内窥镜脏污检测装置以及脏污检测方法

摘要

本发明涉及一种内窥镜脏污检测装置及脏污检测方法。该内窥镜脏污检测装置，用于与内窥镜对接，包括主体，主体固设有RGB三色灯组件，RGB三色灯组件与内窥镜的滤光片正对，RGB三色灯组件能够发出红、绿、蓝单色光，并且能够在红、绿、蓝三种颜色光之间进行切换；通过RGB三色灯组件发出的单色光透过滤光片，被内窥镜的传感器接收并成像；此外RGB三色灯组件所发出的单色光能够在红、绿、蓝三种颜色光之间进行切换，以使得成像时的辅助光的颜色能够在上述三种颜色之间进行切换，并通过主机对三种颜色辅助光下的图像均进行脏污判断，以避免因部分脏污恰好对某单一颜色的辅助光的透过度或反射度较高，导致主机误判的情况发生。

权利要求

1.一种内窥镜脏污检测装置，用于与内窥镜（200）对接，其特征在于，包括主体（100），所述主体（100）固设有RGB三色灯组件（10），所述RGB三色灯组件（10）与所述内窥镜（200）的滤光片（210）正对，所述RGB三色灯组件（10）能够发出红、绿、蓝单色光，并且能够在红、绿、蓝三种颜色光之间进行切换；所述主体（100）开设有开口与所述滤光片（210）正对的安装腔（30），所述RGB三色灯组件（10）以及调焦组件（20）均设置于所述安装腔（30）内，且所述调焦组件（20）位于所述RGB三色灯组件（10）以及所述安装腔（30）的接口之间。

2.根据权利要求1所述的内窥镜脏污检测装置，其特征在于，所述安装腔（30）内还设置有位于所述安装腔（30）的开口与所述RGB三色灯组件（10）之间的匀光件。

3.根据权利要求2所述的内窥镜脏污检测装置，其特征在于，所述匀光件为匀光膜，所述匀光膜设置于所述RGB三色灯组件（10）的光发射侧。

4.根据权利要求1所述的内窥镜脏污检测装置，其特征在于，所述主体（100）还设置有电源组件，所述电源组件与所述RGB三色灯组件（10）电连接。

5.根据权利要求1所述的内窥镜脏污检测装置，其特征在于，所述安装腔（30）开口处的内侧壁固设有C型接口（40），以使得所述主体（100）能够与所述内窥镜（200）的镜头接口（220）直接连接。

6.一种脏污检测方法，其特征在于，采用如权利要求1 5中任一项所述的内窥镜脏污检~

测装置，所述脏污检测方法包括如下步骤：将所述内窥镜脏污检测装置与所述内窥镜对接；

启动所述RGB三色灯组件以及所述内窥镜，以使得所述RGB三色灯组件发出的单色光透过所述内窥镜的滤光片照射至所述内窥镜；以及根据所述内窥镜获得的图像，判断所述滤光片是否存在脏污；

其中，所述RGB三色灯组件每隔预设时间切换单色光颜色。

7.根据权利要求6所述的脏污检测方法，其特征在于，根据所述内窥镜获得的图像，判断所述滤光片是否存在脏污的步骤包括所述内窥镜将获得的图像每一像素检测到的光强度转换为数字信号，并传递给主机；

所述主机对每一像素的光强度值是否位于光强度阈值范围进行判断，并将光强度值不在光强度阈值范围内的像素认定为异常像素；以及所述主机对每一规定区域内，异常像素数量与总像素数量之比是否超过异常比值进行判断，将超过异常比值的规定区域认定为存在脏污。

8.根据权利要求7所述的脏污检测方法，其特征在于，所述规定区域为长宽均为三百个像素点的正方形区域；

当所述内窥镜所采集到的像素的光强度最小值和最大值分别为X1与X2时，光强度阈值范围为 至 ；以及

所述异常比值为20%。

9.根据权利要求8所述的脏污检测方法，其特征在于，所述RGB三色灯组件每隔三秒切换单色光颜色。

说明书

内窥镜脏污检测装置以及脏污检测方法

技术领域

[0001] 本发明涉及内窥镜相关领域，特别是涉及一种内窥镜脏污检测装置以及脏污检测方法。

背景技术

[0002] 内窥镜具有图像传感器、光学镜头、光源照明、机械装置等部件，可以经口腔进入胃内或经其他孔道插入体内，并将人体内部的情况以影像方式显示在外部屏幕，以便医生
观察、诊断；

[0003] 内窥镜在使用过程中，镜头内外侧以及滤光片的外侧容易粘上脏污，其中，滤光片外侧粘有脏污时，由于滤光片与传感器之间距离较近，成像时图像上会产生黑点甚至较大
的黑斑，容易影响手术中医生的正常判断；

[0004] 目前对于脏污大多依靠人眼判断，但是由于人眼判断过程中，环境光线、观察者视力以及脏污颜色等因素都会影响观察者的判断，因此判断精度较低；也存在一些通过照相
并通过计算机对图像分析进行脏污判断的方法，但是此类方法中，大多采用单一光源作为
背景，而根据脏污本身组成不同，对光源所发出的光线透过度存在差异，从而导致此类方法
对于对单一光源所发出光线透过率较高的脏污的判断精度较差，容易使得计算机发生误
判。

发明内容

[0005] 基于此，有必要针对内窥镜的滤光片上的不同脏污对光源的透过率不同，可能导致计算机误判的问题，提供一种内窥镜脏污检测装置以及脏污检测方法。

[0006] 本发明首先提供一种内窥镜脏污检测装置，用于与内窥镜对接，包括主体，所述主体固设有RGB三色灯组件，所述RGB三色灯组件与所述内窥镜的滤光片正对，所述RGB三色灯
组件能够发出红、绿、蓝单色光，并且能够在红、绿、蓝三种颜色光之间进行切换。

[0007] 上述内窥镜脏污检测装置，通过RGB三色灯组件发出的单色光透过滤光片，被内窥镜的传感器接收并成像，保证成像的图像亮度较高，便于后续主机对图像是否存在脏污进
行判断；此外RGB三色灯组件所发出的单色光能够在红、绿、蓝三种颜色光之间进行切换，以
使得成像时的辅助光的颜色能够在上述三种颜色之间进行切换，并通过主机对三种颜色辅
助光下的图像均进行脏污判断，以避免因部分脏污恰好对某单一颜色的辅助光的透过度或
反射度较高，导致主机误判的情况发生。

[0008] 在其中一个实施例中，所述主体开设有开口与所述滤光片正对的安装腔，所述RGB三色灯组件以及调焦组件均设置于所述安装腔内，且所述调焦组件位于所述RGB三色灯组
件以及所述安装腔的接口之间。

[0009] 如此设置，能够通过手动调焦组件以调节焦距，以使得由RGB三色灯组件发出的光线被内窥镜的传感器接收时能够有大致清晰的成像，以便于主机的脏污判断程序判断滤光
片是否存在脏污。

[0010] 在其中一个实施例中，所述安装腔内还设置有位于所述安装腔的开口与所述RGB三色灯组件之间的匀光件。

[0011] 如此设置，保证内窥镜的传感器所接收到的光线强度较为均匀，使得不同位置的光线强度差异仅来自与脏污的遮挡，减少因辅助光强度不均匀所带来的误差，进而增加主
机的脏污判断程序的判断精度。

[0012] 在其中一个实施例中，所述匀光件为匀光膜，所述匀光膜设置于所述RGB三色灯组件的光发射侧。

[0013] 在其中一个实施例中，所述主体还设置有电源组件，所述电源组件与所述RGB三色灯组件电连接。

[0014] 如此设置，以使得本申请的内窥镜脏污检测装置能够通过内部独立供电，无需外部接线即可直接使用，从而本申请的降低使用难度。

[0015] 在其中一个实施例中，所述安装腔开口处的内侧壁固设有C型接口，以使得所述主体能够与所述内窥镜的镜头接口直接连接。

[0016] 如此设置，一方面能够增加本申请的泛用性，适用于不同的内窥镜，另一方面，也能保证主体与内窥镜之间固定牢靠。

[0017] 本发明第二方面提供一种脏污检测方法，采用上述任一实施例的内窥镜脏污检测装置，所述脏污检测方法包括如下步骤：

[0018] 将所述内窥镜脏污检测装置与内窥镜对接；

[0019] 启动RGB三色灯组件以及所述内窥镜，以使得所述RGB三色灯组件发出的单色光透过所述内窥镜的滤光片照射至所述内窥镜；以及

[0020] 根据所述内窥镜获得的图像，判断所述滤光片是否存在脏污；

[0021] 其中，所述RGB三色灯组件每隔预设时间切换单色光颜色。

[0022] 在其中一个实施例中，根据所述内窥镜获得的图像，判断所述滤光片是否存在脏污的步骤包括

[0023] 所述内窥镜将获得的图像每一像素检测到的光强度转换为数字信号，并传递给主机；

[0024] 所述主机对每一像素的光强度值是否位于光强度阈值范围进行判断，并将光强度值不在光强度阈值范围内的像素认定为异常像素；以及

[0025] 所述主机对每一规定区域内，异常像素数量与总像素数量之比是否超过异常比值进行判断，将超过异常比值的规定区域认定为存在脏污。

[0026] 在其中一个实施例中，所述规定区域为长宽均为三百个像素点的正方形区域；

[0027] 当所述内窥镜所采集到的像素的光强度最小值和最大值分别为X1与X2时，光强度阈值范围为 至 ；以及

[0028] 所述异常比值为20%。

[0029] 在其中一个实施例中，所述RGB三色灯组件每隔三秒切换单色光颜色。

[0030] 如此设置，以使得在该频率下，检测效率相对较高，且绝大部分的主机的计算性能能够在该频率下完成判断脏污的工作。

附图说明

[0031] 图1为内窥镜的正视结构示意图；

[0032] 图2为本发明的立体结构示意图；

[0033] 图3为本发明的脏污检测方法的流程示意图；

[0034] 图4为本发明的脏污检测方法的部分步骤的流程示意图。

[0035] 主要元件符号说明

[0036] 100、主体；10、RGB三色灯组件；20、调焦组件；30、安装腔；40、C型接口；

[0037] 200、内窥镜；210、滤光片；220、镜头接口。

[0038] 以上主要元件符号说明结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

具体实施方式

[0039] 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，所描述的实施例仅仅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，本领域普通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。

[0040] 需要说明的是，当组件被称为“安装于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设
置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组
件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

[0041] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具
体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相
关的所列项目的任意的和所有的组合。

[0042] 内窥镜具有图像传感器、光学镜头、光源照明、机械装置等部件，可以经口腔进入胃内或经其他孔道插入体内，并将人体内部的情况以影像方式显示在外部屏幕，以便医生
观察、诊断；

[0043] 内窥镜在使用过程中，镜头内外侧以及滤光片的外侧容易粘上脏污，其中，滤光片外侧粘有脏污时，由于滤光片与传感器之间距离较近，成像时图像上会产生黑点甚至较大
的黑斑，容易影响手术中医生的正常判断；

[0044] 目前对于脏污大多依靠人眼判断，但是由于人眼判断过程中，环境光线、观察者视力以及脏污颜色等因素都会影响观察者的判断，并且部分内窥镜的滤光片位置较深，请参
考图1所示，因此人眼判断的精度较低；

[0045] 一些在相机领域的脏污判断方法，会使用计算机进行脏污判断，例如CN112583999A‑相机模块的镜头脏污检测方法，其对影像进行处理分块，取得每个分块的平
均亮度，用相邻区块的平均亮度进行对比，亮度差大于门限值便判断该区域为脏污；

[0046] 但此类方式的判断精度受影像背景的影响较大，例如当背景光亮度较低时，可能导致脏污区块与相邻区块之间的平均亮度差别较小，从而容易产生误判；

[0047] 另一些方法，例如CN110012287B‑基于视网膜感知的数字相机影像传感器的脏污自检方法，会通过在图像拍摄时增加单色光源，以减小背景光对后续计算机判断的影响；

[0048] 但是，在内窥镜相关领域，根据内窥镜的种类不同，手术过程中可能沾染附着的脏污种类较多，且性质可能存在较大区别，上述方式同样存在误判的可能，例如：

[0049] 脏污恰好对辅助光源的光线反射度较强时，其反射的辅助光可能导致周围区域的亮度明显增高，从而导致计算机判断错误；或

[0050] 当脏污恰好为对辅助光源的光线透过度较强的器官液体时，计算机可能无法检测到该区域与其他区域的亮度区别，同样可能导致计算机判断错误。

[0051] 此外，由于此类对辅助光源的光线反射度或透过度较强的脏污，与全体脏污相比所占比例相对较小，因此，在内窥镜的实际检测、使用过程中，即使发现滤光片上仍存在脏
污，也可能被判断为计算机的正常判断误差而忽略；

[0052] 因此对于判断内窥镜脏污时使用单一颜色的辅助光源可能遗漏部分特殊脏污这一问题的发现同样较为困难。

[0053] 针对上述问题，本申请首先提供一种内窥镜脏污检测装置，用于与内窥镜200对接，请结合图1和图2所示，包括主体100，主体100固设有RGB三色灯组件10，RGB三色灯组件
10与内窥镜200的滤光片210正对，RGB三色灯组件10能够发出红、绿、蓝单色光，并且能够在
红、绿、蓝三种颜色光之间进行切换。

[0054] 本申请的内窥镜脏污检测装置在与内窥镜200对接后，RGB三色灯组件10发出的单色光会透过滤光片210，被内窥镜200的传感器接收并成像，保证成像的图像亮度较高，便于
后续主机对图像是否存在脏污进行判断；

[0055] 而RGB三色灯组件10所发出的单色光能够在红、绿、蓝三种颜色光之间进行切换，以使得成像时的辅助光的颜色能够在上述三种颜色之间进行切换，并通过主机对三种颜色
辅助光下的图像均进行脏污判断，以避免因部分脏污恰好对某单一颜色的辅助光的透过度
或反射度较高，导致主机误判的情况发生。

[0056] RGB三色灯组件10的颜色切换时间可更根据所需检测效率，以及判断脏污所使用的主机的计算性能等因素决定。优选的，RGB三色灯组件10每隔3秒切换单色光颜色；在该频
率下，检测效率相对较高，且绝大部分的主机的计算性能能够在该频率下完成判断脏污的
工作。

[0057] 在一些实施例中，RGB三色灯组件10也能够发出由红、黄、蓝三原色组合形成的其他颜色的光线，因此，作为辅助光的光线也可以为其他任意颜色的光线，只要RGB三色灯组
件10发出辅助光仍存在三种不同颜色，并能够在三种颜色间进行切换，且三种颜色间的对
比度相对较高即可；

[0058] 对比度相对较高，以使得即使其中一种颜色恰好被脏污透过或反射时，在其他颜色的辅助光的照射所成像的图像同样能够被主机精准识别，并判断出脏污位置。

[0059] 在一些实施例中，RGB三色灯组件10包括RGB灯板、若干个RGB灯、单片机以及LED驱动电路，所述单片机、所述RGB灯以及所述LED驱动电路均设置于所述RGB灯板，所述RGB灯能
够发出红、黄、蓝三种单色光，且位于所述RGB灯板正对所述内窥镜200的一面，所述LED驱动
电路分别与所述单片机以及所述RGB灯电连接，所述单片机能够通过所述LED驱动电路控制
所述RGB灯在红、绿、蓝三种颜色光之间进行切换。

[0060] 在图2所示的实施例中，主体100开设有开口与滤光片210正对的安装腔30，RGB三色灯组件10以及调焦组件20均设置于安装腔30内，且调焦组件20位于RGB三色灯组件10以
及安装腔30的接口之间。

[0061] 这里，安装腔30的接口，指安装腔30用于与内窥镜200对接的端面；通过在安装腔30的接口与RGB三色灯组件10之间设置调焦组件20，能够通过手动调焦组件20以调节焦距，
以使得由RGB三色灯组件10发出的光线被内窥镜200的传感器接收时能够有大致清晰的成
像，以便于主机的脏污判断程序判断滤光片是否存在脏污。

[0062] 在一些实施例中，安装腔30内还设置有位于安装腔30的开口与RGB三色灯组件10之间的匀光件；以使得RGB三色灯组件10所发出的光线较为均匀，从而保证内窥镜200的传
感器所接收到的光线强度较为均匀，保证不同位置的光线强度差异仅来自与脏污的遮挡，
减少因辅助光强度不均匀所带来的误差，进而增加主机的脏污判断程序的判断精度。

[0063] 匀光件可以为任意能够将RGB三色灯组件10所发出的光线转化为面光源的零件，例如匀光板、匀光膜或毛玻璃等。优选的，匀光件为匀光膜，且匀光膜设置于RGB三色灯组件
10的光发射侧。

[0064] 在一些实施例中，主体100还设置有电源组件，电源组件与RGB三色灯组件10电连接；以使得本申请的内窥镜脏污检测装置能够通过内部独立供电，无需外部接线即可直接
使用，从而本申请的降低使用难度；

[0065] 优选的，电源组件采用锂电池，从而能够通过后续充电满足重复使用的需求，减少装置的使用成本。

[0066] 在一些实施例中，电源组件设置于RGB灯板，且与单片机以及LED驱动电路电连接。

[0067] 在图1和图2所示的实施例中，安装腔30开口处的内侧壁固设有C型接口40，以使得主体100能够与内窥镜200的镜头接口220直接连接；从而便于主体100与内窥镜200进行对
接，降低了本申请的使用难度；

[0068] 此外，由于C型接口40为专业镜头接口，通过C型接口40连接一方面能够增加本申请的泛用性，适用于不同的内窥镜200，另一方面，也能保证主体100与内窥镜200之间固定
牢靠。

[0069] 本发明还提供一种脏污检测方法，该脏污检测方法采用上述的内窥镜脏污检测装置，请参考图3所示，包括如下步骤：

[0070] 将内窥镜脏污检测装置与内窥镜对接；

[0071] 启动RGB三色灯组件以及内窥镜，以使得RGB三色灯组件发出的单色光透过内窥镜的滤光片照射至内窥镜；以及

[0072] 根据内窥镜获得的图像，判断滤光片是否存在脏污；

[0073] 其中，RGB三色灯组件每隔预设时间切换单色光颜色。

[0074] 请参考图4所示，根据内窥镜获得的图像，判断滤光片是否存在脏污的步骤包括

[0075] 内窥镜将获得的图像每一像素检测到的光强度转换为数字信号，并传递给主机；

[0076] 主机对每一像素的光强度值是否位于光强度阈值范围进行判断，并将光强度值不在光强度阈值范围内的像素认定为异常像素；以及

[0077] 主机对每一规定区域内，异常像素数量与总像素数量之比是否超过异常比值进行判断，将超过异常比值的规定区域认定为存在脏污。

[0078] 由于目前内窥镜内部使用的图像传感器为CMOS，CMOS每个像素只能感光一种颜色，而通过内窥镜将获得的图像每一像素检测到的光强度转换为数字信号，即可通过一个
10bit的数字信号表达0‑1023的光强度，便于向主机进行信号的传递。

[0079] 在一些实施例中，规定区域为长宽均为三百个像素点的正方形区域；这里规定区域的设定可以根据脏污面积以及主机的计算性能等因素决定；

[0080] 在内窥镜常规使用过程中，附着于内窥镜200的滤光片210上的脏污面积大多接近于300×300个像素，通过将规定区域设定为300×300个像素的正方形区域，能够在降低对
主机计算性能的需求的同时，实现相对精准的脏污定位；

[0081] 若进一步缩小规定区域范围，虽然能够对脏污进行更加精准的定位，但是会增加主机判断程序的运行次数，从而增加对主机计算性能的需求，导致成本增加。

[0082] 在一些实施例中，当内窥镜所采集到的像素的光强度最小值和最大值分别为X1与X2时，光强度阈值范围为 至 ；这里的光强度阈值范围，可以根据RGB三
色灯组件10所发出的辅助光线的光强度，以及不同脏污对其的透过度等因素综合决定；

[0083] 其中脏污的透过度越高，则检测到的脏污区域的光强度值与正常区域的光强度值的差值越小，因此光强度阈值范围需要设定的较小，反之同理；

[0084] 在一些实施例中，异常比值为20%；这里的异常比值，可以综合考虑脏污面积、规定区域面积以及光强度阈值范围等因素决定。

[0085] 在一些实施例中，RGB三色灯组件每隔三秒切换单色光颜色；在该频率下，检测效率相对较高，且绝大部分的主机的计算性能能够在该频率下完成判断脏污的工作。

[0086] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存
在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

[0087] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来
说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护
范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。