一種多光譜內(nèi)窺鏡成像圖像的獲取方法及其系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多光譜內(nèi)窺鏡成像圖像的獲取方法及其系統(tǒng)，獲取系統(tǒng)包括多個單色光源、單色感光圖像傳感器、同步曝光控制單元、圖像同步采集單元、圖像處理模塊、彩色圖像顯示模塊及存儲模塊；同步曝光控制單元與多個單色光源、圖像同步采集單元、單色感光圖像傳感器分別電連接，單色感光圖像傳感器與圖像同步采集單元電連接，圖像處理模塊與圖像同步采集單元、彩色圖像顯示模塊及存儲模塊電連接；圖像獲取方法是，多個單色光源分時點(diǎn)亮發(fā)光，照射拍攝目標(biāo)，單色感光圖像傳感器同步曝光，圖像同步采集單元同步采集單色圖像；預(yù)處理后由紅、綠、藍(lán)三幀單色圖像合成一幀彩色圖像給彩色圖像顯示模塊進(jìn)行顯示，同時給存儲模塊存儲。
【專利說明】
一種多光譜內(nèi)窺鏡成像圖像的獲取方法及其系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多光譜內(nèi)窺鏡成像圖像的獲取方法及其系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，由于分子影像學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，繼放射性核素成像、正電子發(fā)射斷層掃描、單光子發(fā)射計算機(jī)斷層和磁共振成像之后，出現(xiàn)了高分辨率的光學(xué)成像，其中近紅外熒光成像倍受關(guān)注。但是即使光學(xué)分子影像的應(yīng)用領(lǐng)域較廣，組織穿透深度仍是其廣泛應(yīng)用的一大障礙，如何能夠?qū)崿F(xiàn)在體的深度探測是目前急待解決的問題。
[0003]內(nèi)窺式的探測方式具有探測深度可控等優(yōu)點(diǎn)，可以有效解決組織穿透深度的問題。通過本發(fā)明方法，可以在體觀測和定位熒光位置，并通過內(nèi)窺鏡頭進(jìn)入組織中進(jìn)行深度探測。
[0004]目前，一般有兩種內(nèi)窺鏡成像系統(tǒng)，第一種，光源采用白色全光譜光源，成像采用彩色感光圖像傳感器的系統(tǒng);第二種，光源采用白色全光譜光源，成像采用三個單色感光圖像傳感器的系統(tǒng)。這兩種系統(tǒng)有個共同點(diǎn)，光源采用白色全光譜光源，用濾光鏡或棱鏡分色后采集圖像。
[0005]對于第一種系統(tǒng)，光源采用白色全光譜光源，成像采用彩色感光圖像傳感器的系統(tǒng)，在彩色感光圖像傳感器上，三個像素才能組成一個真正的像素，三個像素上分別有一塊紅、綠、藍(lán)濾光鏡。這種系統(tǒng)降低了感光傳感器的利用效率，降低了獲取圖像的空間分辨率，另外分色的效果依賴濾光鏡的濾色色譜寬度，不可避免地造成混色。
[0006]對于第二種系統(tǒng)，光源采用白色全光譜光源，使用光學(xué)棱鏡進(jìn)行分色處理，成像采用三個單色感光圖像傳感器的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，成本高，另外分色的效果依賴光學(xué)棱鏡和安裝精度，比較容易造成混色。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種多光譜內(nèi)窺鏡成像圖像的獲取方法及其系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)窺鏡成像系統(tǒng)容易造成混色的確缺陷。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種多光譜內(nèi)窺鏡成像圖像的獲取系統(tǒng)，包括用于照射拍攝目標(biāo)的多個單色光源、單色感光圖像傳感器、同步曝光控制單元、圖像同步采集單元、圖像處理模塊、彩色圖像顯示模塊及存儲模塊;所述同步曝光控制單元與多個單色光源、圖像同步采集單元、單色感光圖像傳感器分別電連接，所述單色感光圖像傳感器與圖像同步采集單元電連接，所述圖像處理模塊與圖像同步采集單元電連接并與彩色圖像顯示模塊及存儲模塊電連接;多個單色光源在同步曝光控制單元控制下分時點(diǎn)亮發(fā)光，照射拍攝目標(biāo)，單色感光圖像傳感器同步曝光，圖像同步采集單元同步采集單色圖像;所述圖像處理模塊首先分別對單色圖像進(jìn)行預(yù)處理，然后由紅、綠、藍(lán)三幀單色圖像依據(jù)三原色原理合成一幀彩色圖像輸出給彩色圖像顯示，同時輸出給存儲模塊存儲。
[0009]作為對上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述圖像處理模塊包括圖像降噪模塊、圖像邊緣增強(qiáng)模塊、白平衡調(diào)整模塊及合成模塊，所述圖像降噪模塊、圖像邊緣增強(qiáng)模塊、白平衡調(diào)整模塊與圖像合成模塊依次電連接，圖像降噪模塊、圖像邊緣增強(qiáng)模塊、白平衡調(diào)整模塊對單色感光圖像傳感器所采集的單色圖像進(jìn)行降噪、圖像邊緣增強(qiáng)、白平衡調(diào)整預(yù)處理后，由圖像合成模塊依據(jù)三原色原理合成為一幀彩色圖像。
[0010]本發(fā)明同時提供了利用該獲取系統(tǒng)獲取圖像的獲取方法，該獲取方法的步驟是:
51、同步曝光控制單元控制多個單色光源工作，分時點(diǎn)亮發(fā)光，照射拍攝目標(biāo)；
52、同步曝光控制單元控制單色感光圖像傳感器同步曝光，得到紅、綠、藍(lán)三幀單色圖像；
在紅色光源發(fā)光時，單色感光圖像傳感器積分采集一幀紅色光對應(yīng)的單色圖像;在綠色光源發(fā)光時，單色感光圖像傳感器積分采集一幀綠色光對應(yīng)的單色圖像;在藍(lán)色光源發(fā)光時，單色感光圖像傳感器積分采集一幀藍(lán)色光對應(yīng)的單色圖像；
53、同步曝光控制單元控制圖像處理模塊，由圖像降噪模塊、圖像邊緣增強(qiáng)模塊、白平衡調(diào)整模塊對紅、綠、藍(lán)三幀單色圖像進(jìn)行預(yù)處理，得到三幀單色預(yù)處理圖像，然后由圖像合成模塊將預(yù)處理的三幀單色預(yù)處理圖像依據(jù)三原色原理逐點(diǎn)合成一幀彩色圖像；
54、將得到的彩色圖像在彩色圖像顯示模塊進(jìn)行彩色圖像顯示，并在存儲模塊內(nèi)存儲。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
本發(fā)明的多光譜內(nèi)窺鏡成像圖像的獲取系統(tǒng)，在獲取多光譜內(nèi)窺鏡成像圖像時，使用多個單色光源分時照射目標(biāo)物體，同時使用一塊單色感光圖像傳感器同步采集多個單色圖像，經(jīng)過圖像處理算法，把多個單色圖像依據(jù)三原色原理合成為彩色圖像。1、照射目標(biāo)物體的光源采用多個單色光源，而不是白色光源(全光譜光源)；2、采用單個單色感光圖像傳感器，而不是單個彩色感光圖像傳感器或棱鏡分光的三個單色感光圖像傳感器。帶來的好處是，低成本、體積小、高動態(tài)范圍、高空間分辨率、高顏色分辨率;3、多個單色光源分時照射目標(biāo)物體，同時使用一塊單色感光圖像傳感器同步采集多個單色圖像，經(jīng)過一定的圖像處理算法，把多個單色圖像依據(jù)三原色原理合成為彩色圖像。成像時不需要濾色鏡進(jìn)行濾光分色處理或光學(xué)棱鏡進(jìn)行分光分色處理。
[0012]當(dāng)然，單色光源不局限于紅、綠、藍(lán)三色，可以是別的單色光源，如紅外、紫色、紫外等，真正實現(xiàn)對目標(biāo)物體的多光譜成像。
【附圖說明】
[0013]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0014]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的感光傳感器的積分時間與光源發(fā)光的對應(yīng)關(guān)系圖；
圖3為本發(fā)明的圖像處理流程圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實施方式用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0016]如圖1、2、3所示，本發(fā)明的多光譜內(nèi)窺鏡成像圖像的獲取系統(tǒng)，包括用于照射拍攝目標(biāo)的多個單色光源、單色感光圖像傳感器、同步曝光控制單元、圖像同步采集單元、圖像處理模塊、彩色圖像顯示模塊及存儲模塊;所述同步曝光控制單元與多個單色光源、圖像同步采集單元、單色感光圖像傳感器分別電連接，所述單色感光圖像傳感器3與圖像同步采集單元電連接，所述圖像處理模塊與圖像同步采集單元電連接并與彩色圖像顯示模塊及存儲模塊電連接;多個單色光源在同步曝光控制單元控制下分時點(diǎn)亮發(fā)光，照射拍攝目標(biāo)，單色感光圖像傳感器同步曝光，圖像同步采集單元同步采集單色圖像;所述圖像處理模塊首先分別對單色圖像進(jìn)行預(yù)處理，然后由紅、綠、藍(lán)三幀單色圖像依據(jù)三原色原理合成一幀彩色圖像輸出給彩色圖像顯示模塊進(jìn)行彩色圖像顯示，同時輸出給存儲模塊存儲。
[0017]所述圖像處理模塊包括圖像降噪模塊、圖像邊緣增強(qiáng)模塊、白平衡調(diào)整模塊及合成模塊，所述圖像降噪模塊、圖像邊緣增強(qiáng)模塊、白平衡調(diào)整模塊與圖像合成模塊依次電連接，圖像降噪模塊、圖像邊緣增強(qiáng)模塊、白平衡調(diào)整模塊對單色感光圖像傳感器所采集的單色圖像進(jìn)行降噪、圖像邊緣增強(qiáng)、白平衡調(diào)整預(yù)處理后，由圖像合成模塊依據(jù)三原色原理合成為一幀彩色圖像。
[0018]本發(fā)明同時提供了利用該獲取系統(tǒng)進(jìn)行獲取圖像的獲取方法，該獲取方法的步驟是:
51、同步曝光控制單元控制多個單色光源工作，分時點(diǎn)亮發(fā)光，照射拍攝目標(biāo)；
52、同步曝光控制單元控制單色感光圖像傳感器同步曝光，得到紅、綠、藍(lán)三幀單色圖像；
在紅色光源發(fā)光時，單色感光圖像傳感器積分采集一幀紅色光對應(yīng)的單色圖像;在綠色光源發(fā)光時，單色感光圖像傳感器積分采集一幀綠色光對應(yīng)的單色圖像;在藍(lán)色光源發(fā)光時，單色感光圖像傳感器積分采集一幀藍(lán)色光對應(yīng)的單色圖像；
53、同步曝光控制單元控制圖像處理模塊，由圖像降噪模塊、圖像邊緣增強(qiáng)模塊、白平衡調(diào)整模塊對紅、綠、藍(lán)三幀單色圖像進(jìn)行預(yù)處理，得到三幀單色預(yù)處理圖像，然后由圖像合成模塊將預(yù)處理的三幀單色預(yù)處理圖像依據(jù)三原色原理逐點(diǎn)合成一幀彩色圖像；
54、將得到的彩色圖像在彩色圖像顯示模塊進(jìn)行彩色圖像顯示，并在存儲模塊內(nèi)存儲。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
本發(fā)明的多光譜內(nèi)窺鏡成像圖像的獲取系統(tǒng)，在獲取多光譜內(nèi)窺鏡成像圖像時，使用多個單色光源分時照射目標(biāo)物體，同時使用一塊單色感光圖像傳感器同步采集多個單色圖像，經(jīng)過圖像處理算法，把多個單色圖像依據(jù)三原色原理合成為彩色圖像。1、照射目標(biāo)物體的光源采用多個單色光源，而不是白色光源(全光譜光源)；2、采用單個單色感光圖像傳感器，而不是單個彩色感光圖像傳感器或棱鏡分光的三個單色感光圖像傳感器。帶來的好處是，低成本、體積小、高動態(tài)范圍、高空間分辨率、高顏色分辨率;3、多個單色光源分時照射目標(biāo)物體，同時使用一塊單色感光圖像傳感器同步采集多個單色圖像，經(jīng)過一定的圖像處理算法，把多個單色圖像依據(jù)三原色原理合成為彩色圖像。成像時不需要濾色鏡進(jìn)行濾光分色處理或光學(xué)棱鏡進(jìn)行分光分色處理。
[0020]當(dāng)然，單色光源不局限于紅、綠、藍(lán)三色，可以是別的單色光源，如紅外、紫色、紫外等，真正實現(xiàn)對目標(biāo)物體的多光譜成像。
[0021]最后應(yīng)說明的是:顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和替換，這些改進(jìn)和替換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種多光譜內(nèi)窺鏡成像圖像的獲取系統(tǒng)，其特征在于，包括用于照射拍攝目標(biāo)的多個單色光源、單色感光圖像傳感器、同步曝光控制單元、圖像同步采集單元、圖像處理模塊、彩色圖像顯示模塊及存儲模塊;所述同步曝光控制單元與多個單色光源、圖像同步采集單元、單色感光圖像傳感器分別電連接，所述單色感光圖像傳感器與圖像同步采集單元電連接，所述圖像處理模塊與圖像同步采集單元電連接并與彩色圖像顯示模塊及存儲模塊電連接;多個單色光源在同步曝光控制單元控制下分時點(diǎn)亮發(fā)光，照射拍攝目標(biāo)，單色感光圖像傳感器同步曝光，圖像同步采集單元同步采集單色圖像;所述圖像處理模塊首先分別對單色圖像進(jìn)行預(yù)處理，然后由紅、綠、藍(lán)三幀單色圖像依據(jù)三原色原理合成一幀彩色圖像輸出給彩色圖像顯示模塊進(jìn)行彩色圖像顯示，同時輸出給存儲模塊存儲。2.如權(quán)利要求1所述的多光譜內(nèi)窺鏡成像圖像的獲取系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像處理模塊包括圖像降噪模塊、圖像邊緣增強(qiáng)模塊、白平衡調(diào)整模塊及合成模塊，所述圖像降噪模塊、圖像邊緣增強(qiáng)模塊、白平衡調(diào)整模塊與圖像合成模塊依次電連接，圖像降噪模塊、圖像邊緣增強(qiáng)模塊、白平衡調(diào)整模塊對單色感光圖像傳感器所采集的單色圖像進(jìn)行降噪、圖像邊緣增強(qiáng)、白平衡調(diào)整預(yù)處理后，由圖像合成模塊依據(jù)三原色原理合成為一幀彩色圖像。3.—種利用權(quán)利要求1或2所述多光譜內(nèi)窺鏡成像圖像的獲取系統(tǒng)獲取圖像的獲取方法，其特征在于，該獲取方法的步驟是: S1、同步曝光控制單元控制多個單色光源工作，分時點(diǎn)亮發(fā)光，照射拍攝目標(biāo)； S2、同步曝光控制單元控制單色感光圖像傳感器同步曝光，得到紅、綠、藍(lán)三幀單色圖像； 在紅色光源發(fā)光時，單色感光圖像傳感器積分采集一幀紅色光對應(yīng)的單色圖像;在綠色光源發(fā)光時，單色感光圖像傳感器積分采集一幀綠色光對應(yīng)的單色圖像;在藍(lán)色光源發(fā)光時，單色感光圖像傳感器積分采集一幀藍(lán)色光對應(yīng)的單色圖像；S3、同步曝光控制單元控制圖像處理模塊，由圖像降噪模塊、圖像邊緣增強(qiáng)模塊、白平衡調(diào)整模塊對紅、綠、藍(lán)三幀單色圖像進(jìn)行預(yù)處理，得到三幀單色預(yù)處理圖像，然后由圖像合成模塊將預(yù)處理的三幀單色預(yù)處理圖像依據(jù)三原色原理逐點(diǎn)合成一幀彩色圖像；S4、將得到的彩色圖像在彩色圖像顯示模塊進(jìn)行彩色圖像顯示，并在存儲模塊內(nèi)存儲。
【文檔編號】A61B1/045GK105919543SQ201610376586
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月31日
【發(fā)明人】王東良, 辜嘉, 盧瑞祥, 李雪紅
【申請人】深圳市中科康醫(yī)療科技有限公司