一种成像系统及成像方法技术方案

本发明专利技术提供了一种成像系统及成像方法，采用白光和红外光同时照射携带荧光团的样品，白光被反射从而形成第一信号光，荧光团被激发从而形成第二信号光，RGBIR图像传感模块根据所述第一信号光和所述第二信号光得到所述样品的第一RGBIR图像信号，获取第一RGBIR图像信号只需要进行一次拍摄，极大地降低了获取同样数据所需要的数据量，减轻了对系统传输带宽的要求，有效提高了曝光调节时间，可获得更好的图像噪声抑制，并且对RGBIR图像传感模块的曝光频率要求较低，可以使用价格低廉的滚动快门图像传感器，降低了成本。

【技术实现步骤摘要】
一种成像系统及成像方法
本专利技术涉及成像系统
，尤其涉及一种成像系统及成像方法。
技术介绍
近年来，在临床环境下手术移除肿瘤期间，使用红外(IR)染料标记组织(诸如肿瘤和血管)以形成荧光团的方法已被关注。红外染料被认为是优异的用于标记组织的标签染料，采用这些染料标记组织并用于例如临床操作室环境中，需要采用对IR敏感的成像系统(例如CCD图像传感器)在交替使用红外光照明和可见光照明的情况下分别采集红外图像信号和可见光图像信号，并且将红外图像信号叠加在可见光图像信号上以在操作时为外科医生提供对比，使外科医生能够区分正常组织和标记组织。但是采用这种方法需要将图像传感器的曝光时间与光源(包括红外光光源和可见光光源)的开关时间同步，需要精确的同步装置，并且，为得到一个复合帧需拍摄多帧图像，为保证画面的连续性，需要以非常高的帧率获得图像，会导致数据传输带宽骤增，并且曝光时间受限，不利于噪声抑制，系统复杂，要求高，成本必然也高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种成像系统及成像方法，能够在同一时间获取包含可见光图像信息和红外光图像信息的RGBIR图像信号，极大地降低了数据量，减轻了对系统传输带宽的要求。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种成像系统，包括光源模块、第一光路、第二光路、第三光路及RGBIR图像传感模块，所述光源包括可见光光源及红外光光源；所述可见光光源发出的白光沿着所述第一光路照射至一携带荧光团的样品上并被反射形成第一信号光，所述红外光光源发出的红外光沿着所述第二光路照射至所述样品上，所述样品的荧光团被激发以形成第二信号光，所述第一信号光和所述第二信号光同时沿着所述第三光路照射至所述RGBIR图像传感模块，所述RGBIR图像传感模块根据所述第一信号光和所述第二信号光得到所述样品的第一RGBIR图像信号。可选的，所述成像系统还包括图像处理模块，所述图像处理模块包括依次连接的接收单元、插值单元、去分量单元、图像合并单元及输出单元；所述接收单元连接所述RGBIR图像传感模块以接收所述第一RGBIR图像信号；所述插值单元通过内插法对所述第一RGBIR图像信号进行插值以得到全分量图像信号；所述去分量单元将所述全分量图像信号分离为第一RGB图像信号和第一IR图像信号，并将所述第一RGB图像信号中每个像素点上的受IR影响的成分去除以得到第二RGB图像信号；所述图像合并单元将所述第一IR图像信号进行伪色处理后与所述第二RGB图像信号合并以得到第二RGBIR图像信号；所述输出单元将所述第二RGBIR图像信号输出。可选的，所述输出单元以一设定频率输出所述第二RGBIR图像信号的连续图像帧。可选的，所述第二光路和所述第三光路的交界处设置有一陷波分束单元，所述陷波分束单元将所述红外光光源发出的红外光反射至所述样品上，并透射所述第一信号光和第二信号光。可选的，所述陷波分束单元与所述RGBIR图像传感模块之间的所述第三光路上还设置有滤波单元，所述滤波单元使得第一波段和第二波段的光线进入所述RGBIR图像传感模块，所述第一信号光处于所述第一波段，所述第二信号光处于第二波段。可选的，所述第二信号光的波长较所述红外光光源发出的红外光的波长更长，且所述红外光光源发出的红外光的波长处于所述第二波段之外。可选的，所述RGBIR图像传感模块为RGBIR图像传感器。本专利技术还提供了一种成像方法，包括：一白光和红外光分别沿着第一光路和第二光路同时照射至一携带荧光团的样品上，所述白光被反射以形成第一信号光，所述样品的荧光团被激发以形成第二信号光；根据所述第一信号光和所述第二信号光得到所述样品的第一RGBIR图像信号。可选的，所述成像方法还包括：通过内插法对所述第一RGBIR图像信号进行插值以补全每个像素点上缺失的像素值，以得到全分量图像信号；将所述全分量图像信号分离为第一RGB图像信号和第一IR图像信号；将所述第一RGB图像信号中每个像素点上的受IR影响的成分去除以得到第二RGB图像信号；将所述第一IR图像信号进行伪色处理后与所述第二RGB图像信号合并以得到第二RGBIR图像信号。可选的，通过以下公式将所述第一RGB图像信号中每个像素点上的受IR影响的成分去除：R’＝R-Cr(R,IR)；G’＝G-Cg(G,IR)；B’＝B-Cb(B,IR)；其中，R’、G’及B’分别为所述第二RGB图像信号中任一像素点的R值、G值及B值，R、G及B分别为所述第一RGB图像信号中对应像素点的R值、G值及B值，Cr(R,IR)、Cg(G,IR)及Cb(B,IR)分别为R像素、G像素及B像素对应的红外校正参数。可选的，将所述第一IR图像信号进行伪色处理后与所述第二RGB图像信号合并以得到所述第二RGBIR图像信号的步骤包括：将所述第一IR图像信号中每个像素点的IR值按照以下设定映射关系映射至一组RGB值中进行伪色处理，以得到IR伪色图像信号；(Rir，Gir，Bir)＝(fr(IR),fg(IR),fb(IR))；将所述IR伪色图像信号与所述第二RGB图像信号按照以下公式合并以得到所述第二RGBIR图像信号：Rfin＝Wr(R’，Rir)R’+(1-Wr(R’，Rir))Rir；Gfin＝Wg(G’，Gir)G’+(1-Wg(G’，Gir))Gir；Bfin＝Wb(B’，Bir)B’+(1-Wb(B’，Bir))Bir；其中，Rfin、Gfin及Bfin分别为所述第二RGBIR图像信号的中任一像素点的R值、G值及B值；Rir、Gir及Bir分别为所述IR伪色图像信号中对应像素点的R值、G值及B值；fr(IR)、fg(IR)及fb(IR)分别为所述第一IR图像信号中任一像素点的IR值到对应所述IR伪色图像信号上像素点的R值、G值及B值的映射函数；Wr(R’，Rir)、Wg(G’，Gir)及Wb(B’，Bir)分别为R像素、G像素及B像素的权重。在本专利技术提供的成像系统及成像方法中，采用白光和红外光同时照射携带荧光团的样品，白光被反射从而形成第一信号光，荧光团被激发从而形成第二信号光，RGBIR图像传感模块根据所述第一信号光和所述第二信号光得到所述样品的第一RGBIR图像信号，获取第一RGBIR图像信号只需要进行一次拍摄，极大地降低了获取同样数据所需要的数据量，减轻了对系统传输带宽的要求，有效提高了曝光调节时间，可获得更好的图像噪声抑制，并且对RGBIR图像传感模块的曝光频率要求较低，可以使用价格低廉的滚动快门图像传感器，降低了成本。附图说明图1为本专利技术实施例提供的成像系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种典型的RGBIR图像传感器的量化响应曲线；图3为本专利技术实施例提供的RGBIR图像传感器的像素排列方式；图4为本专利技术实施例提供的成像方法的流程图；其中，附图标记为：11-可见光光源；12-红外光光源；2-RGBIR图像传感模块；3-样品；4-陷波分束单元；5-滤波单元；K1第一光路；K2-第二光路；K3-第三光路；6-光学镜头。具体实施方式下面将结合示意图对本专利技术的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。请参本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种成像系统，其特征在于，所述成像系统包括光源模块、第一光路、第二光路、第三光路及RGBIR图像传感模块，所述光源包括可见光光源及红外光光源；所述可见光光源发出的白光沿着所述第一光路照射至一携带荧光团的样品上并被反射形成第一信号光，所述红外光光源发出的红外光沿着所述第二光路照射至所述样品上，所述样品的荧光团被激发以形成第二信号光，所述第一信号光和所述第二信号光同时沿着所述第三光路照射至所述RGBIR图像传感模块，所述RGBIR图像传感模块根据所述第一信号光和所述第二信号光得到所述样品的第一RGBIR图像信号。

【技术特征摘要】
1.一种成像系统，其特征在于，所述成像系统包括光源模块、第一光路、第二光路、第三光路及RGBIR图像传感模块，所述光源包括可见光光源及红外光光源；所述可见光光源发出的白光沿着所述第一光路照射至一携带荧光团的样品上并被反射形成第一信号光，所述红外光光源发出的红外光沿着所述第二光路照射至所述样品上，所述样品的荧光团被激发以形成第二信号光，所述第一信号光和所述第二信号光同时沿着所述第三光路照射至所述RGBIR图像传感模块，所述RGBIR图像传感模块根据所述第一信号光和所述第二信号光得到所述样品的第一RGBIR图像信号。2.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述成像系统还包括图像处理模块，所述图像处理模块包括依次连接的接收单元、插值单元、去分量单元、图像合并单元及输出单元；所述接收单元连接所述RGBIR图像传感模块以接收所述第一RGBIR图像信号；所述插值单元通过内插法对所述第一RGBIR图像信号进行插值以得到全分量图像信号；所述去分量单元将所述全分量图像信号分离为第一RGB图像信号和第一IR图像信号，并将所述第一RGB图像信号中每个像素点上的受IR影响的成分去除以得到第二RGB图像信号；所述图像合并单元将所述第一IR图像信号进行伪色处理后与所述第二RGB图像信号合并以得到第二RGBIR图像信号；所述输出单元将所述第二RGBIR图像信号输出。3.根据权利要求2所述的成像系统，其特征在于，所述输出单元以一设定频率输出所述第二RGBIR图像信号的连续图像帧。4.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述第二光路和所述第三光路的交界处设置有一陷波分束单元，所述陷波分束单元将所述红外光光源发出的红外光反射至所述样品上，并透射所述第一信号光和第二信号光。5.根据权利要求4所述的成像系统，其特征在于，所述陷波分束单元与所述RGBIR图像传感模块之间的所述第三光路上还设置有滤波单元，所述滤波单元使得第一波段和第二波段的光线进入所述RGBIR图像传感模块，所述第一信号光处于所述第一波段，所述第二信号光处于第二波段。6.根据权利要求5所述的成像系统，其特征在于，所述第二信号光的波长较所述红外光光源发出的红外光的波长更长，且所述红外光光源发出的红外光的波长处于所述第二波段之外。7.根据权利要求1-6中任一项所述的成像系统，其特征在于，所述RGBIR图像传感模块为RGBIR图像传感器。8.一种成像方法，其特征在于，所述成像方法包括：一白光和红外光分别沿着第一光路和第二光路同时照射至一携带荧光团...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨松岸，汤晓莉，
申请(专利权)人：豪威科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31