特征识别设备、成分识别系统及其校准和操作方法及介质技术方案

本申请涉及特征识别设备、成分识别系统及其校准和操作方法及介质。提供了用于校准成分识别系统的光学传感器系统的技术。在示例中，一种方法可以包括：在光学传感器系统的光学传感器处接收来自参考对象的光；确定波长范围内的光的第一光谱响应；确定光谱响应中与第一波长相对应的第一光谱强度是否违反第一阈值；调整光学传感器对于第一波长的曝光持续时间或增益，以校正该违反；以及针对范围内的多个波长进行重复。一旦校准，光学系统能够更有效地识别对象的成分，尤其是在用宽谱照明源照射这样的对象时，所述对象为诸如在例如内窥镜、腹腔镜或输尿管镜手术之类的医疗手术期间遇到的解剖对象。的解剖对象。的解剖对象。

【技术实现步骤摘要】
特征识别设备、成分识别系统及其校准和操作方法及介质


[0001]本专利技术涉及对象识别，更具体地，涉及用于优化光学成分检测系统的技术。

技术介绍

[0002]医疗观察仪器允许用户检查患者的隐藏部位。用于对患者的某些内部部位进行视觉检查的观察仪器(诸如内窥镜和腹腔镜)最初是在19世界早期开发的，并且已经用于检查身体内部。典型的医疗观察仪器由远端、近端以及连接各端的实心或管状细长杆组成，远端包括光学或电子成像系统，近端具有用于操纵用于查看图像的工具和装置的控件。一些医疗观察仪器允许医师将工具或治疗沿着中空通道向下传递，例如，切除组织或取回物体。

技术实现思路

[0003]提供了用于校准成分识别系统的光学传感器系统的技术。在一个示例中，一种方法可以包括：在光学传感器系统的光学传感器处接收来自参考对象的光；确定波长范围内的光的第一光谱响应；确定第一光谱响应中与第一波长相对应的第一光谱强度是否违反第一阈值；调整光学传感器对于第一波长的曝光持续时间或增益，以校正该违反，以及针对范围内的多个波长进行重复。一旦校准，光学系统能够更有效地识别对象的成分，尤其是用宽谱照明源照射这些对象时，所述对象诸如在例如内窥镜、腹腔镜或输尿管镜手术的医疗手术期间遇到的解剖对象。
[0004]本节旨在提供本专利申请的主题的概述。其非旨在提供对本专利技术的排它性或穷尽性解释。包括具体实施方式以提供关于本专利申请的进一步信息。
附图说明
[0005]图1总体例示了根据本主题的示例成分识别系统。
[0006]图2总体例示了由示例成分识别系统的光学系统生成的光谱图。
[0007]图3图形化地例示了成分识别系统的示例光学传感器系统的编程参数，以允许收集和分析在宽波长范围内的反射光。
[0008]图4总体例示了从根据本主题配置的光学系统生成的平坦化的白色参考对象的光谱信息的示例图。
[0009]图5总体例示了根据本主题的用于校准成分识别系统的示例方法。
具体实施方式
[0010]图像系统可以允许对解剖对象进行视觉确认。更高端的图像系统可以允许检测从解剖对象反射的照明光的光谱响应。这种光谱信息可以用于识别解剖对象的成分，这可以有助于某些手术的功效。然而，能够及时、自动进行成分识别的图像或光学系统可能需要大量的参考信息库，这是因为照明光、光学件以及成像或光学传感器的效应可以影响所得的光谱信息。
[0011]医疗观察仪器可以提供患者的解剖对象的视图。这样的医疗观察仪器可以包括但不限于内窥镜、腹腔镜或变体、以及用于诊断和治疗手术的其它类型的观察仪器。在医疗观察仪器手术期间，医师可以控制观察仪器端部的位置以查看解剖对象。无论是诊断性的还是治疗性的，解剖对象的成分都可以提供附加信息，该附加信息可以有助于许多手术的效率和功效。光谱分析是一种检测解剖对象的成分的方法。这种方法可以包括用光照射对象并用光学传感器捕获由对象所反射的光。光学传感器可以提供反射光的光谱信息，进而提供关于对象的光谱信息，诸如反射光的哪些波长受对象成分的影响。通常，用较宽光谱的照明光能够提高成分确定的效率和准确性。
[0012]从由反射光得到的光谱信息中识别对象的成分的准确性可以取决于许多因素，其包括但不限于：照射对象的光的光谱宽度和强度、引导光进出对象的光学件、以及光学传感器的配置。因此，试图自动识别对象成分的传统系统可能需要大量的参考信息库，这是因为系统的每个组件(例如，照明源、光学件、光学传感器)都能够影响由系统针对任何一个对象所生成的光谱信息的解释。本主题提供了用于使用宽谱照明源和光学件来提供关于解剖对象的成分的宽谱光谱信息的技术。这些技术基于参考对象调整光学传感器系统的操作条件，以将照明源的光谱和光学件的效应归一化。如此，一旦接收到从手术对象反射的照明时，归一化的光谱与从手术对象的反射照明得到的光谱信息之间的光谱差异提供了关于手术对象的成分的宽谱信息。因此，这些技术可以允许将许多组件以及这些组件的组合的光谱效应进行归一化，使得能够使用较小的光谱信息参考库以在诸如内窥镜或腹腔镜消融手术之类的手术期间及时并准确地识别对象的成分。
[0013]图1总体例示了根据本主题的示例成分识别系统100。成分识别系统100可以包括照明源101、光学件102、103、104、105、106和光学传感器系统110。在某些示例中，照明源101可以包括多个照明源和控制器。在一些示例中，照明源101可以提供具有宽范围波长(I(λ
min
，λ
max
))的光。在一些示例中，宽范围的波长可以跨越可见光谱(例如，约400纳米(nm)波长至约700nm波长)。在一些示例中，除了可见波长范围之外，来自照明源101的光的波长范围还可以包括红外波长或紫外波长。与例如从激光照明源或其它窄波长照明源发射的几束窄谱光相比，来自照明源101的宽谱光可以提供关于对象108的成分的更多的光谱信息。
[0014]光学件102、103、104、105、106可以将照明源101的光引导至对象108，以及将从对象108反射的光引导并分离到光学传感器系统110。在某些示例中，光学件可以包括一个或更多个透镜102、103、104，这些透镜包括聚焦透镜和校勘透镜。光学件还可以包括反射镜、分束器106、光纤、光缆等。在一些示例中，光学件可以包括医疗观察仪器105的光路，诸如内窥镜或腹腔镜的光路。光学件的一个或更多个组件可以影响由光学组件传导或引导的光的光谱。每个光学组件的光谱效应可以表示为波长的函数(A
i
(λ))，其中“i”标识光学组件。这种光谱效应通常表示给定波长的衰减，但本主题不限于此。在某些示例中，本技术可以辅助补偿照明光101或光学件102
‑
106的光谱效应。
[0015]光学传感器系统110可以包括光学传感器112和控制器114。光学传感器112可以接收从对象反射的光。光学传感器可以包括光敏元件阵列，这些光敏元件可以被称为像素或定义了在光学传感器的视场内的像素。控制器114可以控制光学传感器112的元件的增益(k)和曝光持续时间(τ
exp
)，并且可以接收来自光学传感器112的信号，并且可以提供反射光的光谱信息，以用于对象108成分的分析。控制器可以采取许多不同的形式，例如但不限于，
作为光学传感器的一部分、与光学传感器分离、存在于网络上、作为云计算资源而存在、或它们的组合。对于校准，对象可以是白色标准，使得在光学传感器处接收到的信号(S)可以表示为：
[0016][0017]图2总体例示了由示例成分识别系统的光学系统生成的光谱图。光谱图可以表示从由示例成分识别系统的照明源所照明的参考对象(诸如平坦化的白色参考对象)反射的光。垂直轴提供光谱强度的值，并且水平轴提供照明源的波长(λ
min
,λ
max
)之间的波长和附近的波长。光谱图指示光学系统尚未配置有示例成分识别系统的一个或更多个光学件或示例成分识别系统的照明源。例如，高于第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于校准成分识别系统的方法，该方法包括以下步骤：在光学传感器处接收来自参考对象的光；确定波长范围内的光的第一光谱响应；确定所述第一光谱响应中与第一波长相对应的第一光谱强度是否低于第一阈值；以及响应于确定出所述第一光谱响应中与所述第一波长相对应的所述第一光谱强度低于所述第一阈值，增加所述光学传感器对于所述第一波长的曝光持续时间，以提供校准后的第一曝光持续时间。2.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤：响应于确定出所述第一光谱响应中与所述第一波长相对应的所述第一光谱强度低于所述第一阈值，增加所述光学传感器对于所述第一波长的增益。3.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤：确定所述第一光谱响应中与第二波长相对应的第二光谱强度是否高于第二阈值；以及响应于确定出所述第一光谱响应中与所述第二波长相对应的所述第二光谱强度高于所述第二阈值，减小所述光学传感器对于所述第二波长的增益。4.根据权利要求3所述的方法，该方法还包括以下步骤：响应于确定出所述第一光谱响应中与所述第二波长相对应的所述第二光谱强度高于所述第二阈值，减小所述光学传感器对于所述第二波长的曝光持续时间。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述波长范围包括波长为400nm至700nm的可见光谱。6.根据权利要求1所述的方法，其中，在光学传感器处接收来自参考对象的光的步骤包括接收从所述参考对象反射的光。7.根据权利要求1所述的方法，其中，在光学传感器处接收来自参考对象的光的步骤包括经由医疗观察仪器传送所述光。8.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤：在光学传感器处接收来自第二对象的光；使用所述校准后的第一曝光持续时间确定波长范围内的光的第二光谱响应；以及使用所述第二光谱响应识别所述第二对象的成分。9.一种成分识别系统，该成分识别系统包括：光学传感器，该光学传感器被配置为感测波长范围内的光并提供所述光的光谱信息；控制器，该控制器被配置为从所述光学传感器接收所述光谱信息，并且在校准模式下，确定所述光谱信息中与第一波长相对应的第一光谱强度是否低于第一阈值；以及响应于确定出所述光谱信息中与所述第一波长相对应的所述第一光谱强度低于所述第一阈值，增加所述光学传感器对于所述第一波长的曝光持续时间，以提供第一修改后的曝光持续时间。10.根据权利要求9所述的成分识别系统，其中，所述控制器被配置为响应于确定出所述光谱信息中与所述第一波长相对应的所述第一光谱强度低于所述第一阈值，增加所述光学传感器对于所述第一波长的增益。11.根据权利要求9所述的成分识别系统，其中，所述控制器被配置为：确定所述光谱信息中与第二波长相对应的第二光谱强度是否高于第二阈值；以及
响应于确定出所述光谱信息中与所述第二波长相对应的所述第二光谱强度高于所述第二阈值，减小所述光学传感器对于所述第二波长的增益。12.根据权利要求11所述的成分识别系统，其中，所述控制器被配置为响应于确定出所述光谱信息中与所述第二波长相对应的所述第二光谱强度高于所述第二阈值，减小所述光学传感器对于所述第二波长的曝光持续时间。13.根据权利要求9所述的成分识别系统，其中，所述波长范围包括波长为400nm至700nm的可见光谱。14.根据权利要求9所述的成分识别系统，该成分识别系统包括医疗观察仪器，该医疗观察仪器被配置为将所述光传送到所述光学传感器。15.根据权利要求14所述的成分识别系统，其中，所述医疗观察仪器是内窥镜。16.根据权利要求14所述的成分识别系统，其中，所述医疗观察仪器是输尿管镜。17.根据权利要求9所述的成分识别系统，其中，所述光学传感器被配置为接收来自第二对象的光，并且其中，所述控制器被配置为：使用所述第一修改后的曝光持续时间确定波长范围内的光的第二光谱响应；以及使用所述第二光谱响应识别所述第二对象的成分。18.至少一种非暂时性机器...

【专利技术属性】
技术研发人员：V，
申请(专利权)人：捷锐士阿希迈公司以奥林巴斯美国外科技术名义，
类型：发明
国别省市：