CN109347559B - 一种消除传像光纤六角状图案干扰的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种消除传像光纤六角状图案干扰的方法，包括如下的步骤：对传像光纤束的入射端施加第一振动，第一振动的方向垂直于入射光；对传像光纤束的出射端施加第二振动，第二振动的方向垂直于出射光；入射端的移动轨迹与出射端的移动轨迹形状和大小均一致。本发明的有益效果为消除传像光纤六角状图案干扰。
Description
技术领域
本发明属于光学领域，具体涉及一种消除传像光纤六角状图案干扰的方法。
背景技术
传像光纤束是一种广泛使用的成像传导仪器。它由十万到一百万根光纤组成，每根光纤相当于一个独立的像元。由于入射端和出射端具有严格的空间对应关系，因此能够将光学像从入射转到出射端。得益于光纤的柔性，传像光纤束能够在一定范围内实现弯曲，从而等效于将光线弯曲。因此，它被广泛应用于生物医学内窥传像，和各种工业管道及仪器内部成像中。
然而，利用传像光纤束进行传像时，一个问题是，由于光纤通常是纤芯+包层的结构，而光只能在纤芯中传播，导致纤芯与纤芯之间有一定距离。这一距离使得所传导的像被周期性采样，造成所得到的图像有明显的六角状图案。
为了消除这一六角蜂窝状图案对图像的干扰，人们提出了不同的方案：
参考文献[1]（Han, J.H. and M.Y. Sang, Depixelation of coherent fiberbundle endoscopy based on learning patterns of image prior. Optics Letters,2011. 36(16): p. 3212）提出了一种利用迭代算法消除光纤束蜂窝状噪声的方法，该方法利用隐马尔科夫模型，通过求解最大后验概率实现对蜂窝状图案的消除；这一方法的局限性在于，需要通过对所获取图像进行迭代处理才能得到最终图像，计算量大，不适用于实时图像处理。
参考文献[2]（Han, J.-H., J. Lee, and J.U. Kang, Pixelation effectremoval from fiber bundle probe based optical coherence tomography imaging.Optics express, 2010. 18(7): p. 7427-7439）提出了一种利用频域噪声处理来消除蜂窝状噪声的方法。该方法通过将图像进行低通滤波，利用一个高斯加权的低通滤波器实现对蜂窝状噪声的去除。然而，低通滤波带来的结果是分辨率的下降，虽然图像噪声得到了去除，但细节部分失真明显。
参考文献[3]（Lee, C.-Y. and J.-H. Han, Elimination of honeycombpatterns in fiber bundle imaging by a superimposition method. Optics letters,2013. 38(12): p. 2023-2025）提出了一种通过四幅图像叠加实现六角图案消除的技术。这一技术首先采集4幅图像，每一幅与上一幅之间有一个固定的位移；通过将图像叠加，即可消除六角噪声。这一技术的局限在于，需要采集多幅图像进行叠加，因此数字图像采集器的读出噪声会因此线性叠加；而且相应的成像时间会延长。
参考文献[4]（Corle, T.R., C.L. Mallory, and P.D. Wasserman, Confocalscanning optical microscope, US. Patent 5067805, 1991.）公开了一种实现无缝隙、无需拼接的共聚焦成像技术。其中，每个微透镜阵列的焦点和微孔阵列一一对应，微孔阵列在样品上照射成一系列的点。通过同轴旋转微透镜阵列和微孔阵列，这些点可以在样品上扫描出均匀的光照，从而实现无缝隙荧光共聚焦成像。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种消除传像光纤六角状图案干扰的方法，本发明能够消除光纤束传输图像时由于纤芯之间空隙造成的六角状图案干扰。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种消除传像光纤六角状图案干扰的方法，包括如下的步骤：
对传像光纤束的入射端施加第一振动，第一振动的方向垂直于入射光；
对传像光纤束的出射端施加第二振动，第二振动的方向垂直于出射光；
入射端的移动轨迹与出射端的移动轨迹形状和大小均一致。
所述传像光纤束的纤芯直径为d，相邻的所述传像光纤束的纤芯间距为D，则所述第一振动的振动周期中改变振动方向的次数f=M*N-1，其中，M 为整数且M≥1，N=D2/d2。
所述第一振动的一个振动周期中，所述入射端形成的移动轨迹呈“Z”形。
所述消除传像光纤六角状图案干扰的方法，还包括如下步骤：
第一振动每个振动周期内，对出射端的图像进行叠加。
本发明还提供一种消除传像光纤六角状图案干扰的装置，包括：
传像光纤束；
第一振子，所述第一振子固定连接在所述传像光纤束的入射端，对所述传像光纤束的入射端施加第一振动；
第二振子，所述第二振子固定连接在所述传像光纤束的出射端，对所述传像光纤束的出射端施加第二振动；
其中，
所述入射端的移动轨迹与所述出射端的移动轨迹形状和大小均一致。
所述消除传像光纤六角状图案干扰的装置，还包括：
透镜组，所述透镜组设置在所述出射端的光路之后，对所述出射端的图像按照预定比例缩放；
数字成像设备，所述数字成像设备设置在所述透镜组的光路之后，对所述透镜组的出射光做光电转换。
所述消除传像光纤六角状图案干扰的装置，还包括：
计算机，所述计算机与所述数字成像设备通讯连接，所述计算机采集所述数字成像设备中数字图像，对所述第一振动中每个振动周期内的数字图像进行叠加。
所述传像光纤束的横截面积大小乘以所述预定比例后等于所述数字成像设备的有效像素大小的80%-120%。
所述数字成像设备为CCD传感器。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、第一振子带动传像光纤束的入射端进行二维振动，第二振子与第一振子振动同步，因此出射端的光纤束也进行二维移动，在数字成像设备的采集时间内，出射端所出射的图像将进行叠加，最终实现CCD端面的六角蜂窝状图案消除；
2、在整个振子的运动过程中，不需要停下来拍摄图像，成像设备从位置A到D可以一直开启，最后计算机统一读出，因此避免了读出噪声的增加。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明中传输图像的示意图。
图3为本发明中传像光纤束的示意图。
具体实施方式
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付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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1-3所示，本实施例提供一种消除传像光纤六角状图案干扰的方法，包括如下的步骤：
对传像光纤束1的入射端11施加第一振动，第一振动的方向垂直于入射光；
对传像光纤束1的出射端12施加第二振动，第二振动的方向垂直于出射光；
入射端11的移动轨迹与出射端12的移动轨迹形状和大小均一致。
作为优选，本实施例所述传像光纤束1的纤芯直径为d，相邻的所述传像光纤束1的纤芯间距为D，则所述第一振动的振动周期中改变振动方向的次数f=M*N-1，其中，M 为整数且M≥1，N=D2/d2。
作为优选，本实施例所述第一振动的一个振动周期中，所述入射端11形成的移动轨迹呈“Z”形。
作为优选，本实施例所述消除传像光纤六角状图案干扰的方法，还包括如下步骤：
第一振动每个振动周期内，对出射端12的图像进行叠加。
本实施例还提供一种消除传像光纤六角状图案干扰的装置，包括：
传像光纤束1；
第一振子2，所述第一振子2固定连接在所述传像光纤束1的入射端11，对所述传像光纤束1的入射端11施加第一振动；
第二振子3，所述第二振子3固定连接在所述传像光纤束1的出射端12，对所述传像光纤束1的出射端12施加第二振动；
其中，
所述入射端11的移动轨迹与所述出射端12的移动轨迹形状和大小均一致。
作为优选，本实施例所述消除传像光纤六角状图案干扰的装置，还包括：
透镜组4，所述透镜组4设置在所述出射端12的光路之后，对所述出射端12的图像按照预定比例缩放；
数字成像设备5，所述数字成像设备5设置在所述透镜组4的光路之后，对所述透镜组4的出射光做光电转换。
作为优选，本实施例所述消除传像光纤六角状图案干扰的装置，还包括：
计算机6，所述计算机6与所述数字成像设备5通讯连接，所述计算机6采集所述数字成像设备5中数字图像，对所述第一振动中每个振动周期内的数字图像进行叠加。
作为优选，本实施例所述传像光纤束1的横截面积大小乘以所述预定比例后等于所述数字成像设备5的有效像素大小的80%-120%。
作为优选，本实施例所述数字成像设备5为CCD传感器。
由于每根传像光纤束的单根光纤中的光强是均值，相当于一个像元，因此数字成像设备的有效像素大小在经过透镜组缩放后与其大小应基本匹配。数字成像设备的像素过大（欠采样）则会将多个光纤的像放在一个像素中，造成分辨率的下降；过小（过采样）则有多个像素的光强是对应同一根纤芯的，造成光信号和像素的浪费。
如图2所示，整个图代表整个传像光纤束的横截面，其中黑色实心圈代表单根光纤，空心圈代表光纤束纤芯之间的间隙，将光纤束分别移动至ABCD四个位置，即可实现对纤芯之间间隙的覆盖。在整个运动过程中，不需要停下来拍摄图像，成像设备从位置A到D可以一直开启，最后统一读出，因此避免了读出噪声的增加。
如图3所示，由于光纤纤芯呈圆形，因此其排列为六角状。通过移动光纤束进行z字形的往复运动，即可实现整个空间的覆盖。
举例来说，假设纤芯直径为d，纤芯间距为D，则光纤束的占空比为： N=D2/d2。通过移动M*N次光纤束的位置（M为整数且M≥1），即可以实现整个区域的覆盖。
尽管上述实施例已对本发明作出具体描述，但是对于本领域的普通技术人员来说，应该理解为可以在不脱离本发明的精神以及范围之内基于本发明公开的内容进行修改或改进，这些修改和改进都在本发明的精神以及范围之内。
Claims (6)
1.一种消除传像光纤六角状图案干扰的方法，其特征在于，包括如下的步骤：
对传像光纤束（1）的入射端（11）施加第一振动，第一振动的方向垂直于入射光；
对传像光纤束（1）的出射端（12）施加第二振动，第二振动的方向垂直于出射光；
入射端（11）的移动轨迹与出射端（12）的移动轨迹形状和大小均一致；
所述传像光纤束（1）的纤芯直径为d，相邻的所述传像光纤束（1）的纤芯间距为D，则所述第一振动的振动周期中改变振动方向的次数f=M*N-1，其中，M 为整数且M≥1，N=D2/d2；
所述第一振动的一个振动周期中，所述入射端（11）形成的移动轨迹呈“Z”形；
第一振动每个振动周期内，对出射端（12）的图像进行叠加。
2.根据权利要求1所述的消除传像光纤六角状图案干扰的方法，其特征在于，所述方法基于一种消除传像光纤六角状图案干扰的装置，所述装置包括：
传像光纤束（1）；
第一振子（2），所述第一振子（2）固定连接在所述传像光纤束（1）的入射端（11），对所述传像光纤束（1）的入射端（11）施加第一振动；
第二振子（3），所述第二振子（3）固定连接在所述传像光纤束（1）的出射端（12），对所述传像光纤束（1）的出射端（12）施加第二振动；
其中，
所述入射端（11）的移动轨迹与所述出射端（12）的移动轨迹形状和大小均一致。
3.根据权利要求2所述的消除传像光纤六角状图案干扰的方法，其特征在于，还包括：
透镜组（4），所述透镜组（4）设置在所述出射端（12）的光路之后，对所述出射端（12）的图像按照预定比例缩放；
数字成像设备（5），所述数字成像设备（5）设置在所述透镜组（4）的光路之后，对所述透镜组（4）的出射光做光电转换。
4.根据权利要求3所述的消除传像光纤六角状图案干扰的方法，其特征在于，还包括：
计算机（6），所述计算机（6）与所述数字成像设备（5）通讯连接，所述计算机（6）采集所述数字成像设备（5）中数字图像，对所述第一振动中每个振动周期内的数字图像进行叠加。
5.根据权利要求3所述的消除传像光纤六角状图案干扰的方法，其特征在于，所述传像光纤束（1）的横截面积大小乘以所述预定比例后等于所述数字成像设备（5）的有效像素大小的80%-120%。
6.根据权利要求3所述的消除传像光纤六角状图案干扰的方法，其特征在于，所述数字成像设备（5）为CCD传感器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: Room 103, Building 299, Zhongchen Road, Songjiang District, Shanghai, 20113 Applicant after: Shanghai Bohui Technology Co., Ltd. Address before: Room 203, 177 Bibo Road, Pudong New Area, Shanghai, 201203 Applicant before: Shanghai Bandweaver Technology Co., Ltd. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |