用于内窥镜成像的图像重新取向的系统和方法技术方案

一种用于医学成像的方法，所述方法包括在摄像机组合件处接收来自场景的光，所述摄像机组合件包括至少一个反射光学元件和成像传感器组合件；经由至少一个反射光学元件将由摄像机组合件从场景接收的光朝向成像传感器组合件反射，其中，反射所述光使得场景在成像传感器组合件处进行倒转和反转中的至少一种；利用至少一个聚焦光学元件将反射光聚焦到成像传感器组合件上；将从来自成像传感器组合件的聚焦光生成的图像数据发送到摄像机控制器；以及由摄像机控制器从由成像传感器组合件生成的数据生成场景的无倒转和无反转图像。数据生成场景的无倒转和无反转图像。数据生成场景的无倒转和无反转图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于内窥镜成像的图像重新取向的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用本申请要求2019年11月1日提交的美国临时申请第62/929,349号的权益，其全部内容通过引用结合到本文中。


[0002]本专利技术总体上涉及医学成像，并且更具体地涉及内窥镜成像。

技术介绍

[0003]内窥镜摄像机系统通常包括连接到摄像机控制单元(CCU)的摄像头。CCU处理来自摄像机的图像传感器的输入图像数据，然后输出图像数据用于显示。通常，摄像头具有附接或安装到摄像头的耦合器组合件。耦合器将内窥镜安装到摄像头上，用于在微创手术过程期间身体内部的可视化。
[0004]摄像头和耦合器可以针对各种外科专业或过程而不同。因此，摄像头和耦合器可以是专用的，具有不同的形式和功能。这种专业化的一个示例是用于泌尿学和/或ENT的摄像头。耦合器的连接到内窥镜的一端相对于摄像头中的成像传感器的图像感测平面以直角定向。然后，由内窥镜提供的图像平面有效地定向成与成像传感器的图像感测平面成直角(即，90
°
)。由于图像平面的这种取向，耦合器通常包括将图像光重新定向90
°
的光学组件。
[0005]通常，反射组件用于使光重新定向90
°
。各种棱镜已经用于这个目的，包括五棱镜和阿米西屋脊棱镜。五棱镜是利用这些表面中的两个表面将光束在棱镜内部反射两次的五面反射棱镜。五棱镜允许图像被反射并透射通过该棱镜，而不倒转或不反转图像(即，没有图像翻转)。屋脊棱镜是三角形反射棱镜，其在棱镜的长边上包括“屋脊”部分。图像从形成棱镜“屋脊”的两个成角度的表面反射，导致图像的反转(横向翻转)。另外，由于棱镜的45
°
长边缘，图像在其穿过棱镜时也倒转(垂直翻转)。图像的反转和倒转的组合最终会导致图像旋转180
°
。这简化了摄像机解释数据的要求，因为摄像机传感器可以被倒置(从法线旋转180
°
)安装以匹配倒置棱镜图像。
[0006]与五棱镜和屋脊棱镜相关的重复反射和光学路径长度的增加能够降低图像质量。此外，必须使制造公差最小化，以便精确地反射图像。

技术实现思路

[0007]根据一些实施例，系统和方法可以包括摄像机控制器，其可以检测连接的内窥摄像头的配置并且控制摄像头和/或数字地处理从摄像头接收的图像数据以生成其中场景被正确取向的图像，即使当场景被错误地定向为由摄像头的一个或多个成像传感器接收时。根据一些实施例，摄像机控制器控制摄像头和/或数字地处理图像数据以相对于其在摄像头处的取向改变场景取向的能力使得能够实现具有直角棱镜的直角摄像头，在直角棱镜中光经由单次反射被重新定向90
°
，这可以改进图像质量并且可以降低制造成本。
[0008]根据一些实施例，摄像机控制器可以经由存储在摄像头中和/或将摄像头连接到
摄像机控制器的线缆中的数据来检测摄像机的配置。该配置数据可以指示摄像头是直角摄像头。根据一些实施例，基于摄像机头配置信息，摄像机控制器可以指示摄像机头以反转顺序读取成像传感器像素，使得场景相对于它如何被一个或多个成像传感器接收而翻转，这可以校正由摄像机头内的单次反射引起的场景的翻转。在其他实施例中，摄像机控制器可以通过例如反转每个图像内的像素的顺序以翻转场景来数字地处理图像数据。
[0009]根据一些实施例，摄像头可以配置有用于检测摄像头的取向的一个或多个传感器，并且摄像机控制器可以控制摄像头和/或处理从摄像头接收的图像数据，以在摄像头被上下翻转时将场景维持在正确(相对于用户的期望)的取向上。这可以为用户提供将摄像头上下翻转的能力，以便在手术期间改进内窥镜摄像组合件的操作，而不使场景在显示器上上下翻转。
[0010]根据一些实施例，一种医学成像系统包括摄像机组合件，所述摄像机组合件包括：成像传感器组合件，包括用于对场景成像的至少一个成像传感器；至少一个聚焦光学元件，用于将光聚焦到所述成像传感器组合件上；至少一个反射光学元件，用于将由所述摄像机组合件从所述场景接收的光朝向所述至少一个聚焦光学元件反射，其中，反射所述光使所述场景在所述成像传感器组合件处进行倒转和反转中的至少一种；以及摄像机控制器，其被配置成基于从成像传感器接收的图像数据生成场景的无反转和无倒转图像。
[0011]在这些实施例的任一个中，所述摄像机控制器可以被配置成控制所述摄像机组合件，使得相对于所述至少一个成像传感器的至少一个维度反转地从所述至少一个成像传感器读取数据。
[0012]在这些实施例的任一个中，摄像机控制器可以被配置成对从成像传感器接收的图像数据重新排序以生成场景的图像。
[0013]在这些实施例的任一个中，摄像机控制器可以被配置成基于存储在摄像机组合件中的摄像机组合件配置数据来检测摄像机组合件的配置，并且基于摄像机组合件配置数据来生成场景的图像。
[0014]在这些实施例的任一个中，摄像机控制器可以经由线缆连接到包括成像传感器组合件的摄像头，并且摄像机组合件配置数据可以存储在线缆中或摄像头中。
[0015]在这些实施例的任一个中，所述一个或多个反射光学元件可被配置成倒转所述场景。
[0016]在这些实施例的任一个中，成像传感器组合件可以被配置成使得至少一个成像传感器接收反转的场景。
[0017]在这些实施例的任一个中，一个或多个反射光学元件可被配置成仅反射光一次。
[0018]在这些实施例的任一个中，一个或多个反射光学元件可以包括直角棱镜。
[0019]在这些实施例的任一个中，摄像机组合件可以被配置成用于将瞄准镜（scope）安装在相对于至少一个聚焦光学元件的光轴的直角取向处。
[0020]在这些实施例的任一个中，摄像头可以包括成像传感器组合件，并且内窥镜可以可移除地安装到摄像头。
[0021]在这些实施例的任一个中，当内窥镜安装到摄像机组合件时，内窥镜的光轴可以垂直于至少一个聚焦光学元件的光轴。
[0022]在这些实施例的任一个中，一个或多个反射光学元件可被配置成以直角反射光。
[0023]在这些实施例的任一个中，一个或多个反射光学元件可被配置成以在80
°
至100
°
的范围内的角度反射光。
[0024]在这些实施例的任一个中，成像传感器组合件可以包括用于将聚焦光反射到至少一个成像传感器的至少一个棱镜。
[0025]根据一些实施例，一种用于医学成像的方法包括在摄像机组合件处接收来自场景的光，所述摄像机组合件包括至少一个反射光学元件和成像传感器组合件；经由所述至少一个反射光学元件将由所述摄像机组合件从所述场景接收的光朝向所述成像传感器组合件反射，其中，反射所述光使所述场景在所述成像传感器组合件处进行倒转和反转中的至少一种；利用至少一个聚焦光学元件将所述反射光聚焦到所述成像传感器组合件上；将从来自所述成像传感器组合件的所述聚焦光生成的图像数据发送到摄像机控制器；以及，由摄像机控制器从由成像传感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种医学成像系统，包括：摄像机组合件，包括：成像传感器组合件，包括用于对场景成像的至少一个成像传感器；至少一个聚焦光学元件，用于将光聚焦到所述成像传感器组合件上；至少一个反射光学元件，用于将由所述摄像机组合件从所述场景接收的光朝向所述至少一个聚焦光学元件反射，其中，反射所述光使所述场景在所述成像传感器组合件处进行倒转和反转中的至少一种；以及摄像机控制器，被配置成基于从所述成像传感器接收的图像数据来生成所述场景的无倒转和无反转图像。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述摄像机控制器被配置成控制所述摄像机组合件，使得相对于所述至少一个成像传感器的至少一个维度反转地从所述至少一个成像传感器读取数据。3.根据权利要求1或权利要求2所述的系统，其中，所述摄像机控制器被配置成对从所述成像传感器接收的图像数据重新排序以生成所述场景的图像。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的系统，其中，所述摄像机控制器被配置成基于存储在所述摄像机组合件中的摄像机组合件配置数据来检测所述摄像机组合件的配置，并且基于所述摄像机组合件配置数据来生成所述场景的图像。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述摄像机控制器经由线缆连接到包括所述成像传感器组合件的摄像头，并且所述摄像机组合件配置数据被存储在所述线缆中或所述摄像头中。6.根据权利要求1
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5中任一项所述的系统，其中，所述一个或多个反射光学元件被配置成倒转所述场景。7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述成像传感器组合件被配置成使得所述至少一个成像传感器接收反转的场景。8.根据权利要求1
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7中任一项所述的系统，其中，所述一个或多个反射光学元件被配置成仅反射所述光一次。9.根据权利要求1
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8中任一项所述的系统，其中，所述一个或多个反射光学元件包括直角棱镜。10.根据权利要求1
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9中任一项所述的系统，其中，所述摄像机组合件被配置用于将瞄准镜安装在相对于所述至少一个聚焦光学元件的光轴的直角取向处。11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述摄像头包括所述成像传感器组合件，并且所述内窥镜可移除地安装到所述摄像头。12.根据权利要求10或权利要求11所述的系统，其中，当所述瞄准镜被安装到所述摄像机组合件时，所述瞄准镜的光轴垂直于所述至少一个聚焦光学元件的光轴。13.根据权利要求1
‑
12中任一项所述的系统，其中，所述一个或多个反射光学元件被配置成以直角反射光。14.根据权利要求1
‑
13中任一项所述的系统，其中，所述一个或多个反射光学元件被配置成以在从80
°
至100
°
的范围内的角度反射光。15.根据权利要求1
‑
14中任一项所述的系统，其中，所述成像传感器组合件包括用于将
所述聚焦光反射到所述至少一个成像传感器的至少一个棱镜。16.一种用于医学成像的方法，所述方法包括：在摄像机组合件处接收来自场景的光，所述摄像机组合件包括至少一个反射光学元件和成像传感器组合件；经由所述至少一个反射光学元件将由所述摄像机组合件从所述场景接收的光朝向所述成像传感器组合件反射，其中，反射所述光使所述场景在所述成像传感器组合件处进行倒转和反转中的至少一种；利用至少一个聚焦光学元件将所述反射光聚焦到所述成像传感器组合件上；将从来自所述成像传感器组合件的所述聚焦光生成的图像数据发送到摄像机控制器；以及由所述摄像机控制器从由所述成像传感器组合件生成的数据生成所述场景的无倒转和无反转图像。17.根据权利要求16所述的方法，还包括在所述摄像机控制器处接收摄像机配置数据，并且基于所述摄像机配置数据指示所述场景在所述成像传感器组合件处的不正确取向来生成所述场景的正确取向的图像。18.根据权利要求16或权利要求17所述的方法，包括相对于所述成像传感器组合件的至少一个成像传感器的至少一个维度反转地从所述至少一个成像传感器读取数据。19.根据权利要求16
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18中任一项所述的方法，包括对从所述成像传感器接收的图像数据进行重新排序以生成所述场景的图像。20.根据权利要求16
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19中任一项所述的方法，包括基于存储在所述摄像机组合件中的摄像机组合件配置数据来检测所述摄像机组合件的配置，并且基于所述摄像机组合件配置数据来生成所述场景的图像。21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述摄像机控制器经由线缆连接到包括所述成像传感器组合件的摄像头，并且所述摄像机组合件配置数据被存储在所述线缆中或所述摄像头中。22.根据权利要求16
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21中任一项所述的方法，其中，所述一个或多个反射光学元件倒转所述场景。23.根据权利要求22所述的方法，包括在所述成像传感器组合件处接收反转的场景。24.根据权利要求16
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23中任一项所述的方法，其中，所述一个或多个反射光学元件被配置成仅反射所述光一次。25.根据权利要求16
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24中任一项所述的方法，其中，所述一个或多个反射光学元件包括直角棱镜。26.根据权利要求16
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25中任一项所述的方法，其中，所述摄像机组合件被配置成用于相对于所述至少一个聚焦光学元件的光轴以直角取向安装瞄准镜。27.根据权利要求26所述的方法，其中，摄像头包括所述成像传感器组合件，并且所述内窥镜可移除地安装到所述摄像头上。28.根据权利要求26或权利要求27所述的方法，其中，当所述瞄准镜被安装到所述摄像机组合件时，所述瞄准镜的光轴垂直于所述至少一个聚焦光学元件的光轴。29.根据权利要求16
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28中任一项所述的方法，其中，所述一个或多个反射光学元件被
配置成以直角反射光。30.根据权利要求16
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29中任一项所述的方法，其中，所述一个或多个反射光学元件被配置成以在从80
°
至100
°
的范围内的角度反射光。31.根据权利要求16
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30中任一项所述的方法，其中，所述成像传感器组合件包括至少一个棱镜，所述至少一个棱镜用于将所述聚焦光反射到所述至少一个成像传感器。32.一种用于医学成像的方法，所述方法包括：经由摄像机控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：史赛克公司，
类型：发明
国别省市：