[发明专利]用于内窥镜校准的系统和方法

说明书

描述了一种考虑使相机和光源在封闭环境中彼此靠近的用于校准内窥镜的系统和方法。在本发明的一个实施例中，提供了一种镜面反射的彩色图谱板，其具有径向延伸的彩色斑块，以及可处理相机的自动增益控制的圆形中央非彩色明场。彩色图谱可被安装到具有机械连接的保持器以支撑内窥镜臂的容器单元中。

技术领域

本发明涉及用于校准内窥镜的方法和系统。

背景

可通过使相机系统获取彩色图谱的图像，并将所获得的不同斑块的值与指定颜色空间中的已知参考值(例如标准RGB)进行比较来对相机系统进行校准。校准算法计算变换以便减小斑块的获取值与参考值之间的误差。此变换会得到相机针对指定颜色空间的校正颜色。

彩色图谱传统上是矩形的，具有若干方形或矩形斑块。斑块的颜色被仔细地选择使得它们覆盖指定彩色空间的色域，在特定情况下，图像中经常出现的颜色也会添加到图谱中以提高校准的精度。例如，图1中的彩色图谱针对医疗应用进行了优化(http://dsclabs.com/dsc-products/law-enforcement-medical/the-medicol-chart/)。该图谱包括32个提供扩展色域的精度彩色切片，据称是专为医疗成像界设计的。九阶灰度据称可提供中性的动态范围参考。背后的DSC CamWhite(白平衡测试卡)据称能提供分光光度法中性白参考以用于快速白平衡。

再例如，如图1中的图像工程的彩色图谱TE188针对医疗应用进行了优化(http://www.image-engineering.de/products/solutions/starter-kits/637-starter-kit-medical-endoscopy和http://www.image-engineering.de/products/charts/all/516-te188)。该图谱包括18个提供扩展色域的精度彩色切片，据称是专为医疗成像界设计的。六阶灰度可提供中性的动态范围参考。

●TE132-TE132ISO测试图案No.2(1-18LP/mm–具有12种图案的图纸)图谱大小D35

●TE188-TE188彩色再现图谱大小D35(X-Rite颜色检查器)

●TE240-TE240ISO 21550动态范围图谱大小D35(最大可用密度4.0或6.0)

●TE250–USAF 1951目标图谱大小D35

这些类型的彩色图谱可能不适用于具有用于检查封闭空间的集成光源的相机系统，诸如内窥镜。内窥镜可例如用于医疗保健应用或用于检查机器或引擎，或用于检查建筑物结构。校准内窥镜时需要克服若干障碍：

a.大多数内窥镜都具有内置的自动增益控制系统以在要检查的结构内部的非常不同的照明条件下优化图像性能。根据相机的距离及其对环境的内置照明，图像可能会变深或变浅。为了补偿这一点，相机自动地改变其增益以便永远得到明亮的图像。自动增益控制算法基于增加增益直到特定数量的像素饱和并省略。这会对相机系统如何获取颜色产生影响。如果相机在某个颜色上饱和，那么此颜色的再现(以及可能依赖于其的其他颜色)将是不正确的。传统彩色图谱没有考虑相机的自动增益控制算法。

b.内置光源的效果是图像照明是不均匀的并可类似于手电筒，即视野的中央非常明亮而在边缘处图像被阴影覆盖。结果可能是，对于传统的彩色图谱，中央斑块的照明与朝向边缘的斑块的照明不同。这对相机如何获取不同位置处的彩色斑块有很大影响。因此，传统的矩形彩色图谱不适用于具有内置光源的系统的颜色校准。