專利名稱：一種醫(yī)用近距離成像方法、系統(tǒng)以及探頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療成像設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及在近距離對(duì)活體進(jìn)行實(shí)時(shí)立體成像的領(lǐng)域。該發(fā)明可應(yīng)用于人體管狀器官內(nèi)，如鼻腔、口腔等，通過對(duì)感興趣區(qū)域的活體組織和細(xì)胞結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)立體地成像，目的在于獲得大景深的組織立體圖，從而在更大范圍內(nèi)得到組織器官的成像信息， 并可測(cè)量感興趣區(qū)域內(nèi)目標(biāo)的距離及大小。本發(fā)明提供了該醫(yī)用近距離實(shí)時(shí)成像方法，以及使用該成像方法的系統(tǒng)以及探頭。
背景技術(shù)：
一般情況下，人體器官會(huì)由于病變而在組織和細(xì)胞結(jié)構(gòu)上發(fā)生變化，因此觀測(cè)人體內(nèi)部器官成為早期診斷的重要依據(jù)。傳統(tǒng)的標(biāo)本取樣及顯微鏡觀察法非常繁瑣，需要經(jīng)過活體取樣，樣本固定，脫水，切片等一系列漫長(zhǎng)的步驟獲得樣本信息，因此，實(shí)時(shí)觀察活體組織和細(xì)胞結(jié)構(gòu)對(duì)醫(yī)學(xué)界非常有吸引力。近年來，出現(xiàn)一系列可實(shí)時(shí)觀察活體組織的方法，如光學(xué)相關(guān)斷層掃描(OCT)利用相干光(例如激光和邁克爾遜干涉儀)來穿透皮膚，通過這種方法得到的圖像是縱深平面的?；蚶霉簿劢癸@微鏡，利用相同的光路照明和接收生物組織內(nèi)發(fā)出的光信號(hào)，最終的成像是生物組織內(nèi)橫向平面圖像，通過一個(gè)點(diǎn)狀光用來照明一個(gè)特定的目標(biāo)樣品，因此可以消除傳統(tǒng)顯微鏡應(yīng)變光線和其他副作用。盡管如此，現(xiàn)有設(shè)備具有一定局限性，因?yàn)镺CT和共聚焦顯微鏡裝置通常比較笨重，而且限定單一波長(zhǎng)如激光作為光源，在對(duì)管狀人體器官，如鼻腔、口腔、食管進(jìn)行實(shí)時(shí)活體成像時(shí)難以直接成像。另外，在將成像探頭設(shè)計(jì)成管狀伸入近距離成像時(shí)，也面臨著諸多問題，比如如何獲得大的景深。景深，是指在鏡頭前沿著能夠取得清晰圖像的成像景深相機(jī)器軸線所測(cè)定的物體距離范圍。在聚焦完成后，在焦點(diǎn)前后的范圍內(nèi)都能形成清晰的像，這一前一后的距離范圍，便叫做景深。在活體立體成像領(lǐng)域，皮膚并非如人眼所看到的完全不透光的，在一定的光強(qiáng)和一定的光線波長(zhǎng)下，光線可穿透皮膚表面，并對(duì)皮下一定范圍內(nèi)的組織反射光線，因此在活體立體成像領(lǐng)域，利用這一皮下范圍內(nèi)不同層面的反射成像，可以獲得皮膚組織下細(xì)胞的信息。而獲得更大景深的意義在于，可以在更大范圍內(nèi)獲得更多的深層信息，進(jìn)一步的，通過深度圖可以得到組織的距離和大小信息，因此獲得大景深在近距離的活體立體成像領(lǐng)域具有重要意義。然而近距離成像時(shí)，景深大小和入射光大小是相互矛盾的。請(qǐng)參考圖I和圖2.附圖I 為大光圈(f=l, f/#=2. 0(f=2), CoC=O. Olmm)情況下，聚焦距離(FocusDistance)與最遠(yuǎn)聚焦距離(Df)及最近聚焦距離(Dn)的關(guān)系圖。“f=l”指焦距(focallength)=l, “f/#=2. O (f=2) ”指相對(duì)光圈(relative aperture)為 f/2,且編碼光圈(codedaperture)也為f=2 (采用多鏡頭相對(duì)光圈會(huì)被重新界定)；“CoC=0. 01mm”指?jìng)鞲衅鲄?shù)CoC=O. Olmnin附圖2 為小光圈(f=l, f/#=2. O (f=ll)，CoC=O. Olmm)情況下，焦點(diǎn)距離(FocusDistance)與最遠(yuǎn)聚焦距離(Df)及最近聚焦距離(Dn)的關(guān)系圖。“f=l”指焦距(focallength) =1, “f/#=2. O (f=ll) ” 指相對(duì)光圈(relative aperture)為 f/2,采用多鏡頭相對(duì)光圈會(huì)被重新界定，并可能成為小光圈f=ll的情況；“CoC=0. 01mm”指?jìng)鞲衅鲄?shù)CoC=O. Olmnin由圖1、2可知，在大光圈情況下，獲得的景深范圍?。辉谛」馊ο?，可以獲得大范圍的景深。然而，在短距離采用大光圈鏡頭時(shí)，盡管景深很窄，但光線入射較多；采用小光圈時(shí)，盡管景深可以大大擴(kuò)展，但是入射光減少了 30倍。這意味著，采用大光圈(F/2)時(shí)，獲得的景深很窄，但有足夠的入射光進(jìn)入鏡頭，而當(dāng)采取小光圈(F/11)時(shí)，盡管景深很寬，但沒有足夠的光線進(jìn)入鏡頭。當(dāng)焦距很小，即IMM左右時(shí)，這種情況會(huì)嚴(yán)重很多。因此，近距離成像時(shí)，獲得足夠的入射光線以清晰成像是獲得大景深成像必須解決的問題，由于大強(qiáng)度光源對(duì)人體組織是有傷害的，因此光源強(qiáng)度不能無限擴(kuò)大，而在實(shí)時(shí)觀測(cè)時(shí)，不可能延長(zhǎng)曝光時(shí)間以增加光線的入射量，這就使如何獲得大景深并同時(shí)解決入射光不足的問題是需解決的難題。
隨著光學(xué)技術(shù)發(fā)展，編碼孔徑成像以及多鏡頭測(cè)距技術(shù)均有發(fā)展，比如中國(guó)專利號(hào)為ZL200610152745. 5公開一種三維高清晰度乳腺成像儀，采用近紅外光作為光源，用特殊的編碼孔徑對(duì)照射光進(jìn)行空間調(diào)制，用被調(diào)制的光束對(duì)人體乳腺組織進(jìn)行無損探測(cè)，接收攜帶乳腺組織結(jié)構(gòu)信息的投射光。該專利利用了編碼孔徑成像以及變換函數(shù)的概念，其主要是使用了菲涅耳波帶板對(duì)光路進(jìn)行調(diào)制，但僅使用了一組透鏡和傳感器，因此在應(yīng)用上具有較大限制，無法解決近距離小孔徑成像時(shí)的景深大小和入射光大小問題。目前，本領(lǐng)域技術(shù)人員沒有發(fā)現(xiàn)問題，也沒有提供解決該問題的技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，首先在于提供一種醫(yī)用近距離成像方法，該方法可在近距離成像時(shí)，在獲得足夠的入射光線以清晰成像基礎(chǔ)上，得到大景深的組織內(nèi)的動(dòng)態(tài)立體圖。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供應(yīng)用上述方法的系統(tǒng)。本發(fā)明的另一個(gè)目的還在于提供上述系統(tǒng)所采用的探頭。為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明包括如下技術(shù)特征一種醫(yī)用近距離成像方法，所基于的硬件包括光源、兩個(gè)或兩個(gè)以上的鏡頭、傳感區(qū)域以及數(shù)字圖像處理單元，所述傳感區(qū)域?yàn)榕c不同鏡頭對(duì)應(yīng)的傳感器陣列，或?yàn)橐粋鞲衅?，其上具有與不同鏡頭區(qū)分對(duì)應(yīng)的傳感像素區(qū)域，傳感區(qū)域與鏡頭采用編碼孔徑方式成像；所述成像方法包括如下步驟步驟I :光源照射感興趣區(qū)域，獲得目標(biāo)反射光線；步驟2 :兩個(gè)或兩個(gè)以上的鏡頭同時(shí)捕獲反射光線，不同的鏡頭通過編碼孔徑方式在傳感器區(qū)域內(nèi)同時(shí)成像，各自形成對(duì)應(yīng)不同鏡頭所捕獲的反射光線的電信號(hào)；步驟3 :上述的多組電信號(hào)進(jìn)入數(shù)字圖像處理單元，數(shù)字圖像處理單元先計(jì)算目標(biāo)與鏡頭間的距離D，然后進(jìn)行反卷積計(jì)算以恢復(fù)多個(gè)原始圖像，再將多個(gè)原始圖像合成目標(biāo)圖像。本發(fā)明的成像方法主要采用多鏡頭成像的原理，與單鏡頭成像相比，其具有如下有益效果首先，解決了近距離成像時(shí)獲得大景深的問題。由背景技術(shù)可知，盡管采取小光圈時(shí)可獲得大景深，但沒有足夠的光線進(jìn)入鏡頭，當(dāng)焦距1麗左右時(shí)，這種情況更加嚴(yán)重，這嚴(yán)重影響了管狀組織的近距離的成像。本發(fā)明采用多個(gè)鏡頭成像原理，每個(gè)鏡頭作為小光圈鏡頭成像，各自獲得大景深圖像，多個(gè)鏡頭同時(shí)可以接收到更多的反射光，最終，通過數(shù)字圖像處理單元將反卷積恢復(fù)的多個(gè)原始圖像合成目標(biāo)圖像，與單透鏡裝置相比，本方法在獲得大景深的同時(shí)，能夠接收到更多的入射光，從而解決了獲得大景深的同時(shí)獲得充足光線的問題。其次，使得原始圖像與投影圖像之間的變換函數(shù)H可以被更準(zhǔn)確估計(jì)。編碼孔徑成像技術(shù)是一種現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明采用了編碼孔徑成像，由于編碼孔徑成像的變換函數(shù)H為距離D的函數(shù)，而距離信息D在采用多鏡頭時(shí)可以通過多透鏡的立體成像原理獲得。通過距離函數(shù)D可獲得變換函數(shù)H，并通過變換函數(shù)H以去卷積方式恢復(fù)原始圖像。對(duì)管狀組織成像時(shí)，伸入管狀組織內(nèi)的探頭與目標(biāo)的距離是不斷變化，而成像變化函數(shù)H與距離D是相關(guān)的，從而使數(shù)字處理系統(tǒng)的成像處理過程與距離也是相關(guān)的。這意味著，隨著距離D的變化成像變化函數(shù)H也隨之變化，并不斷適應(yīng)當(dāng)前的距離值，最終可使去卷積后獲得的原始圖像的成像更加精準(zhǔn)。
最終，還可以利用多鏡頭系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)距離進(jìn)行測(cè)距。由于鏡頭與目標(biāo)的距離距離D是可以被準(zhǔn)確的測(cè)量的，因此多鏡頭成像也有利于測(cè)距。進(jìn)一步的，在本發(fā)明的優(yōu)選方案中，采用如下方法進(jìn)行反卷積和獲得距離D。反卷積過程具體為步驟31 :基于多個(gè)鏡頭的立體成像原理，獲得目標(biāo)與鏡頭間的距離D ;步驟32 :編碼孔徑成像時(shí)，由原始圖像投射到傳感區(qū)域時(shí)獲得的投影圖像之間的變換函數(shù)H為距離D的函數(shù),根據(jù)距離D獲得變換函數(shù)H ；步驟33 :認(rèn)為圖像投射到傳感區(qū)域滿足卷積運(yùn)算等式Ρ=Η*0;其中P是在傳感區(qū)域中的投影圖像，H是變換函數(shù)，O是原始圖像；在獲得變換函數(shù)H后，根據(jù)0=deCOnv(P)進(jìn)行反卷積計(jì)算以恢復(fù)原始圖像。當(dāng)使用編碼孔徑成像時(shí)，H是可以根據(jù)距離D來確定的，即在編碼孔徑成像系統(tǒng)里，可以使用去卷積得到原始圖像，此處的意思為卷積運(yùn)算，變換函數(shù)H可以根據(jù)距離D確定，則最終通過0=deCOnv(P)進(jìn)行反卷積恢復(fù)原始圖像。由于目標(biāo)與鏡頭間的距離D可以在多鏡頭系統(tǒng)形成的立體成像方法中獲得，因此變換函數(shù)H可以準(zhǔn)確估計(jì)，使得成像精度更高，更加準(zhǔn)確。多鏡頭成像獲得距離D是一種現(xiàn)有技術(shù)。本發(fā)明包括的測(cè)距技術(shù)具體為，在所述步驟31中，將兩個(gè)鏡頭中心與目標(biāo)點(diǎn)視為一個(gè)任意三角形，由于兩個(gè)鏡頭中心的距離d已知的，測(cè)量目標(biāo)至鏡頭中心的連線與鏡頭軸線的夾角，獲得夾角值后可確定三角形的其余兩邊，最終獲得距離D。使用編碼孔徑成像時(shí)，距離D可以作為估算變換函數(shù)H的依據(jù)，而且也可以醫(yī)療成像的準(zhǔn)確測(cè)量提供依據(jù)。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供應(yīng)用以上方法的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括光源、兩個(gè)或兩個(gè)以上的鏡頭、傳感區(qū)域、以及數(shù)字圖像處理單元；傳感區(qū)域與鏡頭采用編碼孔徑方式進(jìn)行成像；所述多個(gè)鏡頭并排設(shè)置；傳感區(qū)域?yàn)榕c不同鏡頭對(duì)應(yīng)的傳感器陣列，或?yàn)橐粋鞲衅?，其上具有與不同鏡頭區(qū)分對(duì)應(yīng)的傳感像素區(qū)域；在鏡頭與各自對(duì)應(yīng)傳感器之間分別設(shè)有編碼孔徑掩膜；所述傳感區(qū)域與數(shù)字圖像處理單元連接。優(yōu)選的，所述光源為L(zhǎng)ED光源，該LED光源為單色光源，或包含多色光的混合光，或?yàn)椴ㄩL(zhǎng)可變的光源。本發(fā)明的系統(tǒng)采用了多鏡頭成像的原理，解決了近距離成像時(shí)獲得大景深和足夠入射光的問題，使得變換函數(shù)H (原始圖像投射到傳感區(qū)域時(shí)獲得的投影圖像之間的函數(shù))可以更準(zhǔn)確估計(jì)，同時(shí)，還可以利用多鏡頭系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)距離進(jìn)行測(cè)距。本發(fā)明的第三個(gè)目的在于提供應(yīng)用于上述系統(tǒng)的探頭，該探頭用于伸入人體管狀器官內(nèi)探測(cè)，包括殼體，殼體呈管狀，殼體的一端為與數(shù)字圖像處理單元的連接端；所述殼體內(nèi)封裝有兩個(gè)或兩個(gè)以上的鏡頭，鏡頭并排設(shè)于與連接端相對(duì)一端的端部；傳感區(qū)域，傳感區(qū)域?yàn)榕c鏡頭對(duì)應(yīng)的多個(gè)傳感器組成的陣列，或?yàn)橐粋鞲衅?，其上具有與不同鏡頭區(qū)分對(duì)應(yīng)的傳感像素區(qū)域；編碼孔徑掩膜，對(duì)應(yīng)設(shè)于在各個(gè)鏡頭與傳感區(qū)域之間，使傳感區(qū)域與鏡頭為編碼孔徑方式進(jìn)行成像。優(yōu)選的，所述殼體的連接端與數(shù)字圖像處理單元為可拆卸連接。所述光源封裝在殼體內(nèi)或附設(shè)于殼體外。探頭采用管狀殼體封裝后，更加方便深入人體管狀器官內(nèi)成像，封裝的形式使得探頭可以數(shù)字圖像處理單元可拆卸連接，便于將探頭設(shè)計(jì)成為一次性探頭，或便于將探頭拆卸下來后單獨(dú)進(jìn)行消毒。


圖I為大光圈情況下，聚焦距離(Focus Distance)與最遠(yuǎn)聚焦距離(Df)及最近聚焦距離(Dn)的關(guān)系圖；圖2為為小光圈情況下，聚焦距離(Focus Distance)與最遠(yuǎn)聚焦距離(Df )及最近聚焦距離(Dn)的關(guān)系圖；圖3為本發(fā)明采用兩個(gè)鏡頭時(shí)的成像原理圖；圖4為本發(fā)明采用兩個(gè)鏡頭時(shí)的立體圖；圖5為本發(fā)明采用四個(gè)鏡頭時(shí)的立體圖。圖6為本發(fā)明采用多鏡頭成像時(shí)計(jì)算距離D的方法原理圖。
具體實(shí)施例方式如圖3所示，為本發(fā)明采用兩個(gè)鏡頭成像的原理圖。由圖3可知，包括兩個(gè)鏡頭1，兩個(gè)鏡頭I并排設(shè)于探頭的一端，與每個(gè)鏡頭I對(duì)應(yīng)的是由兩個(gè)傳感器2組成的傳感器陣列，在鏡頭I和傳感器2之間設(shè)有編碼孔徑掩膜3，使得鏡頭I和傳感器2之間為編碼孔徑成像。進(jìn)一步的，傳感器2與數(shù)字圖像處理單元連接，傳感器產(chǎn)生的電信號(hào)輸入數(shù)字圖像處理單元。本發(fā)明的成像過程在于步驟I :先通過光源4照射感興趣區(qū)域，使目標(biāo)反射光線。這里的光源可以為L(zhǎng)ED光源、如單色LED光源，或包含多色光的LED混合光，或?yàn)椴ㄩL(zhǎng)可變的LED光源。不同波長(zhǎng)的光源穿透人體皮膚組織的效果不同的，采用不同波長(zhǎng)的光源取決于需要成像的組織深度。步驟2 :兩個(gè)鏡頭I同時(shí)捕獲反射光線，不同的鏡頭I通過編碼孔徑方式在傳感器區(qū)域2內(nèi)同時(shí)成像，各自形成對(duì)應(yīng)不同鏡頭所捕獲的反射光線的電信號(hào)。在使用編碼孔徑成像時(shí)，變換函數(shù)H為距離D的函數(shù)，而距離信息D在采用多鏡頭時(shí)可以通過多透鏡的立體成像原理獲得，獲得變換函數(shù)H后，通過去卷積方式恢復(fù)原始圖像。在對(duì)管狀組織進(jìn)行成像時(shí)，探頭深入管狀組織內(nèi)與目標(biāo)的距離是不斷變化的過程，而此時(shí)的成像變化函數(shù)H與距離D相關(guān)聯(lián)，從而使數(shù)字處理系統(tǒng)的成像處理過程與距離相關(guān)聯(lián)，獲得的成像更加精準(zhǔn)。步驟3 :上述的多組電信號(hào)進(jìn)入數(shù)字圖像處理單元，數(shù)字圖像處理單元將各組電信號(hào)反卷積分別恢復(fù)多個(gè)原始圖像，再將多個(gè)原始圖像合成目標(biāo)圖像。本發(fā)明采用兩個(gè)鏡頭分別成像，每個(gè)鏡頭為小光圈成像，各自獲得大景深圖像，多個(gè)鏡頭同時(shí)可以接收到更多的反射光，最終，通過數(shù)字圖像處理單元將反卷積恢復(fù)的多個(gè)原始圖像合成目標(biāo)圖像，與單透鏡裝置相比，本方法可以獲得大景深，同時(shí)也能夠接收到更多的入射光，從而解決了如何在獲得大景深的同時(shí)獲得充足光線的問題。本步驟中采用反卷積獲得原始圖像，先是利用了兩個(gè)鏡頭形成的立體成像原理，獲得目標(biāo)與鏡頭間的距離D ;由于在使用編碼孔徑時(shí)，由原始圖像投射到傳感區(qū)域時(shí)獲得的投影圖像之間的變換函數(shù)H為距離D的函數(shù)，根據(jù)距離D獲得變換函數(shù)H ;最后，根據(jù)圖 像投射到傳感區(qū)域滿足等式Ρ=Η*0;其中P是在傳感區(qū)域中的投影圖像，H是變換函數(shù)，O是原始圖像；在獲得變換函數(shù)H后，根據(jù)0=deCOnv(P)進(jìn)行反卷積恢復(fù)原始圖像。利用了兩個(gè)鏡頭或多鏡頭獲得目標(biāo)與鏡頭間的距離D是常見的現(xiàn)有技術(shù)，可通過幾何計(jì)算獲得，如圖6所示兩個(gè)鏡頭為例，兩個(gè)鏡頭的中心與目標(biāo)點(diǎn)形成一個(gè)任意的三角形，兩個(gè)鏡頭中心的距離d已知的，兩個(gè)角度a、b通過測(cè)量可獲得，則可以經(jīng)過幾何計(jì)算得出三角形的其余兩邊，即距離D可以計(jì)算。作為本發(fā)明的探頭結(jié)構(gòu)，為便于深入管狀組織內(nèi)，本發(fā)明的探頭還包括一個(gè)管狀的殼體5，殼體5的一端為與數(shù)字圖像處理單元的連接端；殼體5內(nèi)封裝有圖3所示的結(jié)構(gòu)，又如圖4所示，所述光源為2個(gè)，分別附設(shè)于殼體外，另外，所述每個(gè)鏡頭間可以具有傾斜夾角以實(shí)現(xiàn)焦平面。作為本發(fā)明的立體成像系統(tǒng)，本發(fā)明的探頭與一個(gè)數(shù)字圖像處理單元連接，數(shù)字圖像處理單元為電腦主機(jī)，內(nèi)置數(shù)字圖像處理程序，探頭與數(shù)字圖像處理單元之間為可拆卸的連接，便于更換探頭或者清洗消毒。圖5為本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的立體圖，其鏡頭I為4個(gè)，此外該實(shí)施例的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理與上一個(gè)實(shí)施例相同，應(yīng)該這么理解，鏡頭的數(shù)量越多，則成像的效果越好，但是成本和數(shù)字圖像處理單元的運(yùn)算量也會(huì)相應(yīng)增加，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需求予以選擇，但是鏡頭的數(shù)量變化無論多少，仍落入本專利的保護(hù)范圍內(nèi)。作為一種替換，以上實(shí)施例中的傳感區(qū)域也可以僅為一塊傳感器平面，在該傳感器平面上具有區(qū)分的與不同鏡頭對(duì)應(yīng)的傳感像素區(qū)域，然后通過數(shù)字圖像處理單元讀取不同區(qū)域像素的電信號(hào)以實(shí)現(xiàn)多鏡頭分別成像。根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行變更和修改。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的具體實(shí)施方式
，對(duì)本發(fā)明的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成任何限制。
權(quán)利要求
1.一種醫(yī)用近距離成像方法，所基于的硬件包括光源、兩個(gè)或兩個(gè)以上的鏡頭、傳感區(qū)域以及數(shù)字圖像處理單元，其特征在于，所述傳感區(qū)域?yàn)榕c不同鏡頭對(duì)應(yīng)的傳感器陣列，或?yàn)橐粋鞲衅鳎渖暇哂信c不同鏡頭區(qū)分對(duì)應(yīng)的傳感像素區(qū)域；傳感區(qū)域與鏡頭采用編碼孔徑方式成像；所述成像方法包括如下步驟 步驟I:光源照射感興趣區(qū)域，獲得目標(biāo)反射光線； 步驟2:兩個(gè)或兩個(gè)以上的鏡頭同時(shí)捕獲反射光線，不同的鏡頭通過編碼孔徑方式在傳感器區(qū)域內(nèi)同時(shí)成像，各自形成對(duì)應(yīng)不同鏡頭所捕獲的反射光線的電信號(hào)； 步驟3 :上述的多組電信號(hào)進(jìn)入數(shù)字圖像處理單元，數(shù)字圖像處理單元先計(jì)算目標(biāo)與鏡頭的距離D，然后進(jìn)行反卷積計(jì)算以恢復(fù)多個(gè)原始圖像，再將多個(gè)原始圖像合成目標(biāo)圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的成像方法，其特征在于所述步驟3的反卷積過程具體為 步驟31 :基于多個(gè)鏡頭的立體成像原理，獲得目標(biāo)與鏡頭間的距離D ; 步驟32 :編碼孔徑成像時(shí)，由原始圖像投射到傳感區(qū)域時(shí)獲得的投影圖像之間的變換函數(shù)H為距離D的函數(shù),根據(jù)距離D獲得變換函數(shù)H ； 步驟33 :認(rèn)為圖像投射到傳感區(qū)域滿足卷積運(yùn)算等式Ρ=Η*0; 其中P是在傳感區(qū)域中的投影圖像，H是變換函數(shù)，O是原始圖像；在獲得變換函數(shù)H后，根據(jù)0=deCOnv(P)進(jìn)行反卷積計(jì)算以恢復(fù)原始圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述步驟31中，獲得距離D具體為將兩個(gè)鏡頭中心與目標(biāo)點(diǎn)視為一個(gè)任意三角形，由于兩個(gè)鏡頭中心的距離d已知，測(cè)量目標(biāo)至鏡頭中心的連線與鏡頭軸線的夾角，獲得夾角值后可確定三角形的其余兩邊，最終獲得距離D。
4.一種應(yīng)用權(quán)利要求I所述成像方法的系統(tǒng)，其特征在于包括光源、兩個(gè)或兩個(gè)以上的鏡頭、傳感區(qū)域、以及數(shù)字圖像處理單元；傳感區(qū)域與鏡頭采用編碼孔徑方式進(jìn)行成像；所述多個(gè)鏡頭并排設(shè)置；傳感區(qū)域?yàn)榕c不同鏡頭對(duì)應(yīng)的傳感器陣列，或?yàn)橐粋鞲衅鳎渖暇哂信c不同鏡頭區(qū)分對(duì)應(yīng)的傳感像素區(qū)域；在鏡頭與各自對(duì)應(yīng)傳感器之間分別設(shè)有編碼孔徑掩膜；所述傳感區(qū)域與數(shù)字圖像處理單元連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于所述光源為L(zhǎng)ED光源，該LED光源為單色光源，或包含多色光的混合光，或?yàn)椴ㄩL(zhǎng)可變的光源。
6.一種應(yīng)用于權(quán)利要求4所述系統(tǒng)的探頭，用于伸入人體管狀器官內(nèi)探測(cè)，其特征在于，包括殼體，該殼體呈管狀，殼體的一端為與數(shù)字圖像處理單元的連接端； 所述殼體內(nèi)封裝有 兩個(gè)或兩個(gè)以上的鏡頭，鏡頭并排設(shè)于與連接端相對(duì)一端的端部； 傳感區(qū)域，傳感區(qū)域?yàn)榕c鏡頭對(duì)應(yīng)的多個(gè)傳感器組成的陣列，或?yàn)橐粋鞲衅?，其上具有與不同鏡頭區(qū)分對(duì)應(yīng)的傳感像素區(qū)域； 編碼孔徑掩膜，對(duì)應(yīng)設(shè)于在各個(gè)鏡頭與傳感區(qū)域之間，使傳感區(qū)域與鏡頭為編碼孔徑方式進(jìn)行成像。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)的探頭，其特征在于，所述殼體的連接端與數(shù)字圖像處理單元為可拆卸連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)的探頭，其特征在于，所述光源封裝在殼體內(nèi)或附設(shè)于殼體外。
全文摘要
本發(fā)明提供一種醫(yī)用近距離成像方法、系統(tǒng)以及探頭，涉及醫(yī)療成像設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及在近距離對(duì)活體進(jìn)行實(shí)時(shí)立體成像的領(lǐng)域。該發(fā)明可應(yīng)用于人體管狀器官內(nèi)，如鼻腔、口腔等，通過對(duì)感興趣區(qū)域的活體組織和細(xì)胞結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)立體地成像，目的在于獲得大景深的組織立體圖，從而在更大范圍內(nèi)得到組織器官的成像信息，并可測(cè)量感興趣區(qū)域內(nèi)目標(biāo)的距離及大小。本發(fā)明提供了該醫(yī)用近距離實(shí)時(shí)成像方法，以及使用該成像方法的系統(tǒng)以及應(yīng)用于該系統(tǒng)的探頭。
文檔編號(hào)A61B1/05GK102871638SQ201210392918
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月16日
發(fā)明者于燕斌, 相韶華 申請(qǐng)人:廣州市盛光微電子有限公司, 廣州博隆興中信息科技有限公司