本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)成像，具體涉及一種融合白光背景圖像的醫(yī)用雙熒光成像方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展，熒光技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛并發(fā)揮著越來越重要的作用，通過熒光技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)dna測序、淋巴和腫瘤示蹤、藥物代謝及農(nóng)藥殘留檢測等，熒光技術(shù)主要是通過采集熒光進(jìn)行熒光顯影，從而對藥物、腫瘤等進(jìn)行示蹤。然而由于采用熒光顯影通常只能顯示熒光區(qū)域，對于其它組織區(qū)域以及器械位置不能顯影，所以目前大多熒光手術(shù)導(dǎo)航影像設(shè)備都會(huì)提供白光和熒光的融合圖像，從而便于醫(yī)生對熒光顯影區(qū)、器械和其它組織進(jìn)行識(shí)別。目前融合白光的單熒光成像通常有三種實(shí)現(xiàn)方式，方式一是通過分光棱鏡，如采用雙棱鏡將熒光圖像和白光圖像分成兩路，分別對應(yīng)熒光和白光，然后再由兩個(gè)相機(jī)分別采集熒光信號(hào)和白光信號(hào)，進(jìn)行圖像融合后顯示影像；方式二是通過分時(shí)采集白光和熒光圖像，將兩個(gè)圖像融合成一幀圖像后再顯示影像；方式三是采用拜耳相機(jī)(一種彩色相機(jī))將白光和熒光的混合信號(hào)采集后進(jìn)行色域轉(zhuǎn)換，具體是在色域空間中通過熒光對應(yīng)的顏色識(shí)別熒光，進(jìn)行圖像融合后顯示影像。

2、然而由于熒光藥物特性的不同有些手術(shù)需要兩種熒光藥物配合使用，現(xiàn)有的雙熒光成像方案是基于上述融合白光的單熒光成像方式改進(jìn)而來，區(qū)別在于將其中的白光替換為另一種熒光，顯而易見的是，這樣的雙熒光成像方案無法同時(shí)滿足對熒光顯影區(qū)、器械及其它組織顯影的需要。但若仍采用上述融合白光的單熒光成像方式將雙熒光與白光圖像融合則會(huì)出現(xiàn)以下問題：基于上述方式一，此時(shí)需要在雙棱鏡的基礎(chǔ)上再增加白光棱鏡，至少三棱鏡甚至五棱鏡，導(dǎo)致分光棱鏡的設(shè)計(jì)和制作將非常復(fù)雜；基于上述方式二，此時(shí)在激發(fā)其中一種熒光藥物時(shí)，相對激發(fā)峰值藍(lán)移(向藍(lán)光方向偏離)的光譜也會(huì)激發(fā)出熒光，即使不融合白光也會(huì)出現(xiàn)熒光之間的竄擾，給熒光識(shí)別造成干擾；基于上述方式三，由于熒光信號(hào)本身很弱容易“淹沒”在白光信號(hào)里從而影響兩種熒光對應(yīng)的顏色識(shí)別，此時(shí)通過調(diào)低白光的亮度來進(jìn)行熒光識(shí)別，但由此獲得的融合圖像會(huì)整體發(fā)暗、不夠明亮，甚至有些白光圖像細(xì)節(jié)不清楚，導(dǎo)致畫面質(zhì)量和細(xì)節(jié)清晰度較差。

3、因此，需要設(shè)計(jì)一種可融合白光背景圖像、使棱鏡結(jié)構(gòu)相對簡單、能夠避免熒光信號(hào)竄擾且使整體融合圖像色彩明亮清晰的醫(yī)用雙熒光成像方法及裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供的一種融合白光背景圖像的醫(yī)用雙熒光成像方法及裝置，主要用于解決現(xiàn)有雙熒光成像無法融合白光背景圖像、采用基于傳統(tǒng)白光融合方案棱鏡設(shè)計(jì)和制作復(fù)雜、存在熒光信號(hào)竄擾和融合圖像質(zhì)量較差等問題，從而達(dá)到在有效的進(jìn)行雙熒光同時(shí)顯影成像時(shí)融合白光背景圖像、棱鏡結(jié)構(gòu)相對簡單、能夠避免熒光信號(hào)竄擾且整體融合圖像色彩明亮清晰的效果。

2、本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的：

3、一種融合白光背景圖像的醫(yī)用雙熒光成像方法，包括：

4、s1：設(shè)置融合光源的出光邏輯并根據(jù)所述出光邏輯對成像區(qū)域進(jìn)行照射，所述出光邏輯為：白光與長波長激發(fā)光同時(shí)發(fā)出，且與短波長激發(fā)光分時(shí)發(fā)出。

5、s2：同時(shí)采集經(jīng)反射的所述白光和經(jīng)所述長波長激發(fā)光激發(fā)出的第一長波長熒光，并利用分光棱鏡對所述白光和第一長波長熒光進(jìn)行分光。

6、s3：同時(shí)采集經(jīng)所述短波長激發(fā)光激發(fā)出的短波長熒光和第二長波長熒光，并利用所述分光棱鏡對所述短波長熒光和第二長波長熒光進(jìn)行分光。

7、步驟s2、s3根據(jù)所述成像區(qū)域當(dāng)前受到的照射光分時(shí)進(jìn)行。

8、s4：利用第一相機(jī)、第二相機(jī)分別采集所述白光、第一長波長熒光，并分別獲得白光圖像數(shù)據(jù)、第一長波長熒光圖像數(shù)據(jù)。

9、s5：利用所述第一相機(jī)、第二相機(jī)分別采集所述短波長熒光、第二長波長熒光，并分別獲得短波長熒光圖像數(shù)據(jù)、第二長波長熒光圖像數(shù)據(jù)。

10、步驟s4、s5根據(jù)所述分光棱鏡當(dāng)前的分光情況分時(shí)進(jìn)行。

11、s6：對所述白光圖像數(shù)據(jù)、第一長波長熒光圖像數(shù)據(jù)、短波長熒光圖像數(shù)據(jù)以及第二長波長熒光圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像融合處理，獲得融合圖像。

12、進(jìn)一步的方案是，步驟s1中的所述分光邏輯的設(shè)置包括如下步驟：

13、s11：所述融合光源發(fā)出所述白光與長波長激發(fā)光，并在發(fā)出后關(guān)閉。

14、s12：接著發(fā)出所述短波長激發(fā)光，并在發(fā)出后關(guān)閉。

15、s13：重復(fù)步驟s11-s12，進(jìn)行交替出光。

16、進(jìn)一步的方案是，步驟s2中關(guān)于光的采集包括如下步驟：

17、s21：所述白光和長波長激發(fā)光通過導(dǎo)光束將傳遞至鏡頭附近，所述長波長激發(fā)光對成像區(qū)域進(jìn)行照射并激發(fā)出所述第一長波長熒光，所述白光被反射。

18、s22：所述鏡頭采集所述白光和第一長波長熒光，并將其投射至所述分光棱鏡。

19、s23：所述分光棱鏡通過第一光路將所述白光投射至所述第一相機(jī)，并通過第二光路將所述第一長波長熒光投射至所述第二相機(jī)。

20、進(jìn)一步的方案是，步驟s3中關(guān)于光的采集包括如下步驟：

21、s31：所述短波長激發(fā)光通過導(dǎo)光束將傳遞至鏡頭附近，所述短波長激發(fā)光對成像區(qū)域進(jìn)行照射并激發(fā)出所述短波長熒光和第二長波長熒光。

22、s32：所述鏡頭采集所述短波長熒光和第二長波長熒光，并將其投射至所述分光棱鏡。

23、s33：所述分光棱鏡通過第一光路將所述短波長熒光投射至所述第一相機(jī)，并通過第二光路將所述第二長波長熒光投射至所述第二相機(jī)。

24、進(jìn)一步的方案是，通過所述鏡頭前端設(shè)置的濾光片對所述白光和第一長波長熒光、或者短波長熒光和第二長波長熒光進(jìn)行增透，并對所述長波長激發(fā)光或短波長激發(fā)光進(jìn)行截止。

25、進(jìn)一步的方案是，步驟s4和s5中所述第一相機(jī)、第二相機(jī)的分時(shí)光采集還包括如下步驟：

26、分別設(shè)置所述第一相機(jī)、第二相機(jī)的光采集邏輯并根據(jù)所述光采集邏輯進(jìn)行光采集，所述光采集邏輯為：所述第一相機(jī)分時(shí)采集所述白光與短波長熒光，所述第二相機(jī)分時(shí)采集所述第一長波長熒光與第二長波長熒光。

27、進(jìn)一步的方案是，步驟s6中關(guān)于圖像數(shù)據(jù)處理包括：

28、s61：將所述第一長波長熒光圖像數(shù)據(jù)和第二長波長熒光圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像加法處理，獲得長波長熒光圖像數(shù)據(jù)。

29、s62：對所述白光圖像數(shù)據(jù)、短波長熒光圖像數(shù)據(jù)以及長波長熒光圖像數(shù)據(jù)分別進(jìn)行圖像增強(qiáng)，并進(jìn)行圖像配準(zhǔn)和圖像融合后獲得所述融合圖像。

30、進(jìn)一步的方案是，所述成像區(qū)域?yàn)榻t外光譜區(qū)域，其置有混合的第一熒光藥物和第二熒光藥物，所述第一熒光藥物的激發(fā)峰大于所述第二熒光藥物的激發(fā)峰。

31、所述第一長波長熒光與第二長波長熒光均為所述第一熒光藥物被激發(fā)后產(chǎn)生的熒光，所述第二長波長熒光弱于所述第一長波長熒光。

32、所述長波長激發(fā)光的波長在所述第一熒光藥物的激發(fā)峰附近，所述短波長激發(fā)光的波長在所述第二熒光藥物的激發(fā)峰附近。

33、一種融合白光背景圖像的醫(yī)用雙熒光成像裝置，應(yīng)用所述的一種融合白光背景圖像的醫(yī)用雙熒光成像方法，包括：

34、主控模塊、融合光源模塊、第一相機(jī)、第二相機(jī)、鏡頭以及分光棱鏡，所述主控模塊與所述融合光源模塊建立通信連接，并分別與所述第一相機(jī)、第二相機(jī)建立數(shù)據(jù)通信連接，所述主控模塊輸出發(fā)光指令至所述融合光源模塊，并分別發(fā)出采集指令至所述第一相機(jī)、第二相機(jī)；所述融合光源模塊預(yù)設(shè)置有出光邏輯，用于根據(jù)所述發(fā)光指令及出光邏輯發(fā)出白光和長波長激發(fā)光或單獨(dú)的短波長激發(fā)光至成像區(qū)域；所述鏡頭置于所述成像區(qū)域上方，用于分時(shí)采集并輸出所述白光的反射光和被激發(fā)的第一長波長熒光、被激發(fā)的短波長熒光和第二長波長熒光，所述分光棱鏡置于所述鏡頭出光方向，并設(shè)有第一光路和第二光路，用于分時(shí)接收所述白光和第一長波長熒光、所述短波長熒光和第二長波長熒光，并通過所述第一光路分時(shí)投射所述白光、短波長熒光至所述第一相機(jī)，通過所述第二光路分時(shí)投射所述第一長波長熒光、第二長波長熒光至所述第二相機(jī)；所述第一相機(jī)用于分時(shí)將所述白光、短波長熒光進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換及處理，并輸出白光圖像數(shù)據(jù)、短波長熒光數(shù)據(jù)至所述主控模塊，所述第二相機(jī)用于分時(shí)將所述第一長波長熒光、第二長波長熒光進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換及處理，并輸出第一長波長熒光數(shù)據(jù)、第二長波長熒光數(shù)據(jù)至所述主控模塊；所述主控模塊用于對所述白光圖像數(shù)據(jù)、短波長熒光數(shù)據(jù)、第一長波長熒光數(shù)據(jù)及第二長波長熒光數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像處理，并輸出融合圖像。

35、進(jìn)一步的方案是，還包括濾光片，所述濾光片置于所述透鏡的前端，用于對所述白光和第一長波長熒光、或者短波長熒光和第二長波長熒光進(jìn)行增透，其透過率＞85％；并用于對所述長波長激發(fā)光或短波長激發(fā)光進(jìn)行截止，其截止度＞od4。

36、由此可見，本發(fā)明具有以下有益效果：

37、1、本發(fā)明通過根據(jù)預(yù)先設(shè)置的發(fā)光序列將白光與長波長熒光激發(fā)光一起發(fā)出、與短波長激發(fā)光交替分時(shí)發(fā)出，并進(jìn)行分時(shí)分光以及采集，具體是采用分光棱鏡將白光與長波長熒光進(jìn)行分光后通過兩個(gè)相機(jī)分別進(jìn)行采集，然后將單獨(dú)短波長激發(fā)光激發(fā)出的短波長熒光和較弱的長波長熒光進(jìn)行分光后也通過這兩個(gè)相機(jī)分別進(jìn)行采集，使白光與短波長熒光通過同一相機(jī)采集后生成相應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)，先后采集的兩個(gè)長波長熒光通過同一相機(jī)采集生成相應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)在雙熒光同時(shí)顯影成像時(shí)融合白光背景圖像，以滿足對熒光顯影區(qū)、器械及其它組織顯影的需要，使醫(yī)生能夠識(shí)別熒光顯影區(qū)、器械和其它組織，便于操作。

38、2、本發(fā)明僅需設(shè)計(jì)具有兩路光路的雙棱鏡即可實(shí)現(xiàn)分光，可基于目前常見的雙棱鏡、四棱鏡單熒光手術(shù)導(dǎo)航影像設(shè)備實(shí)施，相比現(xiàn)有的棱鏡設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)和制作相對簡單。

39、3、本發(fā)明通過將短波長激發(fā)光激發(fā)出的短波長熒光和較弱的長波長熒光進(jìn)行分光，并采用兩個(gè)相機(jī)分別采集，能夠最大程度避免熒光信號(hào)之間的竄擾。

40、4、本發(fā)明通過分光棱鏡分光并采用兩個(gè)相機(jī)根據(jù)采集序列對短波和長波光信號(hào)分別進(jìn)行采集，避免了現(xiàn)有的彩色照相機(jī)通過調(diào)低白光亮度導(dǎo)致圖像發(fā)暗、清晰度差的問題，且可保持與目前常見的雙棱鏡、四棱鏡單熒光手術(shù)導(dǎo)航影像設(shè)備比較一致的融合圖像的明亮程度。

41、下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。