[发明专利]一种成像方法及装置、内窥镜设备

说明书

本发明公开了一种成像方法及装置，按照预设规则将感光面获取的光线成像，预设规则包括循环地以预设数量种不同的曝光时间依次对感光面获取的光线成像，每一轮依次获取的各帧图像对应的曝光时间顺序相同，当一次成像的曝光结束时将当前时刻之前依次的预设数量帧图像融合，将融合得到的图像输出。本发明将不同曝光时间获得的图像融合得到图像，能够使图像不同区域具有合适的亮度水平，从而提高所成图像的亮度均匀性，并且能够降低对图像帧率、分辨率或者清晰度的损失。本发明还公开一种内窥镜设备。

技术领域

本发明涉及光电成像技术领域，特别是涉及一种成像方法及装置。本发明还涉及一种内窥镜设备。

背景技术

使用内窥镜观测体内腔体时，经常会遇到在视野范围内不同位置的组织与探测端的距离差异较大，使得不同位置的组织照明亮度极度不均匀，因此若不对采集的图像进行处理，获得的图像容易出现在同一图像中过曝与过暗同时存在，不能满足要求。

现有技术中，使用高动态范围图像(High-Dynamic Range，HDR)技术改善上述情况，具体做法是：将同一成像系统、同一拍摄位置生成的但具有不同平均亮度水平的图像合成为一幅图像。该幅图像高亮度区域以低亮度水平图像的内容为主，低亮度区域则以高亮度水平图像的内容为主，以此实现图像的不同区域均能拥有合适的亮度水平。这样能够扩展成像系统的亮度响应范围，消除图像中过曝和过暗同时出现的情况。

图像的平均亮度水平由镜头光圈、图像传感器感光度以及曝光时间共同决定。在内窥镜成像系统中，镜头光圈通常为固定值，因此平均亮度水平只能通过改变图像传感器感光度以及曝光时间(快门速度)来调节，又由于内窥镜使用的图像传感器像素尺寸较小，为了保持图像的低噪声，感光度基本为固定值，因此内窥镜成像系统只有曝光时间是可变项。具体实施方式有如下两种：

第一种方法：某型号CMOS的帧率为60Hz，即每秒采集60幅图像，单幅图像的采集周期约为16.67ms。可以设定实际图像采集的曝光时间为16ms和8ms交替进行，16ms曝光时间采集的即为高亮度水平图像，8ms曝光时间采集的即为低亮度水平图像。将相邻采集的两幅图像合成为一幅图像，最终实现30Hz的HDR图像。也可以采用三种或者更多种的曝光时间交替进行图像采集，若曝光时间类别为n，则最终HDR图像的帧率为60/n。该方法的缺点为图像帧率下降，画面易有跳跃感，且输出的单帧等效快门时间变长，镜体快速运动时图像清晰度下降。

第二种方法：某型号CMOS的帧率为60Hz，分辨率为1920x1080p即共包括1920列、1080行像素点。将所有像素点按行或者列分为交替排布的两组，两组像素点各自采用不同的曝光时间并生成不同亮度等级的图像后合成，最终实现60Hz但有效像素减半的HDR图像。也可以按行或者列或者按行和列来划分为交替排布的n组像素，最终HDR图像的像素数量为原始图像的1/n。该方法的缺点为图像分辨率下降，细节解析力降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种成像方法及装置，能够提高所成图像的亮度均匀性，并且降低对图像帧率、分辨率或者清晰度的损失。本发明还提供一种内窥镜设备。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种成像方法，包括：

按照预设规则将感光面获取的光线成像，所述预设规则包括循环地以预设数量种不同的曝光时间依次对感光面获取的光线成像，每一轮依次获取的各帧图像对应的曝光时间顺序相同；

当一次成像的曝光结束时将当前时刻之前依次的预设数量帧图像融合，将融合得到的图像输出。

优选的，所述预设数量的取值大于等于二。

优选的，将依次的预设数量帧图像融合包括：

融合得到的图像中，较高亮度区域包含曝光时间较小的图像权重大于包含曝光时间较大的图像权重，较低亮度区域包含曝光时间较大的图像权重大于包含曝光时间较小的图像权重。