一种曝光反馈型荧光导航内窥镜系统及探测信号调整方法技术方案

本发明专利技术公开了一种曝光反馈型荧光导航内窥镜系统及探测信号调整方法，通过读取白光相机的曝光参数，即可获得中性密度渐变滤光片的角度参数，荧光信号调整模块生成控制指令，控制调整中性密度渐变滤光片的角度，使得在内窥镜到被观察组织的不同距离下，荧光相机输出的荧光图像的荧光亮度值保持一致，避免由于距离问题产生的荧光强弱变化影响判断。

An Exposure Feedback Fluorescent Navigation Endoscope System and the Adjustment Method of Detection Signal

The invention discloses an exposure feedback fluorescent navigation endoscope system and a method for adjusting the detection signal. By reading the exposure parameters of the white light camera, the angle parameters of the neutral density gradient filter can be obtained. The fluorescence signal adjusting module generates control instructions to control and adjust the angle of the neutral density gradient filter so that at different distances from the endoscope to the observed organization. The fluorescence brightness values of fluorescent images output by fluorescent cameras are consistent to avoid the influence of fluorescence intensity changes due to distance problems.

【技术实现步骤摘要】
一种曝光反馈型荧光导航内窥镜系统及探测信号调整方法
本专利技术涉及光学成像领域，尤其涉及的是一种曝光反馈型荧光导航内窥镜系统及探测信号调整方法。
技术介绍
荧光造影剂被广泛应用于术中淋巴标记、肿瘤边界标定、血管造影和胆管造影等等。为直观显示荧光位置，目前荧光导航图像系统在分别获取白光图像和荧光图像后，通过算法提取荧光信号并标记于白光图像上，获得具备合成效果的终端图像。内窥镜在不同工作距离下，照射到目标组织的光面积不同，激发造影剂的激发光密度有所改变，导致荧光信号源强度有所变化，需要信号探测方有所调整才能保持终端输出荧光图像保持恒定不闪烁。目前，荧光导航内窥镜产品主要通过单相机分时成像和双相机分光成像实现。(1)单相机分时成像通过控制白光和激发光前后帧依次频闪，照明观察区域，从而依次获取白光图和荧光图，通过算法合成输出带有荧光标记的白光图。由于相机曝光参数根据收集的光强进行调节，而该系统中组织反射回来的白光光强相较于荧光占主导，靠近组织时白光反射光强，相机曝光参数低，反之远离组织相机曝光参数高。该信号探测调整方法使得不同距离观察荧光时，虽然近距离成像照射到目标的激发光密度比远距离强，荧光图像灰度值仍保持一致，不会忽亮忽暗。但该方案存在明显缺点，如：白光和荧光错时成像，存在时间差，导致拖影；成像帧率低，不够流畅等。(2)双相机分光系统将白光和荧光分开感光，通过算法合成，解决单相机分时成像存在的缺陷，但由于荧光相机仅接收到内窥镜收集到的荧光信号，根据当前荧光强度调节曝光参数，导致靠近组织观察荧光较弱的成像对象时，相机曝光参数自动调高，荧光图像的灰度值提升；而远离组织观察时，照射到成像对象的激发光较弱，相机曝光参数无法再大幅度提高，荧光图像的灰度值下降；这使得荧光图像忽亮忽暗，影响医生判断。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种曝光反馈型荧光导航内窥镜系统及探测信号调整方法，旨在解决现有的双相机分光内窥镜系统输出的荧光信号随工作距离变化闪烁，不能满足使用要求得问题。本专利技术的技术方案如下：一种曝光反馈型荧光导航内窥镜系统，其中，包括光源，导光束，内窥镜，滤波片，透镜，二向色分光镜，白光相机，荧光信号调整装置，荧光相机，白光相机控制模块，荧光信号调整模块；所述白光相机控制模块与白光相机连接，荧光信号调整模块与荧光信号调整装置连接，白光相机控制模块和荧光信号调整模块连接；所述光源发出激发光和白光，激发光和白光通过导光束传输并耦合到内窥镜中；白光和激发光从内窥镜前端出射并到达被观察组织，由被观察组织反射的激发光、可见光和荧光由内窥镜收集；激发光被滤波片过滤掉，荧光和可见光透过滤波片由镜头聚焦；可见光透过二向色分光镜，成像于白光相机；荧光由二向色分光镜反射，通过荧光信号调整装置，由荧光相机所探测；白光相机控制模块根据白光相机的图像计算白光相机的曝光参数，并生成控制指令，将指令传输到白光相机控制其曝光，白光相机控制模块同时将白光相机的曝光参数传输到荧光信号调整模块；荧光信号调整模块接收白光相机的曝光参数，根据白光相机的曝光参数和荧光信号调整装置的信号相关关系进行换算，获得荧光信号调整装置的位置设置参数，生成控制指令，调整荧光信号调整装置的位置，使得内窥镜前端面距离被观察组织在不同工作距离下，荧光相机输出的荧光图像的荧光亮度值保持一致。所述的曝光反馈型荧光导航内窥镜系统，其中，所述荧光信号调整装置采用中性密度渐变滤光片，调节中性密度渐变滤光片的角度，使得内窥镜前端面距离被观察组织在不同工作距离下，荧光相机输出的荧光图像的荧光亮度值保持一致。所述的曝光反馈型荧光导航内窥镜系统，其中，还包括角度调节驱动装置，所述中性密度渐变滤光片与角度调节驱动装置连接，中性密度渐变滤光片通过角度调节驱动装置进行角度调节，所述角度调节驱动装置与荧光信号调整模块连接；荧光信号调整模块接收白光相机的曝光参数，根据白光相机的曝光参数和中性密度渐变滤光片的信号相关关系进行换算，获得中性密度渐变滤光片的位置设置参数，生成控制指令，通过角度调节驱动装置调整中性密度渐变滤光片的位置，使得内窥镜前端面距离被观察组织在不同工作距离下，荧光相机输出的荧光图像的荧光亮度值保持一致。所述的曝光反馈型荧光导航内窥镜系统，其中，所述角度调节驱动装置采用电机。所述的曝光反馈型荧光导航内窥镜系统，其中，所述中性密度渐变滤光片采用圆形的中性密度渐变滤光片，圆形的中性密度渐变滤光片通过吸收和反射使得透过光密度线性衰减，光密度在0-270°的扇形内线性变化，通过旋转中性密度渐变滤光片改变其角度，调整透过光密度的衰减值。一种如上述任一项所述的曝光反馈型荧光导航内窥镜系统的探测信号调整方法，其中，具体包括以下步骤：步骤S1：所述光源发出激发光和白光，激发光和白光通过导光束传输并耦合到内窥镜中；步骤S2：白光和激发光从内窥镜前端出射并达到被观察组织，由被观察组织反射的激发光、可见光和荧光由内窥镜收集；步骤S3：激发光被滤波片过滤掉，荧光和可见光透过滤波片由镜头聚焦；步骤S4：可见光透过二向色分光镜，成像于白光相机；荧光由二向色分光镜反射，通过荧光信号调整装置，由荧光相机所探测；步骤S5：白光相机控制模块根据白光相机的图像计算白光相机的曝光参数，并生成控制指令，将指令传输到白光相机控制其曝光，白光相机控制模块同时将白光相机的曝光参数传输到荧光信号调整模块；步骤S6：荧光信号调整模块接收白光相机的曝光参数，根据白光相机的曝光参数和荧光信号调整装置的信号相关关系进行换算，获得荧光信号调整装置的位置设置参数，生成控制指令，调整荧光信号调整装置的位置，使得内窥镜前端面距离被观察组织在不同工作距离下，荧光相机输出的荧光图像的荧光亮度值保持一致。所述的曝光反馈型荧光导航内窥镜系统的探测信号调整方法，其中，所述荧光信号调整装置为中性密度渐变滤光片，调整中性密度渐变滤光片的角度，使荧光相机输出图像的荧光亮度值保持一致。所述的曝光反馈型荧光导航内窥镜系统的探测信号调整方法，其中，通过荧光信号调整模块控制电机驱动调整中性密度渐变滤光片的角度。所述的曝光反馈型荧光导航内窥镜系统的探测信号调整方法，其中，所述步骤S5-步骤S6的具体过程如下：设定内窥镜前端面与被观察组织之间的距离为D，通过选取不同的距离D，读取白光相机控制模块计算出的对应曝光参数，从而得到白光相机的曝光参数与距离D的关系；在不同距离D下，内窥镜对特定剂量的荧光溶液进行成像，通过调整中性密度渐变滤光片的角度W，在不同距离D下使得荧光信号获得不同程度的衰减，以使荧光相机输出的荧光图像灰度值保持一致，得到中性密度渐变滤光片的角度W和距离D的关系；最终得到白光相机的曝光参数和中性密度渐变滤光片角度W的关系，荧光信号调整模块通过读取白光相机的曝光参数，即可获得中性密度渐变滤光片的角度参数W，荧光信号调整模块将中性密度渐变滤光片的角度参数生成指令，控制中性密度渐变滤光片的角度调整，以控制荧光相机的荧光信号探测强度，使得在内窥镜到被观察组织的不同距离D下，荧光相机输出的荧光图像的荧光亮度值保持一致。所述的曝光反馈型荧光导航内窥镜系统的探测信号调整方法，其中，所述白光相机的曝光参数包括快门和增益。本专利技术的有益效果：本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种曝光反馈型荧光导航内窥镜系统，其特征在于，包括光源，导光束，内窥镜，滤波片，透镜，二向色分光镜，白光相机，荧光信号调整装置，荧光相机，白光相机控制模块，荧光信号调整模块；所述白光相机控制模块与白光相机连接，荧光信号调整模块与荧光信号调整装置连接，白光相机控制模块和荧光信号调整模块连接；所述光源发出激发光和白光，激发光和白光通过导光束传输并耦合到内窥镜中；白光和激发光从内窥镜前端出射并到达被观察组织，由被观察组织反射的激发光、可见光和荧光由内窥镜收集；激发光被滤波片过滤掉，荧光和可见光透过滤波片由镜头聚焦；可见光透过二向色分光镜，成像于白光相机；荧光由二向色分光镜反射，通过荧光信号调整装置，由荧光相机所探测；白光相机控制模块根据白光相机的图像计算白光相机的曝光参数，并生成控制指令，将指令传输到白光相机控制其曝光，白光相机控制模块同时将白光相机的曝光参数传输到荧光信号调整模块；荧光信号调整模块接收白光相机的曝光参数，根据白光相机的曝光参数和荧光信号调整装置的信号相关关系进行换算，获得荧光信号调整装置的位置设置参数，生成控制指令，调整荧光信号调整装置的位置，使得内窥镜前端面距离被观察组织在不同工作距离下，荧光相机输出的荧光图像的荧光亮度值保持一致。...

【技术特征摘要】
1.一种曝光反馈型荧光导航内窥镜系统，其特征在于，包括光源，导光束，内窥镜，滤波片，透镜，二向色分光镜，白光相机，荧光信号调整装置，荧光相机，白光相机控制模块，荧光信号调整模块；所述白光相机控制模块与白光相机连接，荧光信号调整模块与荧光信号调整装置连接，白光相机控制模块和荧光信号调整模块连接；所述光源发出激发光和白光，激发光和白光通过导光束传输并耦合到内窥镜中；白光和激发光从内窥镜前端出射并到达被观察组织，由被观察组织反射的激发光、可见光和荧光由内窥镜收集；激发光被滤波片过滤掉，荧光和可见光透过滤波片由镜头聚焦；可见光透过二向色分光镜，成像于白光相机；荧光由二向色分光镜反射，通过荧光信号调整装置，由荧光相机所探测；白光相机控制模块根据白光相机的图像计算白光相机的曝光参数，并生成控制指令，将指令传输到白光相机控制其曝光，白光相机控制模块同时将白光相机的曝光参数传输到荧光信号调整模块；荧光信号调整模块接收白光相机的曝光参数，根据白光相机的曝光参数和荧光信号调整装置的信号相关关系进行换算，获得荧光信号调整装置的位置设置参数，生成控制指令，调整荧光信号调整装置的位置，使得内窥镜前端面距离被观察组织在不同工作距离下，荧光相机输出的荧光图像的荧光亮度值保持一致。2.根据权利要求1所述的曝光反馈型荧光导航内窥镜系统，其特征在于，所述荧光信号调整装置采用中性密度渐变滤光片，调节中性密度渐变滤光片的角度，使得内窥镜前端面距离被观察组织在不同工作距离下，荧光相机输出的荧光图像的荧光亮度值保持一致。3.根据权利要求2所述的曝光反馈型荧光导航内窥镜系统，其特征在于，还包括角度调节驱动装置，所述中性密度渐变滤光片与角度调节驱动装置连接，中性密度渐变滤光片通过角度调节驱动装置进行角度调节，所述角度调节驱动装置与荧光信号调整模块连接；荧光信号调整模块接收白光相机的曝光参数，根据白光相机的曝光参数和中性密度渐变滤光片的信号相关关系进行换算，获得中性密度渐变滤光片的位置设置参数，生成控制指令，通过角度调节驱动装置调整中性密度渐变滤光片的位置，使得内窥镜前端面距离被观察组织在不同工作距离下，荧光相机输出的荧光图像的荧光亮度值保持一致。4.根据权利要求3所述的曝光反馈型荧光导航内窥镜系统，其特征在于，所述角度调节驱动装置采用电机。5.根据权利要求2所述的曝光反馈型荧光导航内窥镜系统，其特征在于，所述中性密度渐变滤光片采用圆形的中性密度渐变滤光片，圆形的中性密度渐变滤光片通过吸收和反射使得透过光密度线性衰减，光密度在0-270°的扇形内线性变化，通过旋转中性密度渐变滤光片改变其角度，调整透过光密度的衰减值。6.一种如权利要求1-5任...

【专利技术属性】
技术研发人员：李娜娜，顾兆泰，鲁昌涛，张浠，安昕，
申请(专利权)人：广东欧谱曼迪科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44