[发明专利]3D光学分子影像腹腔镜成像系统

摘要

本发明属于生物医学腹腔镜的技术领域，具体涉及一种3D光学分子影像腹腔镜成像系统，解决了现有腹腔镜技术和荧光腹腔镜存在的上述问题，其包括3D腹腔镜，3D腹腔镜的两个输出光通道平行，3D腹腔镜外对应3D腹腔镜的两个目镜的位置处分别设置双通道CCD，每个双通道CCD内有分光棱镜，分光棱镜后的近红外光通道处设置截止滤光片截止滤光片后设置黑白近红外CCD，分光棱镜后的可见光通道处设置彩色CCD。本发明实现了靶向光学分子影像与可见光图像的精准融合，并三维立体显示，更加精准显示靶病灶的立体结构及其与周围组织的立体解剖学关系，给医生提供更为丰富的深度信息，从而极大提高医生手术和科学研究的准确度。

主权项

一种3D光学分子影像腹腔镜成像系统，包括3D腹腔镜，其特征在于3D腹腔镜的两个输出光通道平行，3D腹腔镜外对应3D腹腔镜的两个目镜的位置处分别设置双通道CCD，每个双通道CCD内有分光棱镜，分光棱镜后的近红外光通道处设置截止滤光片，截止滤光片后设置黑白近红外CCD，分光棱镜后的可见光通道处设置彩色CCD，所述的3D光学分子影像腹腔镜成像系统，其图像融合具体步骤为：a、单独一组双通道2CCD图像融合的处理，（1）彩色CCD摄取红、绿、蓝的多光谱彩色图像，近红外CCD摄取近红外图像，两路已配准和同步的可见光与红外视频信号经视频解码器形成数字信号，DSP通过视频口读入并进行融合处理,待处理的图像和中间结果存放在片外大容量SDRAM中,融合后的数据存储在计算机硬盘，（2）彩色图像与近红外图像预处理，①采用双线性插值法对彩色图像数据进行重采样，获得与全色图像大小相同的重彩色图像[R，G，B]；②采用算数平均法计算重彩色图像[R，G，B]的强度分量；所述重采样重彩色图像[R，G，B]的强度分量I用下列公式（1）表示为：（1），（3）根据公式（2）：（2），采用重采样重彩色图像[R，G，B]的强度分量的均值和方差调整全色图像P的均值和方差，使调整后的全色图像Pt的均值和方差与重采样重彩色图像[R，G，B]的强度分量的均值和方差匹配，式中Pt为调整后的全色图像，μp为原始全色图像P的均值，σp为原始全色图像p的方差，μI为采样重彩色图像[R，G，B]的强度分量I的均值，σI为重样彩色图像[R，G，B]的强度分量I的方差；将重样彩色图像[R，G，B]分量分别与（Pt‑I）相加，获得最终的彩色图像[Rc，Gc，Bc]，所述的最终的彩色图像[Rc，Gc，Bc]用公式（3）表示：（3），（4）彩色图像与近红外图像的配准，采用互信息作为相似性测度、结合PV(partial volume)插值及,powell搜索算法实现彩色图像与近红外图像的配准；（5）彩色图像与近红外图像的融合，采用主成份变换法实现两种图像同一视野同一时刻的融合，对多光谱图像进行主成分变换，然后用拉伸的高空间分辨率图像代替第一主分量进行逆主分量变换，从而得到融合的图像，采用基于像素级的PCA融合方法，将有效定位显示手术野中的血管、淋巴管、淋巴结和被荧光染料标记的肿瘤组织，b、两组CCD的立体匹配算法，SSD算法进行立体匹配寻找最佳匹配点，并进行立体匹配后检测出误匹配点并且对之进行校正，基于误匹配校正的SSD立体匹配算法解决方案的具体流程为，（1）初始化：采集到的双通道图像经过自动校准后得到极线对齐的左右图像对；（2）初步立体匹配：对图像对进行SSD算法和平滑滤波处理后,得到初始的左、右视差图；（3）以左视差图为参考，校正右视差图：判断是否为误匹配点，并校正误匹配点；（4）以校正好的右视差图为参考，校正左视差图：判断是否为误匹配点，获取的视差值是否可信。