系统显示采集图像时，在每一帧图像的开始，根据图像当前的旋转角度计算所叠加图标的中心点在图像坐标系中的坐标值，并且计算所叠加图标的坐标区域；重复步骤S7和S8，并同步读取缓存数据，摄像系统在叠加图标的坐标区域，显示缓存器中的值，在其他区域显示采集到的图像数据。

2.根据权利要求1所述的摄像系统图像角度实时显示方法，其特征在于所述图标为带有指向性的图案，优选为通过使用颜色和/或线条来指向方向的图案。

3.根据权利要求2所述的摄像系统图像角度实时显示方法，其特征在于所述图标为三角形、类三角形或者箭头形。

4.根据权利要求1所述的摄像系统图像角度实时显示方法，其特征在于在步骤S1中，以采集到的图像分辨率的长和宽的40%-50%，分别作为待叠加图标的中心点在图像转动时所形成的轨迹图形的长边最长半径和短边最长半径，并以此来确定所叠加图标的位置。

5.根据权利要求1所述的摄像系统图像角度实时显示方法，在步骤S2中，以摄像系统采集到的图像的左上角的顶点像素作为图像坐标零点；在步骤S3中，以所述图像中心点指向采集图像的上边界的中心点为角度旋转的0°。

6.根据权利要求5所述的摄像系统图像角度实时显示方法，其特征在于在步骤S2中，以摄像系统采集到图像左上角的第一个图像像素作为图像坐标零点（0，0），从左往右为x轴的正方向，从上往下为y轴的正方向，图像中心点的坐标为（center_x_image，center_y_image），其中center_x_image为图像分辨率长的一半，center_y_image为图像分辨率宽的一半。

7.根据权利要求5所述的摄像系统图像角度实时显示方法，其特征在于在步骤S3中，以图像中心点（center_x_image，center_y_image）指向采集图像的上边界的中心点（center_x_image，0）为角度旋转的0°；以逆时针为正向旋转，角度为正值；以顺时针为负向旋转，角度为负值。

8.根据权利要求5所述的摄像系统图像角度实时显示方法，其特征在于在步骤S6中，在所述图标的坐标系中，以图标的左上角像素为图标坐标系的零点（0，0），从左往右是x轴的正方向，从上往下是y轴的正方向；图标中心点的坐标为（center_x_label，center_y_label），其中center_x_label是所添加图标长的一半，center_y_label是所添加图标宽度的一半。

9.根据权利要求1所述的摄像系统图像角度实时显示方法，其特征在于在步骤S7中，将所叠加图标的信息存于缓存器中，其中图标所在区域的缓存值为1，其他区域的缓存值为0。

10.根据权利要求9所述的摄像系统图像角度实时显示方法，其特征在于在步骤S8中，读取缓存的图标数据，其中缓存数据为1时则摄像系统显示所叠加的图标的像素值，缓存数据为0时则摄像系统显示采集图像数据，在所叠加图标的坐标区域外，显示采集的图像数据。