背景亮度对医用内窥镜摄像系统图像性能测试影响的讨论.pdf

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1、背景亮度对医用内窥镜摄像系统图像性背景亮度对医用内窥镜摄像系统图像性能测试影响的讨论能测试影响的讨论摘要摘要随着行业标准 YY/T 1603-2018医用内窥镜 内窥镜供给装置 摄像系统的启用以及内窥镜设备变为 II 类产品，市面上的医用内窥镜摄像系统大幅增加，对其测试的需求也随之增加。在该标准中，亮度响应特性，信噪比和静态宽容度的测试对于背景 B 的要求仅为制造商规定的亮度值。为了研究在测试过程中背景B 的亮度对亮度响应特性等参数的影响，本文通过控制变量的方法进行试验并分析原因，最后对相关测试条件提出了补充性建议。关键词：关键词：内窥镜摄像系统 亮度响应特性 信噪比 静态图像宽容度0 0 引。

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2、言引言随着医械技术的进步，政策的鼓励，生产内窥镜的厂商越来越多，内窥镜检测的需求越来越大。标准 YY/T 1603-2018 医用内窥镜 内窥镜供给装置 摄像系统从亮度响应特性，信噪比（SNR），空间频率响应和静态宽容（DR）度 4 个参数上对内窥镜摄像系统的图像性能进行评价，其中亮度响应特性，信噪比和静态宽容度的测试均采用了同一种试验模型 （图 1）。标准测试方法对于背景 B的要求是制造商规定亮度值，而并没有给出一个建议的亮度活设置条件。在具体测试过程中背景 B 的亮度大小对亮度响应特性，信噪比以及静态宽容度有何影响，本文就此问题进行了试验。1图 1 亮度响应特性，信噪比，空间频率响应采用试。

3、验模型1 1 原理原理1.11.1 试验原理试验原理实验模型如图 1 所示，固定好背景 B 的亮度和摄像头的距离，通过改变光源亮度来改变小灰阶块 A 的亮度，采集不同亮度水平下的多幅图像（图 2），按照YY/T 1603-2018 医用内窥镜 内窥镜供给装置 摄像系统附录 ABD 中所述方法进行计算。图 2 采集图像1.21.2 测试方法测试方法实验样机采用某制造商生产的医用内窥镜摄像系统，将自动增益调至 0，并将灰阶块 A 移动至自动增益选取范围之外，该目的是避免仍然保留的本底自动增益对灰阶块 A 亮度变化产生影响。在YY/T 1603-2018附录 A 中提及的测试方法的基础上做多组测试（。

4、本文测试了 5 组背景亮度），每组测试选择不同的背景 B 亮度，同时保证每组测试中小灰阶块 A 的亮度阶梯变化值基本相同（光源会有一定的波动，无法完全控制）。由于在测试中需要计算亮度响应特性，信噪比，静态宽容度，所以在采集亮度的选取上需要从暗区截止覆盖到亮区饱和。需要注意的是，首先要找到人眼在医用显示器上所感知到的饱和与暗区截止的亮度，记下此时的亮度值。然后将此时光源的暗区亮度继续适度调小，然后以亮度值 1.1 倍的增长逐阶采集，直到能够明显看到灰阶块 A 的亮度。并且在采集系统中内置一个能实时读取采集图像 RGB 的软件，在亮度趋近饱和时，1.1 级逐级增加亮度。记录下采集的亮度值，改变背景。

5、 B 亮度再次采集计算。本文选择了 0cd/m ，1.92cd/m ，12.77cd/m ，20cd/m ，57cd/m 5 个背景亮度进行测试。选点考虑因素为无背景亮度，背景亮度在 0 到暗区截止亮度之间，靠近暗区截止亮度，略高于暗区截止亮度，远高于暗区截止亮度，测试距离为 500mm。2.2.测试结果测试结果5 个背景亮度水平下的亮度响应特性，信噪比如表 1 所示，静态宽容度结果如表 2 所示。22222背景 B 亮度 L0L-LRL-LGL-LBSNR/dB0cd/m20.99650.9960.996442.01411.92cd/m20.99620.99580.99641.448612.。

6、77cd/m20.99220.99230.993441.268620cd/m20.99130.99090.991337.519057cd/m20.98250.98380.984738.3059表 1，亮度响应特性和信噪比数据背景 B亮度 L0Lsat /(cd/m )2Lmin /(cd/m )2DR（静态宽容度）0cd/m255512.2745.231.92cd/m255112.246.1612.77cd/m250410.1849.5020cd/m25008.3260.1057cd/m26007.2382.99表 2，静态宽容度数据将所有信噪比，Lsat，Lmin，静态宽容度作归一化处理，结果如图 3 所示。结合表 1 数据从中可以看出随着背景亮度的升高，亮度响应特性和信噪比会逐渐降低，在背景亮度超过 20cd/m 时，信噪比并没有下降而应该是略有浮动。图 32结合表 2 数据可以看出随着背景亮度的升高，Lmin 即暗区截止亮度在降低，Lsat先降低后升高，静态宽容度在逐渐升高。图 3，测试结果归一化处理3.3.结果讨论结果讨论在实际采集数据过程中，亮度响应特性和信噪比的的方法是相同。