專利名稱：多光譜成像內(nèi)窺檢測(cè)系統(tǒng)和檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電生理檢測(cè)類設(shè)備，特別是一種多光譜成像內(nèi)窺檢測(cè)系統(tǒng)和檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
由于一些疾病隱藏性強(qiáng)、潛伏周期長(zhǎng)、不易觀察以及不引起體外特征變化的特點(diǎn)，內(nèi)窺鏡檢測(cè)裝置的應(yīng)用越發(fā)廣泛。內(nèi)窺鏡可以通過自然腔道進(jìn)入人體內(nèi)部待檢測(cè)部位，也可以通過手術(shù)中的切口和微創(chuàng)口進(jìn)行體內(nèi)。醫(yī)用內(nèi)窺鏡對(duì)現(xiàn)代醫(yī)療診斷和治療有極大的價(jià)值。傳統(tǒng)窄帶成像內(nèi)窺檢測(cè)技術(shù)由奧林巴斯公司提出并研制，該技術(shù)能有效觀察消化道黏膜毛細(xì)血管狀態(tài)的改變，窄帶成像內(nèi)窺鏡由濾光器對(duì)“白光”進(jìn)行過濾，僅留下415nm、540nm和600nm波長(zhǎng)的藍(lán)、綠、紅色窄帶光波，不同色的光可以顯示表面以下不同深度的部位的形貌特征，便于檢測(cè)出人體內(nèi)部微小的形變(中國(guó)專利200780030648.1)。但缺點(diǎn)是檢測(cè)通道數(shù)少，且對(duì)物質(zhì)的細(xì)節(jié)變化無法了解。

傳統(tǒng)光譜分析技術(shù)得到的定性或定量分析信息，是對(duì)被分析試樣內(nèi)很多原子或分子的光發(fā)射或光吸收行為的總體檢測(cè)，因而可以獲得總和或平均分析數(shù)據(jù)，由于器官和組織的病變通常會(huì)導(dǎo)致物質(zhì)成分的變化，因此可以在某些方面較好的得到醫(yī)生所需的檢測(cè)結(jié)果，但對(duì)于器官和組織的形貌變化以及病變程度信息卻反映不足。傳統(tǒng)的圖像定性分析技術(shù)可以給出試樣的一維、二維甚至三維圖像，在檢測(cè)的過程中可以及時(shí)的掌握被測(cè)器官和組織的形貌特征，但缺點(diǎn)是只能提供形態(tài)學(xué)信息而無法給出成份的定性和定量信息。多光譜成像是獲得和顯示精確顏色信息的重要技術(shù)，原因之一是多光譜圖像包含了更多的光譜信息，原因之二是多光譜成像技術(shù)很好地克服了同色異譜現(xiàn)象。但通常只能獲得較少的光譜通道，同樣，在復(fù)雜環(huán)境中的多光譜圖像的修正也是目前的研究熱點(diǎn)。CCD成像系統(tǒng)中，當(dāng)光照條件改變或者景物亮度反差較大時(shí)，不可避免的要進(jìn)行時(shí)間調(diào)節(jié)，自動(dòng)曝光(Auto-Exposure)已經(jīng)成為成像系統(tǒng)非常重要的功能之一。目前調(diào)光算法多種多樣，但每種算法都有不足之處，針對(duì)人體內(nèi)部復(fù)雜環(huán)境必須有針對(duì)性的提出一種方法調(diào)整曝光時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種多光譜成像內(nèi)窺檢測(cè)裝置和檢測(cè)方法，解決在檢測(cè)人體內(nèi)部復(fù)雜環(huán)境下快速得獲得彩色圖像和多通道光譜信息的問題，采用時(shí)空信息融合的方法，結(jié)合分光技術(shù)，最終獲得內(nèi)窺環(huán)境下的光譜成像圖，反映人體內(nèi)部組織形貌特征和物質(zhì)光譜信息。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:所述的設(shè)備外殼上設(shè)有串口、電源接口、光纖插口和隔版，所述的隔板位于所述的設(shè)備外殼的上部并與設(shè)備外殼的底平行，所述的串口位于設(shè)備外殼的左上壁，在所述的隔板上設(shè)置所述的單片機(jī)，該單片機(jī)經(jīng)所述的串口與所述的計(jì)算機(jī)相連，所述的電源接口位于設(shè)備外殼的左下壁，該電源接口通過導(dǎo)線與所述的光源部、CCD攝像頭和旋轉(zhuǎn)馬達(dá)相連；所述的光纖插口位于所述的設(shè)備外殼右壁上，所述的光源部設(shè)置在所述的設(shè)備外殼左壁上，所述的光纖插口和所述的光源部處于同一水平線上，所述的半透半反鏡置于所述的設(shè)備外殼的左壁和底之間并與左壁成45°夾角位于所述的光纖插口和光源部之間,所述的光纖插入所述的光纖插口，所述的CCD攝像頭固定在所述的隔板的中心，鏡頭朝向下方；光源部發(fā)出的光經(jīng)所述的半透半反鏡照射在所述的光纖插口中的光纖的一端上，該光纖的另一端連接一個(gè)微透鏡，供插進(jìn)入人體使用；所述的濾光單元在同一圓周上具有等間距的2個(gè)以上的通孔，每個(gè)通孔上各鑲嵌一個(gè)具有不同中心波長(zhǎng)的干涉濾光片，所述的濾光單元通過所述的固定支架和旋轉(zhuǎn)馬達(dá)固定在所述的隔板上，所述的濾光單元的中心固定在所述的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸上，所述的濾光單元的干涉濾光片的中心恰好位于所述的CCD攝像頭和所述的半透半反鏡中點(diǎn)的連線上，所述微透鏡接收的反射光由所述的光纖傳輸經(jīng)所述的半透半反鏡反射后，經(jīng)所述的濾光單元的干涉濾光片由所述的CCD攝像頭采集，所述的CCD攝像頭 的輸出端與所述的計(jì)算機(jī)相連；所述的單片機(jī)的輸出端與所述的CCD攝像頭和旋轉(zhuǎn)馬達(dá)相連，所述的單片機(jī)另一端通過數(shù)據(jù)線與所述的計(jì)算機(jī)連接。利用上述多光譜成像內(nèi)窺檢測(cè)裝置進(jìn)行檢測(cè)的方法，該方法包括下列步驟:①啟動(dòng)設(shè)備，打開光源部和單片機(jī)，調(diào)整所述的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)至初始位置，此位置對(duì)應(yīng)所述的濾光單元的中心波長(zhǎng)最短的干涉濾光片恰好置于所述的半透半反鏡反射光的光路中；②光源部發(fā)出的光透過所述的半透半反鏡，經(jīng)所述的光纖插口、光纖和微透鏡射入體內(nèi)，人體待檢測(cè)部位反射的散射光由所述微透鏡收集，并通過光纖經(jīng)由所述的半透半反鏡反射，然后通過濾光單元，散射光被過濾為單色光，所述的CCD攝像頭在預(yù)設(shè)的曝光時(shí)間t下獲得第一幅單色圖像；③調(diào)整曝光時(shí)間:(XD攝像頭采集到單色圖像后，傳輸給計(jì)算機(jī)，通過曝光調(diào)節(jié)過程調(diào)節(jié)實(shí)際的曝光時(shí)間t — t+At:首先計(jì)算機(jī)對(duì)第一幅單色圖像進(jìn)行處理:計(jì)算目標(biāo)單色圖像的平均灰度值MB1:所有像素點(diǎn)的灰度值相加，最后除以總的像素點(diǎn)數(shù)；圖像灰度中值PB1:所有像素點(diǎn)灰度值中的中值；再計(jì)算出兩者的差值DMP= IMB1-PBII ；光控制系統(tǒng)的誤差信號(hào)E由三部分組成:平均灰度值誤差信號(hào)em、灰度中值誤差號(hào)ep、平均差值誤差信號(hào)ed:em = fdstm-MBLep = fdstp-PBLed = DMP其中，fdstm和fdstp分別為預(yù)設(shè)平均灰度值、預(yù)設(shè)灰度中值，E = aem+bep+ced,其中，a、b、c分別是em、ep和ed的權(quán)值系數(shù),是變化可調(diào)的，a+b+c = I且a_c =b+c，最終得到曝光時(shí)間調(diào)整量:At = 土E2，然后計(jì)算機(jī)將調(diào)整后的時(shí)間信息反饋給所述的CXD攝像頭，所述的CXD攝像頭調(diào)節(jié)實(shí)際的曝光時(shí)間t+Λ t再一次曝光，送所述的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)，完成了第一中心波長(zhǎng)的單色圖像IMGl采集；④調(diào)整所述的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)360° /m，使所述的濾光單元的第二中心波長(zhǎng)的干涉濾光片旋轉(zhuǎn)至①所述的光路中；所述的CCD攝像頭在預(yù)設(shè)的曝光時(shí)間t下獲得第二幅單色圖像；利用③中所述的方法，由所述的計(jì)算機(jī)計(jì)算得到第二中心波長(zhǎng)的實(shí)際曝光時(shí)間t+ Δ t，然后計(jì)算機(jī)將調(diào)整后的時(shí)間信息反饋給所述的CCD攝像頭，所述的CCD攝像頭調(diào)節(jié)實(shí)際的曝光時(shí)間t+At再一次曝光，送所述的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)，完成了第二中心波長(zhǎng)的單色圖像IMG2采集；⑤繼續(xù)調(diào)整所述的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，與④中所述步驟對(duì)應(yīng)，同樣完成第三中心波長(zhǎng) 第m中心波長(zhǎng)的單色圖像IMG3 IMGm得采集。⑥用 YUAN HE.Hyper-spectral image processing using high performancereconfigurable computers[D].The University of Tenessee, Knoxville.USA.2004.中的歸一化離散小波變換(nDWT)方法(參見 YUAN HE.Hyper-spectral image processingusing high performance reconf igurable computers[D].The University ofTenessee, Knoxville.USA.2004)處理所述的單色圖像IMGl IMGm,獲得光譜成像圖。本發(fā)明與先前技術(shù)相比，具有下列優(yōu)點(diǎn):I)將光譜成像技術(shù)和內(nèi)窺檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合，提高了對(duì)人體內(nèi)部組織形貌特征和物質(zhì)成分的檢測(cè)速度；2)針對(duì)目前體內(nèi)檢測(cè)技術(shù)中的難點(diǎn)待檢測(cè)目標(biāo)的易變性，本發(fā)明用CCD自動(dòng)曝光控制實(shí)現(xiàn)了采集過程對(duì)環(huán)境的自適應(yīng)調(diào)節(jié)；3)本發(fā)明系統(tǒng)降低了光譜檢測(cè)和內(nèi)窺檢測(cè)的硬件成本。


圖1多光譜圖像采集裝置的結(jié)構(gòu)示意2本發(fā)明提供的多光譜圖像采集裝置內(nèi)部及裝置與外部控制計(jì)算機(jī)的連接示意3本發(fā)明提供的多光譜圖像采集方法的流程4本發(fā)明CXD攝像頭自動(dòng)曝光控制流程5濾光單元的結(jié)構(gòu)示意中:I為設(shè)備外殼、1-1為串口、1-2為電源接口、1-3為光纖插口、1-4為橫隔版、2為半透半反鏡、3為光源部、4為光纖、5為微透鏡、7為濾光單元、7-1為旋轉(zhuǎn)馬達(dá)、7-2為固定支架、7-3為濾光片、8為CCD攝像頭、9為計(jì)算機(jī)，10為單片機(jī)。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種能夠檢測(cè)和觀察人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)形貌和組成，并能夠?qū)崟r(shí)的被醫(yī)生掌握監(jiān)測(cè)信息的光學(xué)圖像和光譜圖像的控制、采集和傳輸為一體的設(shè)備，具有操作簡(jiǎn)單、采集速度快、功能強(qiáng)大等特點(diǎn)。
圖1為本發(fā)明提供的多光譜圖像采集裝置結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置包括:設(shè)備外殼1、串口 1-1、電源接口 1-2、光纖插口 1-3、裝置隔版1-4、半透半反鏡2、光源部3、光纖4、微透鏡5、濾光單元7、旋轉(zhuǎn)馬達(dá)7-1、固定支架7-2、濾光片7-3、CXD攝像頭8、計(jì)算機(jī)9和單片機(jī)10。其中設(shè)備外殼I上設(shè)有串口 1-1、電源接口 1-2、光纖插口 1-3和隔版1_4，所述的隔板1-4位于所述的設(shè)備外殼I的上部并與設(shè)備外殼I的底平行，所述的串口 1-1位于設(shè)備外殼I的左上壁，在所述的隔板1-4上設(shè)置所述的單片機(jī)10，該單片機(jī)10經(jīng)所述的串口1-1與所述的計(jì)算機(jī)9相連，所述的電源接口 1-2位于設(shè)備外殼I的左下壁，該電源接口通過導(dǎo)線與所述的光源部3、CXD攝像頭8和旋轉(zhuǎn)馬達(dá)7-1相連；所述的光纖插口 1-3位于所述的設(shè)備外殼I右壁上，所述的光源部3設(shè)置在所述的設(shè)備外殼I左壁上，所述的光纖插口1-3和所述的光源部3處于同一水平線上，所述的半透半反鏡2置于所述的設(shè)備外殼I的左壁和底之間并與左壁成45°夾角位于所述的光纖插口 1-3和光源部3之間，所述的光纖4插入所述的光纖插口 1-3，所述的CXD攝像頭8固定在所述的隔板1-4的中心，鏡頭朝向下方；光源部3發(fā)出的光經(jīng)所述的半透半反鏡2照射在所述的光纖插口 1-3中的光纖4的一端上，該光纖4的另一端連接一個(gè)微透鏡5，供插進(jìn)入人體使用；所述的濾光單元7在同一圓周上具有16個(gè)的通孔，每個(gè)通孔上各鑲嵌一個(gè)具有不同中心波長(zhǎng)的干涉濾光片7-3，所述的濾光單元7通過所述的固定支架7-2和旋轉(zhuǎn)馬達(dá)7-1固定在所述的隔板1-4上，所述的濾光單元7的中心固定在所述的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)7-1的旋轉(zhuǎn)軸上，所述的濾光單元7的干涉濾光片7-3的中心恰好位于所述的CXD攝像頭8和所述的半透半反鏡2中點(diǎn)的連線上，所述微透鏡5接收的反射光由所述的光纖4傳輸經(jīng)所述的半透半反鏡2反射后，經(jīng)所述的濾光單元7的干涉濾光片7-3由所述的CXD攝像頭8采集，所述的CXD攝像頭8的輸出端與所述的計(jì)算機(jī)9相連；所述的單片機(jī)10的輸出端與所述的CXD攝像頭8和旋轉(zhuǎn)馬達(dá)7-1相連，所述的單片機(jī)10另一端通過數(shù)據(jù)線與所述的計(jì)算機(jī)9連接。圖3為本發(fā)明提供的多光譜單色圖像采集方法的流程圖:
啟動(dòng)設(shè)備，打開光源部3提供系統(tǒng)環(huán)境的照明，入射光經(jīng)過光纖進(jìn)入體內(nèi)，通過待檢測(cè)部位的反射和散射，逆方向進(jìn)入光纖，經(jīng)過半透半反鏡，由濾光片過濾白光成為單色光，最后到達(dá)C⑶攝像頭8,其中(XD攝像頭8的驅(qū)動(dòng)和時(shí)序由計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)的向單片機(jī)發(fā)送指令，并由單片機(jī)10控制，采集到單色圖像后，傳輸給計(jì)算機(jī)9，通過曝光調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)原定的曝光時(shí)間t調(diào)整為實(shí)際曝光時(shí)間t+Λ t:(XD攝像頭8曝光調(diào)節(jié)過程如圖4所示，用于自動(dòng)控制調(diào)節(jié)CCD的曝光時(shí)間。由于單色圖像序列以bmp數(shù)據(jù)格式存儲(chǔ)，因此每幅單色圖像都以矩陣的形式讀寫，每個(gè)像素點(diǎn)以一個(gè)O 255之間的數(shù)表示其灰度值。首先計(jì)算目標(biāo)單色圖像的單色圖像平均灰度值16B1:所有像素點(diǎn)灰度值相加，最后除以總的像素點(diǎn)數(shù)；單色圖像灰度中值PB1:所有像素點(diǎn)灰度值中的中值；計(jì)算出兩者的差值DMP= IMB1-PBII。光控制系統(tǒng)的誤差信號(hào)E由三部分組成:平均灰度值誤差信號(hào)em、灰度中值誤差信號(hào)ep、平均差值誤差信號(hào) ed:effl = fdstm_MBL、ep = fdstp_PBL、ed = DMP, fdstm 和 fdstp 分別為預(yù)設(shè)平均灰度值、預(yù)設(shè)灰度中值，取其值均為127，E = aem+bep+Ced，a、b、C分別是em、ep和ed的權(quán)值系數(shù)，是變化可調(diào)的，a+b+c = I且a-c = b+c。最終得到曝光時(shí)間調(diào)整量:At = 土E2, (t+At即為真實(shí)曝光時(shí)間)從而對(duì)其下達(dá)命令，進(jìn)行下一次曝光，獲得一副最終的單色圖像，并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中；然后濾光單元，濾光單元由單片機(jī)控制的馬達(dá)提供其旋轉(zhuǎn)，并旋轉(zhuǎn)至下一個(gè)濾光片；同樣，控制CCD進(jìn)行第二幅單色圖像的采集。同理依次獲得所有16個(gè)濾光片對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)下的單色圖像頂Gl MG16。將采集到的單色圖像MGl I1M16以bmp格式單色圖像存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)9上，用圖像處理程序讀入單色圖像序列并通過歸一化離散小波變換(nDWT)以及軟件中的光譜成像工具包處理獲得光譜成像圖。圖5是干涉濾光片單元的一種實(shí)施例。7是固定濾波片的輪盤，7-3為干涉濾光片。用于獲得不同中心波長(zhǎng)的單色圖像。 本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)如下:I)將光譜成像技術(shù)和內(nèi)窺檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合，使對(duì)人體內(nèi)部組織形貌特征和物質(zhì)光譜信息的同時(shí)檢測(cè)成為可能；2)針對(duì)目前體內(nèi)檢測(cè)技術(shù)中的難點(diǎn):待檢測(cè)目標(biāo)的易變性，本發(fā)明用CCD自動(dòng)曝光控制實(shí)現(xiàn)了采集過程對(duì)環(huán)境的自適應(yīng)調(diào)節(jié)；3)同時(shí)該系統(tǒng)設(shè)計(jì)降低了光譜檢測(cè)和內(nèi)窺檢測(cè)的硬件成本。醫(yī)生可以更方便且準(zhǔn)確的獲得患者診斷信息，同時(shí)可以減輕甚至避免創(chuàng)傷型光譜檢測(cè)導(dǎo)致的患者不適以及實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)的代價(jià)。以上所述僅為本發(fā)明的較佳的實(shí)施例，本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例，凡依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案所做的修正或等效變化，皆應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種多光譜成像內(nèi)窺檢測(cè)裝置，其特征在于包括:設(shè)備外殼(I)、半透半反鏡(2)、光源部(3)、光纖(4)、微透鏡(5)、濾光單元(7)、CCD攝像頭(8)、計(jì)算機(jī)(9)和單片機(jī)(10)，上述元部件的位置關(guān)系如下: 所述的設(shè)備外殼(I)上設(shè)有串口( 1-1 )、電源接口 (1-2)、光纖插口 (1-3)和隔版(1-4)，所述的隔板(1-4)位于所述的設(shè)備外殼(I)的上部并與設(shè)備外殼(I)的底平行，所述的串口(1-1)位于設(shè)備外殼(I)的左上壁，在所述的隔板(1-4)上設(shè)置所述的單片機(jī)(10)，該單片機(jī)(10)經(jīng)所述的串口(1-1)與所述的計(jì)算機(jī)(9)相連，所述的電源接口(1-2)位于設(shè)備外殼Cl)的左下壁，該電源接口通過導(dǎo)線與所述的光源部(3)、CXD攝像頭(8)和旋轉(zhuǎn)馬達(dá)(7-1)相連；所述的光纖插口( 1-3)位于所述的設(shè)備外殼(I)右壁上，所述的光源部(3)設(shè)置在所述的設(shè)備外殼(I)左壁上，所述的光纖插口( 1-3)和所述的光源部(3)處于同一水平線上，所述的半透半反鏡(2)置于所述的設(shè)備外殼(I)的左壁和底之間并與左壁成45°夾角位于所述的光纖插口(1-3)和光源部(3)之間，所述的光纖(4)插入所述的光纖插口(1-3)，所述的CXD攝像頭(8)固定在所述的隔板(1-4)的中心，鏡頭朝向下方； 光源部(3)發(fā)出的光經(jīng)所述的半透半反鏡(2)照射在所述的光纖插口(1-3)中的光纖(4)的一端，該光纖(4)的另一端連接一個(gè)微透鏡(5)，供插進(jìn)入人體使用；所述的濾光單元(7)在同一圓周上具有等間距的m個(gè)通孔，m為大于2的正整數(shù)，每個(gè)通孔上各鑲嵌一個(gè)具有不同中心波長(zhǎng)的干涉濾光片(7-3)，所述的濾光單元(7)通過所述的固定支架(7-2)和旋轉(zhuǎn)馬達(dá)(7-1)固定在所述的隔板(1-4)上，所述的濾光單元(7)的中心固定在所述的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)(7-1)的旋轉(zhuǎn)軸上，所述的濾光單元(7)調(diào)整時(shí)，所述的干涉濾光片(7-3)的中心可位于所述的CCD攝像頭(8)和所述的半透半反鏡(2)中點(diǎn)的連線上，所述微透鏡(5)接收人體內(nèi)器官的反射光由所述的光纖(4)傳輸經(jīng)所述的半透半反鏡(2)反射后，經(jīng)所述的濾光單元(7)的干涉濾光片(7-3)由所述 的CXD攝像頭(8)采集，所述的CXD攝像頭(8)的輸出端與所述的計(jì)算機(jī)(9)相連；所述的單片機(jī)(10)的輸出端分別與所述的CCD攝像頭(8)和旋轉(zhuǎn)馬達(dá)(7-1)的控制端相連，所述的單片機(jī)(10)另一端通過數(shù)據(jù)線與所述的計(jì)算機(jī)(9)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多光譜成像內(nèi)窺檢測(cè)裝置，其特征在于:所述的濾光單元(7)的m個(gè)通孔，其中第一通孔為空通孔，其他通孔自第二通孔起沿順時(shí)針方向每個(gè)通孔各鑲嵌一個(gè)干涉濾光片(7-3 )，每個(gè)干涉濾光片(7-3 )的中心波長(zhǎng)由短變長(zhǎng)依次不同，干涉濾光片(7-3)具有中心波長(zhǎng)短而且半峰全寬小的特性。
3.利用權(quán)利要求1所述的多光譜成像內(nèi)窺檢測(cè)裝置進(jìn)行檢測(cè)的方法，其特征在于，該方法包括下列步驟: ①啟動(dòng)設(shè)備，打開光源部(3)和單片機(jī)(10)，調(diào)整所述的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)(7-1)至初始位置，此位置對(duì)應(yīng)所述的濾光單元(7)的中心波長(zhǎng)最短的干涉濾光片恰好置于所述的半透半反鏡(2)反射光的光路中； ②光源部(3)發(fā)出的光透過所述的半透半反鏡(2)，經(jīng)所述的光纖插口(1-3)、光纖(4)和微透鏡(5)射入體內(nèi)，人體待檢測(cè)部位反射的散射光由所述微透鏡(5)收集，并通過光纖(4)經(jīng)由所述的半透半反鏡(2)反射，通過濾光單元(7)，散射光被過濾為單色光，所述的CXD攝像頭(8)在預(yù)設(shè)的曝光時(shí)間t下獲得第一幅單色圖像； ③調(diào)整曝光時(shí)間:CCD攝像頭(8)采集到單色圖像后，傳輸給計(jì)算機(jī)(9)，通過曝光調(diào)節(jié)過程調(diào)節(jié)實(shí)際的曝光時(shí)間t — t+At:首先計(jì)算機(jī)對(duì)第一幅單色圖像進(jìn)行處理: 計(jì)算目標(biāo)單色圖像的平均灰度值MB1:所有像素點(diǎn)的灰度值相加，最后除以總的像素點(diǎn)數(shù)； 圖像灰度中值PB1:所有像素點(diǎn)灰度值中的中值； 再計(jì)算出兩者的差值DMP= IMB1-PBII ； 光控制系統(tǒng)的誤差信號(hào)E由三部分組成:平均灰度值誤差信號(hào)em、灰度中值誤差信號(hào)ep、平均差值誤差信號(hào)ed:em = fdstm-MBLep = fdstp-PBLed = DMP 其中，fdstm和fdstP分別為 預(yù)設(shè)平均灰度值、預(yù)設(shè)灰度中值，E — aem+bep+ced， 其中，a、b、c分別是em、ep和ed的權(quán)值系數(shù),是變化可調(diào)的，a+b+c = I且a_c = b+c,最終得到曝光時(shí)間調(diào)整量:At = 土E2，然后計(jì)算機(jī)將調(diào)整后的時(shí)間信息反饋給所述的CCD攝像頭(8)，所述的CCD攝像頭(8)調(diào)節(jié)實(shí)際的曝光時(shí)間t+At再一次曝光，送所述的計(jì)算機(jī)(9)存儲(chǔ)，完成了第一中心波長(zhǎng)的單色圖像IMGl采集； ④調(diào)整所述的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)(7-1)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)360°/m，使所述的濾光單元(7)的第二中心波長(zhǎng)的干涉濾光片旋轉(zhuǎn)至①所述的光路中；所述的CCD攝像頭(8)在預(yù)設(shè)的曝光時(shí)間t下獲得第二幅單色圖像；利用③中所述的方法，由所述的計(jì)算機(jī)計(jì)算得到第二中心波長(zhǎng)的實(shí)際曝光時(shí)間t+At，然后計(jì)算機(jī)將調(diào)整后的時(shí)間信息反饋給所述的CCD攝像頭(8)，所述的CXD攝像頭(8)調(diào)節(jié)實(shí)際的曝光時(shí)間t+At再一次曝光，送所述的計(jì)算機(jī)(9)存儲(chǔ)，完成了第二中心波長(zhǎng)的單色圖像IMG2采集； ⑤繼續(xù)調(diào)整所述的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)(7-1)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)360°/m，與④中所述步驟對(duì)應(yīng)，共重復(fù)m - 2次，完成第三中心波長(zhǎng) 第m中心波長(zhǎng)的單色圖像MG3 MGm的采集。
⑥采用歸一化離散小波變換方法處理所述的頂Gl IMGm獲得光譜成像圖。
全文摘要
一種多光譜成像內(nèi)窺檢測(cè)系統(tǒng)和檢測(cè)方法，檢測(cè)系統(tǒng)由設(shè)備外殼、半透半反鏡、光源部、光纖、微透鏡、濾光單元、CCD攝像頭、計(jì)算機(jī)和單片機(jī)構(gòu)成，本發(fā)明結(jié)合多光譜成像技術(shù)和光譜分光技術(shù)，解決了檢測(cè)人體內(nèi)部復(fù)雜環(huán)境下快速得獲得彩色圖像和多通道光譜信息的問題，采用時(shí)間信息融合和自適應(yīng)曝光的方法，最終獲得內(nèi)窺環(huán)境下的光譜成像圖，反映人體內(nèi)部組織形貌特征和物質(zhì)光譜信息。
文檔編號(hào)A61B1/07GK103230252SQ20131012618
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月12日
發(fā)明者卜昌郁, 阮昊, 王亞棟 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所