用于镜面反射检测和减少的系统和方法技术方案

技术编号:14687929 阅读:92 留言:0更新日期:2017-02-23 10:12
一种镜面反射检测和减少的方法和系统包括处理单元和耦合至处理单元的成像单元,处理单元包括一个或更多个处理器。成像单元包括用于提供目标区域的照明的一个或更多个第一照明器、用于检测照明的反射的一个或更多个第一检测器、用于触发一种或更多种荧光材料在目标区域中发荧光的一个或更多个第二照明器、和用于检测荧光材料的发荧光的一个或更多个第二检测器。处理单元被配置为从第一检测器接收第一图像、确定第一图像中的一个或更多个高镜面反射区域、遮住第一图像中的高镜面反射区域以及基于遮住的第一图像和检测到的荧光生成合成图像。第一图像包括检测到的反射。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开大体上涉及成像装置以及支持荧光成像的成像装置,且更具体地,涉及镜面反射检测和减少。
技术介绍
在基于荧光的成像中,呈现在成像装置的视场中的荧光材料用一种波长的光激发并发射不同波长的光。这可以提供一种有用的机制以突出观察者特别感兴趣的视场部分。例如,在荧光图像引导手术的情况下,荧光染料(如,吲哚菁绿(ICG))可被引入到病人的解剖部分以突出病人的那些解剖部分。当用近红外光(大约750-800nm)激发ICG时,其发射稍高波长(845nm左右)的荧光。通过将ICG引入到病人的解剖的选定部分,在合适的观察器或照相机帮助的情况下,外科医生或其他医疗人员可接收视觉线索和/或高亮,其帮助他们识别和/或避免选定的解剖。例如,ICG或其他染料可用于突出前哨淋巴结、相对灌注的区域、肿瘤边缘等。适于突出患者解剖的其他有用的荧光染料包括来自内布拉斯加州林肯的LI-COR公司的亚甲基蓝、荧光素和。在一些情况下,荧光可以处于可视频带下,并且可以不需要额外的观察器或照相机。虽然正在使用基于荧光的成像,但通常做法是使用可见光大体上照亮关于目标区域或荧光的患者解剖的其他区域,使得外科医生和/或其他医疗人员可看到其他解剖结构并使其可视化。不幸地,基于荧光的成像易受到与其他成像应用相同的问题中的许多问题影响。由于例如解剖结构(如,组织和/或器官结构)的表面上存在水分,患者的解剖的许多部分是高度反射光的。由于这种高反射,用于大体上照亮患者的解剖的可见光可生成一个或更多个高镜面反射区域。这些高镜面反射的区域可以在患者的解剖的图像中产生亮斑,和/或使用于检测图像的传感器饱和。结果,高镜面反射区域可被误当做发荧光区域和/或遮住或掩盖荧光区域,因此限制荧光在检测选定解剖时的有用性。因此,期望的提供改善的方法和系统以检测、降低和/或补偿高镜面反射区域使得可获得更有用的荧光图像。
技术实现思路
符合一些实施例,一种成像系统包括处理单元,其包括一个或更多个处理器;和成像单元,其耦合至所述处理单元。成像单元包括用于提供目标区域的照明的一个或更多个第一照明器、用于检测照明的反射的一个或更多个第一检测器、用于触发目标区域中的一种或更多种荧光材料发荧光的一个或更多个第二照明器、和用于检测荧光材料的发荧光的一个或更多个第二检测器。处理单元被配置为:从第一检测器接收第一图像,确定第一图像中的一个或更多个高镜面反射区域,遮住第一图像中的高镜面反射区域,并基于遮住的第一图像和检测到的荧光生成合成图像。第一图像包括检测到的反射。符合一些实施例,一种成像的方法包括:使用成像单元发射普通照明到目标区域上,使用成像单元检测普通照明的第一反射,基于检测到的第一反射形成第一图像,确定第一图像中的一个或更多个高镜面反射区域,遮住第一图像中的高镜面反射区域,使用成像单元发射荧光触发照明到目标区域上,使用成像单元检测目标区域中的一种或更多种荧光材料的荧光,并基于遮住的第一图像和检测到的荧光生成合成图像。符合一些实施例,一种成像系统包括处理单元,其包括一个或更多个处理器;和成像单元,其耦合至所述处理单元。成像单元包括用于提供目标区域的照明的一个或更多个第一照明器和用于检测照明的反射的一个或更多个第一检测器。处理单元被配置为:从第一检测器接收第一图像,从第一检测器接收第二图像,确定第一图像和第二图像中的第一高镜面反射区域,基于第一图像和第二图像之间的差异估计第一高镜面反射区域中的第一表面法线,并基于估计的第一表面法线提供一个或更多个移开提示。第一图像包括检测到的反射并基于第一成像几何形状。第二图像包括检测到的反射并基于与第一成像几何形状不同的第二成像几何形状。符合一些实施例,一种成像系统包括处理单元、耦合至处理单元的照明系统、和耦合至处理单元的检测器系统。处理单元包括一个或更多个处理器。照明系统发射照明以照亮目标区域并触发目标区域中的一种或更多种荧光材料发荧光。检测器系统检测发射的照明的反射并检测目标区域中的一种或更多种荧光材料的发荧光。处理单元被配置为:从检测器系统接收包括检测到的反射的第一图像,确定第一图像中的一个或更多个高镜面反射区域,遮住第一图像中的高镜面反射区域,并基于遮住的第一图像和检测到的荧光生成合成图像。符合一些实施例,一种方法包括访问目标区域的遮住的图像,访问目标区域的荧光图像,并基于遮住的图像和荧光图像生成合成图像。遮住的图像包括第一反射图像,第一反射图像具有遮住的高镜面反射区域。附图说明图1是根据一些实施例的一种荧光成像系统的简图。图2是根据一些实施例的一种高镜面反射检测和减少的方法的简图。图3是根据一些实施例的另一个荧光成像系统的简图。图4是根据一些实施例的另一种高镜面反射检测和减少的方法的简图。在附图中,具有相同标记的元件具有相同或类似功能。具体实施方式在以下说明书中,阐述具体细节以描述符合本公开的一些实施例。然而,在没有一些或所有这些具体细节的情况下可实施一些实施例对本领域技术人员是明显的。本文公开的具体实施例意在例示性的而非限制。本领域技术人员可以意识到本文中虽然未具体公开的其他要素也在本公开的范围和精神内。此外,为了避免不必要的重复,关于一个实施例示出并描述的一个或更多个特征可并入到其他实施例,除非以其他方式具体描述或如果一个或更多个特征将使实施例是非功能性的。图1是根据一些实施例的一种荧光成像系统100的简图。如图1中所示,示出使用成像单元120照亮的目标区域110,如患者的解剖部分。成像单元120包括若干成像发射器和检测器以照亮目标区域110并基于目标区域中的反射的照明和荧光二者收集目标区域110的一个或更多个图像。虽然在图1中未示出,但成像单元120可以是内窥镜工具的部分、计算机辅助外科手术器械的末端执行器的部分和/或计算机辅助成像装置的部分,其中计算机辅助外科手术器械对应于从加利福尼亚桑尼维尔市的直观外科手术公司购得的da外科手术系统。为了支持荧光成像,成像单元120可以包括至少两种类型的成像发射器和检测器。普通照明器132用来将光照在目标区域110上,如由示例光线142所示,其在入射点115处到达目标区域110。当光线142到达目标区域110时,根据入射点115处的目标区域110的漫射、反射、镜面反射和/或其他成像属性,光线142可以被目标区域110反射。反射的光被建模为示例光线144,其朝向成像单元120被反射回,其中,在成像单元120处,光线144被普通照明检测器134检测。入射点115可以是成像期间特别感兴趣的,因为成像单元120以及更具体地普通照明器132和普通照明检测器134位于入射点115处的表面法线大约附近或上方。当入射点115具有高镜面反射时,如,由于入射点115处的水分,普通照明检测器134可以检测高水平的光和/或可以变得饱和。结果,入射点115可以在目标区域110的图像上表现为亮斑,其由成像单元120取得。通过监测这些图像并寻找高强度和/或饱和的区域,成像单元120和/或如处理单元150的系统可以检测目标区域110内的可能高的镜面反射区域。成像单元120进一步包括荧光成像元件。荧光触发照明器136可以发射一种或更多种波长的光,如由示例光线146所示,光线146被示为在入射点115处到达目本文档来自技高网
...
<a href="http://www.xjishu.com/zhuanli/05/201580021291.html" title="用于镜面反射检测和减少的系统和方法原文来自X技术">用于镜面反射检测和减少的系统和方法</a>

【技术保护点】
一种成像系统,包括:处理单元,其包括一个或更多个处理器;和成像单元,其耦合至所述处理单元并包括:用于提供目标区域的照明的一个或更多个第一照明器;用于检测所述照明的反射的一个或更多个第一检测器;用于触发一种或更多种荧光材料在所述目标区域中发荧光的一个或更多个第二照明器;和用于检测所述荧光材料的发荧光的一个或更多个第二检测器;其中所述处理单元被配置为:从所述第一检测器接收第一图像,所述第一图像包括检测到的反射;确定所述第一图像中的一个或更多个高镜面反射区域;遮住所述第一图像中的所述高镜面反射区域;以及基于遮住的第一图像和检测到的荧光生成合成图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.27 US 61/945,6601.一种成像系统,包括:处理单元,其包括一个或更多个处理器;和成像单元,其耦合至所述处理单元并包括:用于提供目标区域的照明的一个或更多个第一照明器;用于检测所述照明的反射的一个或更多个第一检测器;用于触发一种或更多种荧光材料在所述目标区域中发荧光的一个或更多个第二照明器;和用于检测所述荧光材料的发荧光的一个或更多个第二检测器;其中所述处理单元被配置为:从所述第一检测器接收第一图像,所述第一图像包括检测到的反射;确定所述第一图像中的一个或更多个高镜面反射区域;遮住所述第一图像中的所述高镜面反射区域;以及基于遮住的第一图像和检测到的荧光生成合成图像。2.根据权利要求1所述的成像系统,其中所述处理单元被进一步配置为通过替代所述高镜面反射区域中的默认颜色遮住所述第一图像。3.根据权利要求1所述的成像系统,其中所述处理单元被进一步配置为将与所述高镜面反射区域相关联的一个或更多个可视高亮添加到所述合成图像。4.根据权利要求4所述的成像系统,其中所述可视高亮中的每个选自包括假彩色、图案、闪烁、箭头和标记的组。5.根据权利要求1所述的成像系统,其中所述处理单元被进一步配置为:从所述第二检测器接收第二图像,所述第二图像包括检测到的发荧光;以及通过混合所述第一图像和所述第二图像生成所述合成图像。6.根据权利要求5所述的成像系统,其中所述混合包括阿尔法混合。7.根据权利要求1所述的成像系统,其中所述处理单元被进一步配置为基于所述高镜面反射区域提供一个或更多个几何形状调整提示。8.根据权利要求7所述的成像系统,其中所述几何形状调整提示中的每个选自包括音频提示、视觉线索、箭头、应用到操作员输入控件的反馈和应用到运动规划算法的反馈的组。9.根据权利要求1所述的成像系统,其中:所述一个或更多个第一照明器生成多个波长的照明;并且所述高镜面反射区域中的每个包括处于所述多个波长中的每个的高镜面反射。10.根据权利要求1所述的成像系统,其中所述处理单元被进一步配置为基于所述第一图像的饱和度水平确定其中所述第一图像的强度超过阈值的所述高镜面反射区域。11.根据权利要求1所述的成像系统,其中所述照明包括所述目标区域的普通照明。12.根据权利要求1所述的成像系统,其中所述照明处在可见光谱中。13.根据权利要求1所述的成像系统,其中所述第二照明器提供近红外光谱中的照明。14.根据权利要求1所述的成像系统,其中所述第二检测器检测可见光谱中的所述发荧光。15.根据权利要求1所述的成像系统,其中所述第二检测器检测近红外光谱中的所述发荧光。16.根据权利要求1所述的成像系统,其中所述处理单元被进一步配置为对所述第一图像执行直方图均衡。17.根据权利要求1所述的成像系统,其中所述第一照明器和所述第二照明器是一个或更多个相同的照明器。18.根据权利要求1所述的成像系统,其中所述第一检测器和所述第二检测器是一个或更多个相同的检测器。19.根据权利要求1所述的成像系统,其中所述处理单元被进一步配置为:从所述第一检测器接收第二图像,所述第二图像基于的成像几何形状不同于所述第一图像的成像几何形状;基于所述第一图像和所述第二图像之间的差异估计所述目标区域中的表面法线;以及基于所估计的表面法线提供一个或更多个移开提示。20.根据权利要求19所述的成像系统,其中所述移开提示中的每个选自包括音频提示、视觉线索、箭头、应用到操作员输入控件的反馈和应用到运动规划算法的反馈的组。21.根据权利要求19所述的成像系统,其中所述移开提示中的至少一个包括提供移开点至运动规划系统,所述移开点由所述表面法线指向。22.根据权利要求21所述的成像系统,其中所述移开点基于所述成像单元的工作距离位于所述表面法线上方的一高度处。23.根据权利要求21所述的成像系统,其中所述移开点位于所述成像单元附近。24.根据权利要求19所述的成像系统,其中所述移开提示中的至少一个包括提供移开线至运动规划系统,所述移开线与所述表面法线共线。25.根据权利要求1所述的成像系统,其中所述处理单元被进一步配置为:从所述第一检测器接收第二图像,所述第二图像基于的成像几何形状不同于所述第一图像的成像几何形状;确定所述第二图像中、对应于所述第一图像中的所述高镜面反射区域的一个或更多个替换区域,对应的替换区域中的每个与所述高镜面反射区域相比具有较低镜面反射;用所述替换区域替换所述第一图像中的所述高镜面反射区域;以及基于所述第一图像,利用所述替换区域和检测到的荧光,生成所述合成图像。26.一种成像的方法,所述方法包括:使用成像单元发射普通照明到目标区域上;使用所述成像单元检测所述普通照明的第一反射;基于检测到的第一反射形成第一图像;确定所述第一图像中的一个或更多个高镜面反射区域;遮住所述第一图像中的所述高镜面反射区域;使用所述成像单元发射荧光触发照明到所述目标区域上;使用所述成像单元检测所述目标区域中的一种或更多种荧光材料的荧光;以及基于遮住的第一图像和检测到的荧光生成合成图像。27.根据权利要求26所述的方法,进一步包括:基于检测到的荧光形成第二图像;以及混合所述第一图像和所述第二图像以形成所述合成图像。28.根据权利要求26所述的方法,进一步包括:基于所述高镜面反射区域提供一个或更多个几何形状调整...

【专利技术属性】
技术研发人员:M·阿兹安J·佐尔格
申请(专利权)人:直观外科手术操作公司
类型:发明
国别省市:美国;US

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1