[发明专利]基于关联成像和改进光纤束的内窥镜成像系统及方法

说明书

本发明提出了一种基于关联成像和改进光纤束的内窥镜成像系统及方法，该系统包括激光发射器、空间光调制器、计算机、3个凸透镜、光纤束、桶探测器；激光发射器用于产生激光；空间光调制器用于调制激光形成不同的散斑信号，调制矩阵由计算机生成存储并控制空间光调制器调制激光；3个凸透镜起到使激光平行传输或聚焦的作用；桶探测器用于接收光路上物体光场的总光强，并将光强转换为电信号；计算机接收桶探测器传输的电信号与调制矩阵进行关联计算得到图像；该方法将关联成像应用到内窥镜成像中，与传统的内窥镜成像技术相比，关联成像具有大视场，非接触的优点，本发明结合传统内窥镜成像系统和关联成像系统的优点，提高了系统成像的清晰度。

技术领域

本发明涉及一种光学成像系统，尤其涉及一种内窥镜成像系统及方法。

背景技术

作为医疗器械可视化代表的光纤内窥镜成像技术在医学领域应用广泛，医生通过内窥镜可观察到病人组织器官的病变情况，帮助医生进行诊断。作为观察器械的内窥镜，同时可以作为手术和治疗的辅助器具，将内窥镜与光纤温度传感器相结合，可以精确地观察到测温位置和组织情况，可以用于射频肿瘤切除和消融等手术。同时，光纤内窥镜成像技术在其他领域也有着广泛的应用，例如在工程技术领域，可以用于机械内部的探测，帮助工程师寻找出故障原因。

由于单根单模光纤只能获取一个像素的光强值，获得光场的强度分布对于单根单模光纤而言很困难，无法直接成像，因此对于光纤内窥镜成像系统，使用多根单模光纤组合成的光纤束对目标物体成像。图像的分辨率与光纤数目有关，光纤束直径越大，单根光纤的直径越小，所含的光纤数目越多，图像分辨率越高。受到使用条件限制，光纤束的直径很难提高；受到技术限制，目前光纤直径最小为4μm，这决定了当前内窥镜的图像分辨率。同时，传统的光纤内窥镜成像，光纤前段需要与目标物体接触，因此探测视场较小，仅能探测小于光纤束截面积的成像范围。

单根多模光纤可以通过计算光纤的点扩散函数和波前调制的方法进行图像信号的传输，但是在实际的内窥镜成像过程中，光纤的弯曲、移动都会对信号传输的相位造成严重的影响，需要重新的进行相位调制，因此单根多模光纤无法应用于内窥镜的实时成像。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于改进光纤束和关联成像的内窥镜成像系统及方法，用来提高内窥镜的成像分辨率，同时具备所述系统非接触大视场的探测条件。

为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：

一种基于关联成像和改进光纤束的内窥镜成像系统，包括：激光发射器、空间光调制器、计算机、3个凸透镜、光纤束、桶探测器；

所述激光发射器，用于产生激光；

所述空间光调制器，用于调制所述激光形成不同的散斑信号；

所述凸透镜一，置于激光发射器前，用于使激光平行传输；

所述凸透镜二，置于桶探测器前，用于使激光反射物体信号聚焦形成聚焦信号；

所述凸透镜三，置于光纤束前，用于使输入光纤束的激光聚焦，并使反射回来的激光平行输出；

所述桶探测器，用于接收光路上反射回来的聚焦信号，聚焦信号为目标物体光场的总光强，并将光强转换为电信号；

所述光纤束，用于投射散斑信号至目标物体上，以及传输目标物体的反射信号；

所述计算机，用于为形成调制矩阵控制空间光调制器调制光源，接收桶探测器传输的电信号，并将调制矩阵与电信号关联计算，形成目标物体的图像。

进一步，所述空间光调制器选择数字微镜器件。

进一步，所述桶探测器选择雪崩二极管。

进一步，所述的调制矩阵选择Hadamard矩阵。