CN110515191A - 显微内窥成像方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种显微内窥成像方法及系统，其中，所述显微内窥成像方法包括如下步骤：S1、传导来自靶向位置的光线；S2、对传导而来的光线进行处理，并出射平行光束；S3、出射的平行光束投射于一聚光靶面上；S4、根据聚光靶面上投影大小，对成像于屏幕上的图像进行调节，以使图像铺满所述屏幕。本发明的显微内窥成像系统能够将光纤传导的图像进行调焦变倍处理，使图像能够铺满成像屏幕，有利于清晰成像。

Description

显微内窥成像方法及系统

技术领域

本发明涉及显微成像技术领域，尤其涉及一种的显微内窥成像方法及系统。

背景技术

在显微内窥成像过程中，需要将连接有内窥镜的光纤伸入到人体的内部，并延伸至靶向位置处。现有技术中，为了便于观察，需要将通过光纤传输的图像放大到整个屏幕上。为了实现上述目的，现有的方式是直接采用数码变倍，并通过插值算法将画面放大到整个屏幕。然而，数字变倍后图像的清晰度会有一定程度的下降，进而影响成像的清晰度。因此，针对上述问题，有必要提出进一步地解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种显微内窥成像方法及系统，以克服现有技术中存在的不足。

为实现上述发明目的，本发明提供一种显微内窥成像方法，其包括如下步骤：

S1、传导来自靶向位置的光线；

S2、对传导而来的光线进行处理，并出射平行光束；

S3、出射的平行光束投射于一聚光靶面上；

S4、根据聚光靶面上投影大小，对成像于屏幕上的图像进行调节，以使图像铺满所述屏幕。

优选地，所述显微内窥成像方法还包括将出射的平行光束与蓝光混合后，投射于一聚光靶面上。

为实现上述发明目的，本发明提供一种显微内窥成像系统，其包括：

光纤，其传导来自靶向位置的光线；

物镜，其对传导而来的光线进行处理，并出射平行光束；

成像机构，其包括聚光靶面和成像屏幕，出射的平行光束投射于所述聚光靶面上，所述成像屏幕对投影于所述聚光靶面上的投影进行成像；

连续变倍镜头，其位于所述物镜和成像机构之间，所述连续变倍镜头包括透镜组，所述透镜组中的各透镜之间的间距为连续调节式间距；

工控机，其与所述成像机构相连接，并控制调节所述各透镜之间的间距，以使所述聚光靶面上的投影在所述成像屏幕上缩放至合适比例。

优选地，所述光纤具有位于端部的探头，成像时，所述探头位于所述物镜的焦平面上。

优选地，所述聚光靶面由CCD相机或者CMOS相机提供。

优选地，所述显微内窥成像系统还包括电机，所述工控机通过电机控制调节所述各透镜之间的间距。

优选地，所述显微内窥成像系统还包括一发射蓝光的LED光源，所述LED光源发射的蓝光经位于所述物镜和连续变倍镜头之间的二向色镜反射后，投射于一聚光靶面上。

优选地，所述显微内窥成像系统还包括准直透镜、发射滤光片、接收滤光片，所述准直透镜、发射滤光片依次位于所述LED光源和二向色镜之间，所述接收滤光片位于所述二向色镜和连续变倍镜头之间。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的显微内窥成像系统能够将光纤传导的图像进行调焦变倍处理，使图像能够铺满成像屏幕，有利于清晰成像。

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中记载的一些实施例，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为本发明的显微内窥成像系统的一具体实施方式的连接关系示意图，其中，光纤1，探头11，物镜2，成像机构，连续变倍镜头3，工控机4，聚光靶面5，成像屏幕6，LED光源7，二向色镜8，准直透镜9，发射滤光片10，接收滤光片12；

图2为判断缩放是否合适的步骤中的原始图像；

图3为判断缩放是否合适的步骤中的二值图像；

图4为判断缩放是否合适的步骤中计算各个点的坐标时所基于的图像；

图5为判断缩放是否合适的步骤中实时调整后的图像。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

本发明提供一种基于光学变倍的显微内窥成像方法及系统，由于光学变倍是在实景当中把某处放大，因此无论放大倍数为多少，成像都会清楚，以克服现有技术中数字变倍的缺陷。

本发明提供一种显微内窥成像方法，其包括如下步骤：

S1、传导来自靶向位置的光线。需要说明的是，在传导来自靶向位置的光线之前，还需要利用靶向定位技术，对靶向位置进行定位。

S2、对传导而来的光线进行处理，并出射平行光束。如此设置，以便于后续的变倍处理。此外，在投射于下述聚光靶面之前，还包括将出射的平行光束与蓝光混合后，投射于一聚光靶面上。

S3、出射的平行光束投射于一聚光靶面上。

S4、根据聚光靶面上投影大小，对成像于屏幕上的图像进行调节，以使图像铺满所述屏幕，以实现清晰成像的发明目的。

基于相同的发明构思，本发明还提供一种能够实现上述成像方法的显微内窥成像系统。如图1所示，所述显微内窥成像系统包括：光纤1、物镜2、成像机构、连续变倍镜头3、工控机4。

所述光纤1用于传导来自靶向位置的光线，使用时其一端延伸至靶向位置，另一端连接有一用于出光的探头11。从而，靶向位置的光线经所述光线的传导，由所述探头11出射。

所述物镜2用于对经光纤1传导而来的光线进行处理，是传导而来的光线以平行方式出射。在成像时，应当调节探头11的相对所述物镜2的位置，使其位于所述物镜2的焦平面上。

所述成像机构用于实现光线的汇聚及成像。所述成像机构包括聚光靶面5和成像屏幕6。其中，出射的平行光束投射于所述聚光靶面5上。在一个实施例中，所述聚光靶面5由CCD相机提供，可替代地，所述聚光靶面5也可以由CMOS相机提供。所述成像屏幕6位于所述聚光靶面5的出射光路上，所述聚光靶面5上的投影进一步于所述成像屏幕6上成像。

此时，成像屏幕6上的成像并未填满整个成像屏幕6，其不利于对图像中的细节进行观察。对此，所述连续变倍镜头3位于所述物镜2和成像机构之间，并根据所述投影的大小，进行变倍调节，以使得所述聚光靶面5上的投影在所述成像屏幕6上清晰成像。在一个实施方式中，所述连续变倍镜头3包括透镜组(未图示)，所述透镜组中的各透镜之间的间距为连续调节式间距。

所述工控机4与所述成像机构相连接，其可读取所述投影的大小信息，并根据投影的大小控制并调节所述各透镜之间的间距，以使得聚光靶面5上的投影在所述成像屏幕6上缩放至合适比例。

其中，可通过上述CCD相机/CMOS相机将获取的图像传输经由线缆至工控机4。所述工控机4读取所述投影的大小时，通过识别光纤1在靶面上投影的大小实现，此时要求光纤1边缘靠近CCD相机/CMOS相机靶面边缘平齐即可。进一步地，识别目前的光纤1的边缘，判断其目前的缩放是否合适，并依据获得的结果对调节各透镜之间间距的电机进行控制，从而控制变倍镜头改变图像的大小，当获得的图像刚好充满相机靶面则调节结束。电机调节各透镜之间的间距时，工控机4会发送一组电压信号给电机，电机根据信号前后移动，从而实现调节间距。

其中，识别目前的光纤1的边缘，判断其目前的缩放是否合适包括如下步骤：

如图2所示，对原始图像进行阈值化和形态学处理，得到边缘平滑的二值图像；

如图3所示，对二值图像进行边缘轮廓提取；

如图4所示，针对提取出来的边缘轮廓计算其外接的矩形框，得到长度和宽度以及包括中心在内的各个点的坐标；

如图5所示，根据长宽比和坐标点的位置对光纤的位置或大小进行实时调整。

为了对所述各透镜的之间的距离进行调节，所述显微内窥成像系统还包括电机(未图示)，所述工控机4发送控制信号至所述电机，所述电机通过传动机构进一步控制调节所述各透镜之间的间距，进而改变所述连续变倍镜头3的放大倍率。

所述显微内窥成像系统还包括一发射蓝光的LED光源7，所述LED光源7发射的蓝光经位于所述物镜2和连续变倍镜头3之间的二向色镜8反射后，投射于一聚光靶面5上。

此外，为了实现蓝光与出射光线的混合，所述显微内窥成像系统还包括准直透镜9、发射滤光片10、接收滤光片11。所述准直透镜9、发射滤光片10依次位于所述LED光源7和二向色镜8之间，所述接收滤光片11位于所述二向色镜8和连续变倍镜头3之间。从而，出射的平行光线经所述二向色镜8与所述蓝光混合，并经所述连续变倍镜头3进行变倍处理。

综上所述，本发明的显微内窥成像系统能够将光纤传导的图像进行调焦变倍处理，使图像能够铺满成像屏幕，有利于清晰成像。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种显微内窥成像方法，其特征在于，所述显微内窥成像方法包括如下步骤：

S1、传导来自靶向位置的光线；

S2、对传导而来的光线进行处理，并出射平行光束；

S3、出射的平行光束投射于一聚光靶面上；

S4、根据聚光靶面上投影大小，对成像于屏幕上的图像进行调节，以使图像铺满所述屏幕。

2.根据权利要求1所述的显微内窥成像方法，其特征在于，所述显微内窥成像方法还包括将出射的平行光束与蓝光混合后，投射于一聚光靶面上。

3.一种显微内窥成像系统，其特征在于，所述显微内窥成像系统包括：

光纤，其传导来自靶向位置的光线；

物镜，其对传导而来的光线进行处理，并出射平行光束；

成像机构，其包括聚光靶面和成像屏幕，出射的平行光束投射于所述聚光靶面上，所述成像屏幕对投影于所述聚光靶面上的投影进行成像；

连续变倍镜头，其位于所述物镜和成像机构之间，所述连续变倍镜头包括透镜组，所述透镜组中的各透镜之间的间距为连续调节式间距；

工控机，其与所述成像机构相连接，并控制调节所述各透镜之间的间距，以使所述聚光靶面上的投影在所述成像屏幕上缩放至合适比例。

4.根据权利要求3所述的显微内窥成像系统，其特征在于，所述光纤具有位于端部的探头，成像时，所述探头位于所述物镜的焦平面上。

5.根据权利要求3所述的显微内窥成像系统，其特征在于，所述聚光靶面由CCD相机或者CMOS相机提供。

6.根据权利要求3所述的显微内窥成像系统，其特征在于，所述显微内窥成像系统还包括电机，所述工控机通过电机控制调节所述各透镜之间的间距。

7.根据权利要求3所述的显微内窥成像系统，其特征在于，所述显微内窥成像系统还包括一发射蓝光的LED光源，所述LED光源发射的蓝光经位于所述物镜和连续变倍镜头之间的二向色镜反射后，投射于一聚光靶面上。

8.根据权利要求7所述的显微内窥成像系统，其特征在于，所述显微内窥成像系统还包括准直透镜、发射滤光片、接收滤光片，所述准直透镜、发射滤光片依次位于所述LED光源和二向色镜之间，所述接收滤光片位于所述二向色镜和连续变倍镜头之间。