[发明专利]一种可指示输尿管位置的内窥镜系统及方法

权利要求书

1.一种可指示输尿管位置的内窥镜系统，其特征在于，包括光源、图像采集单元和图像处理单元；所述图像处理单元具有用于连接外部显示装置的接口；

所述光源用于提供明暗交替的光照条件；所述光源包括照明光源、指示光源和导光管；所述照明光源的亮、暗强度可调，开关频率可调；所述指示光源用于给导光管提供光源，使导光管发光；

所述图像采集单元用于在明暗交替的光照条件下采集获得亮图像和暗图像；

所述图像处理单元用于对所述暗图像进行中心线提取，将中心线融合到同周期的亮图像中获取输尿管的水平位置信息；并用于根据暗图像的灰度信息估算输尿管的深度信息；并用于根据所述水平位置信息和深度信息生成能准确指示输尿管位置的内窥镜图像。

2.如权利要求1所述的内窥镜系统，其特征在于，所述内窥镜系统还包括图像显示单元，其输入端连接图像处理单元的所述接口；所述图像显示单元用于实时显示图像处理单元生成的内窥镜图像。

3.如权利要求1或2所述的内窥镜系统，其特征在于，所述图像处理单元包括水平位置获取模块和深度位置获取模块；

所述水平位置获取模块用于对暗图像进行中心线提取，根据中心线获得输尿管的水平位置信息，并将所述水平位置信息显示在亮图像上；所述深度位置获取模块用于根据暗图像的灰度信息实时估算输尿管深度信息，并将获取的深度信息通过不同的颜色显示在亮图像上。

4.如权利要求1或2所述的内窥镜系统，其特征在于，所述导光管是明暗相间的导光管；所述明暗相间的导光管使得暗图像上与导光管对应的区域上暗区域与透光区域交替分布；根据暗图像上透光区域图像像素的灰度值统计获取输尿管的深度信息。

5.一种基于权利要求1～4任一项所述的内窥镜系统的指示输尿管位置的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)根据在明暗交替的光照条件下进行图像采集获得的图像获得亮图像和暗图像；

(2)对所述暗图像进行中心线提取，根据中心线获得输尿管的水平位置信息，并将水平位置信息显示在亮图像上；

(3)获取暗图像上与导光管对应区域里的透光区域的亮像素点个数，或者图像像素的灰度值；根据亮像素点的个数估算输尿管的深度信息，或者根据灰度值总和估算输尿管的深度信息；

(4)根据所述的水平位置信息和深度信息，生成能准确指示输尿管位置的内窥镜图像。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)包括如下子步骤：

(2.1)对暗图像上的亮区域进行阈值分割得到不连通的亮区域块；

(2.2)采用拟合方法提取所述不连通的亮区域块的中心线；

(2.3)通过改变同周期的亮图像上与所述中心线对应位置像素点的灰度值，将中心线融合到同周期的亮图像中；通过融合获得的图像实时显示输尿管的水平位置信息。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，采用二次曲线拟合算法提取中心线，包括如下子步骤：

(2.2.1)对暗图像进行阈值分割获取暗图像的亮像素点；

(2.2.2)根据亮像素点的坐标(x_i，y_i)，采用二次函数进行拟合，获取函数参数a,b,c；

(2.2.3)根据二次函数(y＝ax²+bx+c)在暗图像上绘制函数曲线，所获得的函数曲线即为暗图像的中心线。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)包括如下子步骤：

(3.1)获取暗图像中各离散区域的亮像素点的个数N_i；

(3.2)将亮像素点的个数N_i与先验深度阈值对应关系进行匹配，根据阈值对应的深度估算出输尿管的深度。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述先验深度阈值对应关系根据以下方法获取：对输尿管不同深度的图像像素灰度进行训练,使用多个已知深度的图像训练出不同深度的亮像素点的个数或灰度值，建立深度与阈值之间的对应关系，即为先验深度阈值对应关系。