一种多光谱成像内窥检测系统和检测方法，检测系统由设备外壳、半透半反镜、光源部、光纤、微透镜、滤光单元、CCD摄像头、计算机和单片机构成，本发明专利技术结合多光谱成像技术和光谱分光技术，解决了检测人体内部复杂环境下快速得获得彩色图像和多通道光谱信息的问题，采用时间信息融合和自适应曝光的方法，最终获得内窥环境下的光谱成像图，反映人体内部组织形貌特征和物质光谱信息。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光电生理检测类设备，特别是一种。
技术介绍
由于一些疾病隐藏性强、潜伏周期长、不易观察以及不引起体外特征变化的特点，内窥镜检测装置的应用越发广泛。内窥镜可以通过自然腔道进入人体内部待检测部位，也可以通过手术中的切口和微创口进行体内。医用内窥镜对现代医疗诊断和治疗有极大的价值。传统窄带成像内窥检测技术由奥林巴斯公司提出并研制，该技术能有效观察消化道黏膜毛细血管状态的改变，窄带成像内窥镜由滤光器对“白光”进行过滤，仅留下415nm、540nm和600nm波长的蓝、绿、红色窄带光波，不同色的光可以显示表面以下不同深度的部位的形貌特征，便于检测出人体内部微小的形变(中国专利200780030648.1)。但缺点是检测通道数少，且对物质的细节变化无法了解。 传统光谱分析技术得到的定性或定量分析信息，是对被分析试样内很多原子或分子的光发射或光吸收行为的总体检测，因而可以获得总和或平均分析数据，由于器官和组织的病变通常会导致物质成分的变化，因此可以在某些方面较好的得到医生所需的检测结果，但对于器官和组织的形貌变化以及病变程度信息却反映不足。传统的图像定性分析技术可以给出试样的一维、二维甚至三维图像，在检测的过程中可以及时的掌握被测器官和组织的形貌特征，但缺点是只能提供形态学信息而无法给出成份的定性和定量信息。多光谱成像是获得和显示精确颜色信息的重要技术，原因之一是多光谱图像包含了更多的光谱信息，原因之二是多光谱成像技术很好地克服了同色异谱现象。但通常只能获得较少的光谱通道，同样，在复杂环境中的多光谱图像的修正也是目前的研究热点。CCD成像系统中，当光照条件改变或者景物亮度反差较大时，不可避免的要进行时间调节，自动曝光(Auto-Exposure)已经成为成像系统非常重要的功能之一。目前调光算法多种多样，但每种算法都有不足之处，针对人体内部复杂环境必须有针对性的提出一种方法调整曝光时间。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多光谱成像内窥检测装置和检测方法，解决在检测人体内部复杂环境下快速得获得彩色图像和多通道光谱信息的问题，采用时空信息融合的方法，结合分光技术，最终获得内窥环境下的光谱成像图，反映人体内部组织形貌特征和物质光谱信息。本专利技术的技术解决方案如下:所述的设备外壳上设有串口、电源接口、光纤插口和隔版，所述的隔板位于所述的设备外壳的上部并与设备外壳的底平行，所述的串口位于设备外壳的左上壁，在所述的隔板上设置所述的单片机，该单片机经所述的串口与所述的计算机相连，所述的电源接口位于设备外壳的左下壁，该电源接口通过导线与所述的光源部、CCD摄像头和旋转马达相连；所述的光纤插口位于所述的设备外壳右壁上，所述的光源部设置在所述的设备外壳左壁上，所述的光纤插口和所述的光源部处于同一水平线上，所述的半透半反镜置于所述的设备外壳的左壁和底之间并与左壁成45°夹角位于所述的光纤插口和光源部之间,所述的光纤插入所述的光纤插口，所述的CCD摄像头固定在所述的隔板的中心，镜头朝向下方；光源部发出的光经所述的半透半反镜照射在所述的光纤插口中的光纤的一端上，该光纤的另一端连接一个微透镜，供插进入人体使用；所述的滤光单元在同一圆周上具有等间距的2个以上的通孔，每个通孔上各镶嵌一个具有不同中心波长的干涉滤光片，所述的滤光单元通过所述的固定支架和旋转马达固定在所述的隔板上，所述的滤光单元的中心固定在所述的旋转马达的旋转轴上，所述的滤光单元的干涉滤光片的中心恰好位于所述的CCD摄像头和所述的半透半反镜中点的连线上，所述微透镜接收的反射光由所述的光纤传输经所述的半透半反镜反射后，经所述的滤光单元的干涉滤光片由所述的CCD摄像头采集，所述的CCD摄像头 的输出端与所述的计算机相连；所述的单片机的输出端与所述的CCD摄像头和旋转马达相连，所述的单片机另一端通过数据线与所述的计算机连接。利用上述多光谱成像内窥检测装置进行检测的方法，该方法包括下列步骤:①启动设备，打开光源部和单片机，调整所述的旋转马达至初始位置，此位置对应所述的滤光单元的中心波长最短的干涉滤光片恰好置于所述的半透半反镜反射光的光路中；②光源部发出的光透过所述的半透半反镜，经所述的光纤插口、光纤和微透镜射入体内，人体待检测部位反射的散射光由所述微透镜收集，并通过光纤经由所述的半透半反镜反射，然后通过滤光单元，散射光被过滤为单色光，所述的CCD摄像头在预设的曝光时间t下获得第一幅单色图像；③调整曝光时间:(XD摄像头采集到单色图像后，传输给计算机，通过曝光调节过程调节实际的曝光时间t — t+At:首先计算机对第一幅单色图像进行处理:计算目标单色图像的平均灰度值MB1:所有像素点的灰度值相加，最后除以总的像素点数；图像灰度中值PB1:所有像素点灰度值中的中值；再计算出两者的差值DMP= IMB1-PBII ；光控制系统的误差信号E由三部分组成:平均灰度值误差信号em、灰度中值误差号ep、平均差值误差信号ed:em = fdstm-MBLep = fdstp-PBLed = DMP其中，fdstm和fdstp分别为预设平均灰度值、预设灰度中值，E = aem+bep+ced,其中，a、b、c分别是em、ep和ed的权值系数,是变化可调的，a+b+c = I且a_c =b+c，最终得到曝光时间调整量:At = 土E2，然后计算机将调整后的时间信息反馈给所述的CXD摄像头，所述的CXD摄像头调节实际的曝光时间t+Λ t再一次曝光，送所述的计算机存储，完成了第一中心波长的单色图像IMGl采集；④调整所述的旋转马达顺时针旋转360° /m，使所述的滤光单元的第二中心波长的干涉滤光片旋转至①所述的光路中；所述的CCD摄像头在预设的曝光时间t下获得第二幅单色图像；利用③中所述的方法，由所述的计算机计算得到第二中心波长的实际曝光时间t+ Δ t，然后计算机将调整后的时间信息反馈给所述的CCD摄像头，所述的CCD摄像头调节实际的曝光时间t+At再一次曝光，送所述的计算机存储，完成了第二中心波长的单色图像IMG2采集；⑤继续调整所述的旋转马达顺时针旋转，与④中所述步骤对应，同样完成第三中心波长 第m中心波长的单色图像IMG3 IMGm得采集。⑥用 YUAN HE.Hyper-spectral image processing using high performancereconfigurable computers.The University of Tenessee, Knoxville.USA.2004.中的归一化离散小波变换(nDWT)方法(参见 YUAN HE.Hyper-spectral image processingusing high performance reconf igurable computers.The University ofTenessee, Knoxville.USA.2004)处理所述的单色图像IMGl IMGm,获得光谱成像图。本专利技术与先前技术相比，具有下列优点:I)将光谱成像技术和内窥检测技术相结合，提高了对人体内部组织形貌特征和物质成分的检测速度；2)针对目前体内检测技术中的难点待检测目标的易变性，本专利技术用CCD自动曝光控制实现了采集过程本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多光谱成像内窥检测装置，其特征在于包括：设备外壳（1）、半透半反镜（2）、光源部（3）、光纤（4）、微透镜（5）、滤光单元（7）、CCD摄像头（8）、计算机（9）和单片机（10），上述元部件的位置关系如下：所述的设备外壳（1）上设有串口（1?1）、电源接口（1?2）、光纤插口（1?3）和隔版（1?4），所述的隔板（1?4）位于所述的设备外壳（1）的上部并与设备外壳（1）的底平行，所述的串口（1?1）位于设备外壳（1）的左上壁，在所述的隔板（1?4）上设置所述的单片机（10），该单片机（10）经所述的串口（1?1）与所述的计算机（9）相连，所述的电源接口（1?2）位于设备外壳（1）的左下壁，该电源接口通过导线与所述的光源部（3）、CCD摄像头（8）和旋转马达（7?1）相连；所述的光纤插口（1?3）位于所述的设备外壳（1）右壁上，所述的光源部（3）设置在所述的设备外壳（1）左壁上，所述的光纤插口（1?3）和所述的光源部（3）处于同一水平线上，所述的半透半反镜（2）置于所述的设备外壳（1）的左壁和底之间并与左壁成45°夹角位于所述的光纤插口（1?3）和光源部（3）之间，所述的光纤（4）插入所述的光纤插口（1?3），所述的CCD摄像头（8）固定在所述的隔板（1?4）的中心，镜头朝向下方；光源部（3）发出的光经所述的半透半反镜（2）照射在所述的光纤插口（1?3）中的光纤（4）的一端，该光纤（4）的另一端连接一个微透镜（5），供插进入人体使用；所述的滤光单元（7）在同一圆周上具有等间距的m个通孔，m为大于2的正整数，每个通孔上各镶嵌一个具有不同中心波长的干涉滤光片（7?3），所述的滤光单元（7）通过所述的固定支架（7?2）和旋转马达（7?1）固定在所述的隔板（1?4）上，所述的滤光单元（7）的中心固定在所述的旋转马达（7?1）的旋转轴上，所述的滤光单元（7）调整时，所述的干涉滤光片（7?3）的中心可位于所述的CCD摄像头（8）和所述的半透半反镜（2）中点的连线上，所述微透镜（5）接收人体内器官的反射光由所述的光纤（4）传输经所述的半透半反镜（2）反射后，经所述的滤光单元（7）的干涉滤光片（7?3）由所述的CCD摄像头（8）采集，所述的CCD摄像头（8）的输出端与所述的计算机（9）相连；所述的单片机（10）的输出端分别与所述的CCD摄像头（8）和旋转马达（7?1）的控制端相连，所述的单片机（10）另一端通过数据线与所述的计算机（9）连接。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：卜昌郁，阮昊，王亚栋，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：
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