专利名称：用于对物体内部三维成像的成像系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于对物体内部进行三维成像的成像系统。本发明进一步 涉及在该成像系统中使用的光纤系统，并且涉及用于对物体内部迸行三维 成像的方法。
背景技术：
具体而言，在微创外科领域，向外科医生提供待治疗的物体，例如膀 胱的内部的高质量图像以确保手术器械在物体内精确地推进和使用是非常 重要的。
已知在外科手术期间，物体内部的图像通过光纤从内窥镜的顶端传送 到监视器上，外科医生可以在监视器上观察物体的内部。但是这种图像只 是二维图像，其没有包含深度信息，而深度信息对于手术器械在物体内精 确推进和使用而言非常重要。
US 6,066,090公开了一种支路内窥镜系统，其中内窥镜的每个支路适于 获取物体内部的图像并将其传送给监视器，外科医生可以在监视器上同时 观看不同支路的图像。使用这种支路内窥镜系统，也仅仅显示二维图像， 而无法提供物体内部的深度信息。
US 5,577,991公开了一种具有两个照相机的内窥镜。基于来自两个图像 的视差差数来创建图像的三维重构。这种内窥镜提供了深度信息，但是其 庞大的体积限制了对物体内部进行成像的有效性。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种成像系统，其能够提供物体内部的深度 信息并且小于已知的用于物体内部成像的成像系统。
该目的通过一种用于对物体的内部进行三维成像的成像系统来实现，
所述成像系统包括- 照明装置，适于用光来照射所述物体的所述内部，其中所述照明 装置能够在所述物体的所述内部产生不同的空间光强度分布，
- 检测装置，适于检测所述不同的空间光强度分布，
- 重构装置，适于从所检测到的不同的空间光强度分布重构三维图像。
根据本发明的成像系统能够在所述物体的所述内部产生不同的空间光 强度分布。产生不同的空间光强度分布能够由照明装置例如通过沿不同方 向照射所述物体的所述内部来执行。并且，根据本发明的照明装置能够构 造得小于对物体的内部进行成像并且提供深度信息的已知的成像系统。
优选地，所述检测装置包括单个检测器和/或单个收集器。根据本发明， 所述单个检测器可以是位于内窥镜顶端的照相机。此外，所述单个收集器 可以是光纤束，该光纤束位于内窥镜中并与检测器连接，从而使得所述检 测器装置的光纤束收集物体内部的光并将其传送给检测器。仅使用一个检 测器和/或仅使用一个收集器，例如，仅使用内窥镜顶端的一个照相机或者 仅使用一个光纤束将使得根据本发明的成像系统实现小型化。因此，与已 知的成像系统相比，将方便插入内窥镜并在物体的内部使用。
更优选地，所述重构装置适于通过阴影恢复形状(shape-from-shading) 算法来从所检测到的不同的空间光强度分布重构三维图像。通过阴影恢复 形状算法能够从所检测到的光重构高质量的三维图像。
更优选地，所述照明装置适于从不同方向照射所述物体的内部以在所 述物体的内部产生不同的空间光强度分布。更优选地，所述照明装置适于 从不同方向照射所述物体的内部以在所述物体的内部产生不同的空间光强 度分布，其中不同的空间光强度分布仅由一个检测器和/或一个收集器来收 集。
这种配置的优点在于，所述物体的内部能够容易以不同的空间光强度 分布照射。并且，使用这种配置，从物体的内部反射的光的不同的光强度 分布能够被检测到包含不同的阴影图案，这些阴影图案可以用来通过阴影 恢复形状算法有效地重构三维图像。
在一个实施例中，所述照明装置包括一个照明器，其可移动地从不同 方向照射所述物体的内部以在所述物体的内部产生不同的空间光强度分布。具体而言，该一个照明器可相对检测装置而移动。照明器优选是光纤 或光纤束的端部。因为在该实施例中仅使用了一个照明器，所以所述成像 系统被进一步小型化，从而方便插入内窥镜中以及插入物体的内部。
在另一实施例中，所述照明装置包括若干个照明器来从不同方向照射 所述物体的内部，以在所述物体的内部产生不同的空间光强度分布。利用 这种配置，可以容易地在物体的内部产生不同的空间光强度分布。
在一个实施例中，这些照明器是可移动的。这增加了能够照射物体内 部的方向的数目。
在一个实施例中，如果照明装置包括若干个照明器，并且检测装置包 括若干个收集器和/或检测器，则每个照明器和/或收集器和/或检测器可以单 独寻址以能够在所述物体的内部产生不同的空间光强度分布并且能够检测 从所述物体的内部反射的不同的空间光强度分布。
在根据本发明的一个实施例中，所述照明装置包括至少一个光纤和一 个光源，其中所述检测装置包括至少一个光纤和一个检测器，并且其中所 述光纤设置在外套内，具体是设置在内窥镜的外套内，以将光从所述光源 传送到所述物体的内部并且将从内部反射的光传送到所述检测器。对光纤、 光源和检测器的使用提供了一种容易组装的简单的成像系统配置。
优选地，所述照明装置包括若干个光纤，其适于从不同方向照射所述 物体的内部以在所述物体的内部产生不同的空间光强度分布。通过使用这 种照明，能够容易地在物体的内部产生不同的空间光强度分布。
更优选地，所述检测装置仅包括一个光纤或一个光纤束，用于收集来 自所述照明装置的若干个光纤的光，以检测从物体的内部反射的不同的空 间光强度分布。通过使用这种配置，还能够容易地检测到从物体的内部反 射的不同的空间光强度分布。并且，利用这种配置获取的所检测的不同的 光强度分布能够用来通过阴影恢复形状算法来以低计算强度重构三维图
更优选地，所述照明装置包括一个照明器，所述照明器包括光源和光 纤或光纤束，其中所述光纤或光纤束可移动来从不同方向照射所述物体的 内部以在所述物体的内部产生不同的空间光强度分布。具体而言，所述照 明器的光纤或光纤束可相对于所述检测装置的所述至少一个光纤而移动。更优选地，所述检测器装置仅包括用于收集从所述物体的内部反射的不同 的空间光强度分布的一个光纤或一个光纤束，以及用于照射所述物体的内 部的一个光纤或一个光纤束，其中用于照射所述物体的内部的一个光纤或 一个光纤束可以相对于用于检测不同的空间光强度分布的一个光纤或一个 光纤束而移动。由于仅使用一个照明器，所以成像系统的结构变得更加简 单。
优选地，所述照明装置和所述检测装置的光纤位于相同外套内。所述 外套优选为内窥镜的外套。所述外套可为刚性或柔性的。这减少了必须使 用的外套的数目，其中简化了将外套插入物体，例如，插入膀胱，并且降 低了外套所占用的空间，从而方便了外套的移动和操作以及例如进一步方 便了物体内的手术器械的移动和操作。
能够设置所述照明装置和检测装置的光纤以在物体的内部产生不同的 空间光强度分布，并且检测从物体的内部反射的光。如以上已经说明的， 利用这种设置获取的所检测的不同的空间光强度分布能够用来通过阴影恢 复形状算法来以低计算强度重构三维图像。使用光纤来进行这种获取使得 所述成像系统能够具有紧凑并且节省空间的结构。
所述成像系统可以包括光纤系统，所述光纤系统包括所述照明装置和/ 或所述检测装置的光纤束，并且i)在第一种情况下，设置所述光纤使得所述 光纤中至少两个光纤在所述束的端部彼此分开，以及ii)在第二种情况下， 设置所述光纤使得所述光纤在所述束的所述端部彼此平行，其中所述光纤 系统包括转换机构，其适于将所述光纤系统从所述第一种情况和第二种情 况中的一种转换到所述第一种情况和第二种情况中的另一种。如果所述光 纤系统处于所述光纤彼此平行的第二种情况下，则所述光纤系统能够容易 地插入例如内窥镜中，从而方便所述成像系统的组装，并且具有所述光纤 系统的成像系统能够容易地插入物体的内部。在所述光纤系统已经插入例 如内窥镜中之后和/或所述成像系统已经插入物体的内部之后，所述光纤系 统能够转换到第一种情况，在第一种情况下，由于至少两个光纤在所述束 的端部彼此分开，所以至少两个光纤从不同方向照射物体的内部，即，在 物体的内部产生不同的空间光强度分布。检测到从物体的内部反射的不同 的空间光强度分布。因此，能够从第一种情况转换到第二种情况并且反之亦然的这种可行性使得能够简化插入物体的内部以及从物体的内部取出， 并且方便所述成像系统的组装。
优选地，所述转换机构适于在所述束的所述端部展开所述光纤以将所 述光纤系统从所述第二种情况转换到所述第一种情况。展开过程使得能够 有效地将光纤系统从第二种情况转换为第一种情况。
所述转换机构还可适于在所述束的所述端部收拢所述光纤以将所述光 纤系统从所述第一种情况转换到所述第二种情况。收拢过程使得能够有效 地将光纤系统从第一种情况转换为第二种情况。
更优选地，所述照明装置和所述检测装置的光纤设置为一束，其中所 述检测装置的所述至少一个光纤位于所述束的中心，并且其中所述照明装 置的所述光纤围绕所述检测装置的所述至少一个光纤。
通过使用这种配置，可获取不同的空间光强度分布，其中所述不同的 空间光强度分布适于稳定重构算法并且提高重构的准确性。
所述照明装置和/或所述检测装置的每个光纤能够单独寻址以能够获得 物体内部的不同的预定和/或预选的空间光强度分布。
优选地，所述照明装置和所述检测装置适于获取不同的空间光强度分 布。具体而言，这意味着，照明方向和/或收集方向对于从不同方向依次获
取的不同的空间光强度分布来说是不同的。由于通过使用这种配置，照明 和收集方向对于每个不同的空间光强度分布来说是已知的，则能够容易地 向可用于重构三维图像的每个空间光强度分布分配一个方向。
本发明的另一个目的是提供一种光纤系统，其能够容易地插入例如内 窥镜中以组装根据本发明的成像系统，并且配备有所述光纤系统的成像系 统能够容易地插入物体，例如膀胱的内部。
该目的由具体而言用于根据本发明的对物体内部进行三维成像的成像 系统的光纤系统来实现，其中所述光纤系统包括光纤束，并且i)在第一种情 况下，设置所述光纤使得所述光纤中的至少两个光纤在所述束的端部彼此 分开，以及ii)在第二种情况下，设置所述光纤使得所述光纤在所述束的所 述端部彼此平行，其中所述光纤系统包括转换机构，该转换机构适于将所 述光纤系统从所述第一种情况和第二种情况中的一种转换到所述第一种情 况和第二种情况中的另一种。如以上已经说明的，这种光纤系统能够容易地插入到例如内窥镜中，从而方便用于三维成像的成像系统的组装。并且， 包含这种光纤系统的内窥镜能够在第二种情况下容易地插入物体的内部， 其中，在完成插入之后，所述光纤系统能够转换到第一种情况，从而能够 沿不同方向照射物体的内部和/或收集从物体的内部反射和/或散射的光。
优选地，所述转换机构适于在所述束的所述端部展开所述光纤以将所 述光纤系统从所述第二种情况转换到所述第一种情况。展开过程能够有效 地将光纤系统从第二种情况转换为第一种情况。
所述转换机构还可适于在所述束的所述端部收拢所述光纤以将所述光 纤系统从所述第一种情况转换到所述第二种情况。收拢过程能够有效地将 光纤系统从第一种情况转换为第二种情况。
本发明的又一个目的是提供一种成像方法，其能够提供物体内部的深 度信息并且能够使用比已知的成像系统更小的、用于对物体的内部进行三 维成像的成像系统来执行。
该目的是由一种用于对物体的内部进行三维成像的方法实现的，所述 方法包括下列步骤
- 通过照明装置利用光照亮所述物体的内部，其中在所述物体的内 部产生不同的空间光强度分布，
- 通过检测装置检测所述不同的空间光强度分布，
- 通过重构装置从所检测到的不同的空间光强度分布重构三维图像。
也就是说，在物体的内部产生不同的空间光强度分布，例如，照明装 置能够包括从不同方向照射物体的内部的至少两个照明光纤束。
如上所述，这种方法能够容易地利用照明装置来执行。此外，根据本 发明的所述方法所需的成像系统能够构造得小于对物体的内部进行成像并 且提供深度信息的已知的成像系统。
优选地，在物体的内部依次产生不同的空间光强度分布。具体而言， 这意味着，照明方向和/或收集方向依次改变。由于照明和收集方向，艮P， 获取方向，对于每个检测到的空间光强度分布来说是已知的，所以能够容 易地向每个检测到的用于重构三维图像的空间光强度分布分配一个方向。
更优选地，所述光由单个检测器检测和/或由单个收集器收集。如以上已经说明的，由于仅需要单个检测器和/或收集器，所以能够降低成像系统 的尺寸，从而方便成像系统插入外套以及插入物体的内部。
更优选地，通过阴影恢复形状算法来从所检测到的不同的空间光强度 分布重构三维图像。通过使用阴影恢复形状算法，能够重构高质量的三维 图像。
下面将针对说明性实施例结合附图对本发明进行说明，其中
图1示意性地示出了根据本发明的用于对物体的内部进行三维成像的 成像系统的实施例；
图2示出了在包含第一种情况下的根据本发明的光纤系统的图1的实 施例的内窥镜的顶端；
图3示出了第二种情况下的光纤系统；
图4示出了用于对物体的内部进行三维成像的方法的流程图；以及 图5示意性地示出了根据本发明的成像系统的另一实施例。
具体实施例方式
图1示意性地示出了对物体的内部进行三维成像的成像系统1。成像系 统1包括内窥镜2，该内窥镜2插入在人体14中，例如插入在膀胱中。内 窥镜2连接到操作单元3，操作单元3包括光源4和检测器5。
光源4优选发射可见光范围内的光。光源4的光耦合到至少一个照明 光纤束10中。在该实施例中，光源4的光耦合到若干个照明光纤束10中， 其如图2中所示，并且其围绕中心的收集光纤束ll。
每个光纤束IO、 ll包含若干个光纤。在根据本发明的另一实施例中， 可以分别使用直径与光纤束的直径相对应的光纤来代替光纤束10、 11，例 如，由若干个照明光纤围绕的一个收集光纤。在根据本发明的另一实施例 中，成像系统包括若干个照明光纤，其围绕着一个收集光纤束。光纤束例 如包括10.000个单光纤。
光源4的光通过照明光纤束10传送到待成像的物体14的内部。从物 体的内部反射的光由收集光纤束11收集，其中由于物体14的内部被照明光纤束10从不同方向照射，所以在物体的内部产生不同的空间光强度分布。
所检测到的光通过收集光纤束11传送到检测器5。检测器5优选是CCD照
相机，其将所检测到的不同的空间光强度分布转换为电信号。这些电信号，
即，不同的空间光强度分布被传送到重构装置6，在本实施例中重构装置6 是重构计算机。重构计算机适于根据不同的空间光强度分布重构物体14的 内部的三维图像。通过从不同方向对物体的内部进行照射并检测从物体的 内部反射的光来产生不同的空间光强度分布，以及根据不同的空间光强度 分布进行三维图像重构，例如从"Shape from shading: A Survey" (Ruo Zhang, Ping-Sing Tsai， James Edwin Cryer禾口 Mubarak Shah, IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol. 21， No. 8, 1999年8月，pp. 6卯-706)中可知。
重构装置6连接到监视器7，监视器7显示所重构的物体14的内部的 三维图像。可以使用例如可为外科医生产生三维感觉的立体眼镜或显示器 来代替监视器7。
操作单元3和重构装置6连接到控制单元8，控制单元8优选是控制计 算机，并且其控制操作单元3和重构装置6。
图2示出了在第一种情况下的包含若干个照明光纤束10和一个收集光 纤束11的光学系统9，其中在第一种情况下，光纤束从光纤束IO、 11所插 入的外套2的外部的位置开始彼此分开。光纤束10、 11插入到内窥镜2的 光学系统插入孔12中。内窥镜2还包括插入孔15，手术器械可以位于插入 孔15中，以保证外科医生能够在手术过程期间重构并查看物体14的内部 的三维图像。
在另一实施例中，可以将光纤或光纤束插入一个插入孔15中，以收集 来自物体的内部的光，从而收集来自物体的内部的不同的空间强度分布。 在该实施例中，光纤束10、 11的所有或一部分连接到光源4以沿不同方向 照射物体的内部。
图2示出了已经插入物体14中的内窥镜2和光学系统9的端部。在图 2中，示出了第二种情况下的光纤系统9，其在成像过程期间使用。由于照 明光纤束10彼此分开，所以它们沿不同方向照射物体14的内部，并因此， 收集光纤束ll从不同方向收集反射的光。因此，通过使用第一种情况下的光纤系统9，每个照明光纤束沿不同方向照射物体的内部，其中每个照明光 纤在物体的内部产生另一空间光强度分布。
图3示出了已经插入到物体中的第一种情况下的光纤系统9的端部，
其中照明光纤束10和收集光纤束11彼此平行设置。光纤系统9的第一种 情况用于将光纤系统9插入内窥镜2中以组装内窥镜2和光纤系统9。因此， 通过使用光纤系统9的第一种情况，可以方便成像系统1的组装。此外， 在将已组装的成像系统插入物体14中时，光纤系统9包括第一种情况来方 便将内窥镜2插入物体14中。
光纤系统9还包括转换机构13，其适于通过展开将光纤系统从第二种 情况转换到第一种情况，以及通过收拢将光纤系统9从第一种情况转换到 第二种情况，其中展开和收拢过程与雨伞的类似。
优选使用从所谓的网篮导管(basket catheter)所知的转换机构。这种转换 机构例如在US 200600096卯Al中公开。
成像系统1，例如光源4和照明光纤束10之间的耦合适于能够分别定 位不同的照明光纤束。尤其是，光源4，光源和照明光纤束IO之间的耦合 适于使得照明光纤束10依次照射物体14的内部，g口，使得在物体的内部 依次产生不同的空间光强度分布。
接下来，将参照图4描述用于对物体的内部进行三维成像的方法。
从步骤101开始之后，光纤系统9转换到第二种情况，在第二种情况 下光纤束IO、 ll彼此平行。在这种情况下，光纤系统9插入内窥镜2的光 学系统插入孔12中。如果光纤系统9已经位于内窥镜2中，则可以省略将 光纤系统9插入内窥镜的步骤。
在步骤103中，将包含第二种情况下的光纤系统9的内窥镜2插入物 体14中，并且推进到应该重构物体14的内部的三维图像的位置处。
在内窥镜2的端部到达希望的位置之后，在步骤104，已经插入物体 14中的光纤系统9的端部由转换机构B展开，即，光纤系统9从第二种情 况转换到第一种情况。
在步骤105中，照明光纤束10依次照射物体14的内部，并且从物体 14的内部反射的光被收集光纤束11收集。这样，在物体的内部，依次产生 不同的空间光强度分布并且获得所反射的不同的空间光强度分布。由收集光纤束11收集的不同的空间光强度分布被传送到检测器5，在该实施例中
检测器5是CCD照相机，并且其将包含所述空间光强度分布的光信号转换 为电信号。所述电信号，即，所述空间光强度分布，从检测器5传送到重 构装置6，在该实施例中重构装置6是重构计算机6.
在步骤106中，通过重构算法将所获取的空间光强度分布重构为物体 14的内部的三维图像，所述重构算法例如可从上述引用的参考文献中了解。 优选地，通过阴影恢复形状算法来从空间光强度分布重构三维图像。
在步骤107中，所重构的三维图像显示在监视器7上，外科医生例如 可以在监视器7上查看物体14的内部的三维图像。
在步骤108中，必须决定是否继续获取、重构和查看的步骤。这种决 定可以由外科医生或由预定准则做出。预定准则可以是重复步骤105、 106 和107，直到同时进行的手术过程结束。
如果在步骤108中已经决定应停止获取、重构和查看，则在步骤109 中，控制单元8停止这些处理并且光纤系统9的端部收拢到光纤束彼此平 行的第二种情况，即，光纤系统9从第一种情况转换到第二种情况。此后， 在步骤110中，将包含第二种情况下的光纤系统9的成像系统1的内窥镜2 从人体14中取出，并且在步骤lll中，结束对物体的内部进行三维成像的 方法。
通过执行上述用于对物体的内部进行三维成像的方法，可实时地显示 物体内部的三维图像。
根据本发明，光纤系统可以插入到内窥镜的外套中，例如，柔性或刚 性的外套，其中所述外套可以仅包含光纤系统，或者所述外套可以包含光 纤系统以及附加器械，例如，附加的手术器械。
可以使用单个光纤来代替光纤束。例如，可以使用一个收集光纤和若 干个照明光纤，其与上述使用一个收集光纤束和若干个照明光纤束的情况 类似地操作。
上述照明光纤束或照明光纤，以及上述收集光纤束或收集光纤可以根 据本发明来使用，只要它们适于在物体的内部产生不同的空间光强度分布 并且获取从物体的内部反射的不同的空间光强度分布。
优选地，控制单元8适于根据图4的成像方法的步骤104至109来控制成像系统。为了决定获取、重构和查看是否应该停止，控制单元优选连 接到另一个手术器械的控制单元，其中如果所述成像系统的控制单元从所 述手术器械的控制单元接收到指示手术过程已经停止的信号，则其决定停 止获取、重构和查看。
图5示出了根据本发明的成像系统的另 一实施例的内窥镜202的端部。
在该实施例中，照明装置包括若干个照明光纤或照明光纤束210，其例如位 于内窥镜的外套202内，并且适于从不同方向照射物体的内部以在物体的 内部产生不同的空间光强度分布。在该实施例中检测装置包括收集光纤束 215，其也位于外套202内并且适于将所收集的光传送到检测器，例如CCD 照相机。除了收集光纤束215之外，或者代替收集光纤束215，检测装置可 以包括直接位于外套202的顶端上，例如，位于内窥镜的顶端上的照相机。
在根据本发明的一个实施例中，还可以使用两个或多个检测器和/或收 集器，以及同时使用两个或多个照明装置以在物体的内部产生不同的空间 光强度分布并且获取从物体的内部反射的不同的空间光强度分布。
在本发明的另一实施例中，所述成像系统包括至少两个内窥镜，其中 至少一个内窥镜包括所述照明装置，并且其中至少另一个内窥镜包括至少 一个检测器和/或收集器。
权利要求
1、一种用于对物体(14)的内部进行三维成像的成像系统，包括-照明装置(4，10)，适于用光来照射所述物体(14)的内部，其中所述照明装置(4，10)能够在所述物体(14)的内部产生不同的空间光强度分布，-检测装置(5，11)，适于检测所述不同的空间光强度分布，-重构装置(6)，适于从所检测到的不同的空间光强度分布重构三维图像。
2、 如权利要求1所述的成像系统，其中所述检测装置(5， ll)包括单个 检测器(5)和/或单个收集器(11)。
3、 如权利要求1所述的成像系统，其中所述重构装置(6)适于通过阴影 恢复形状算法来从所检测到的不同的空间光强度分布重构三维图像。
4、 如权利要求1所述的成像系统，其中所述照明装置(4， IO)适于从不 同方向照射所述物体(14)的内部以在所述物体(14)的内部产生不同的空间光 强度分布。
5、 如权利要求4所述的成像系统，其中所述照明装置(4， IO)包括一个 照明器，所述一个照明器可移动地从不同方向照射所述物体(14)的内部以在 所述物体(14)的内部产生不同的空间光强度分布。
6、 如权利要求4所述的成像系统，其中所述照明装置(4， IO)包括若干 个照明器(10)以从不同方向照射所述物体(14)的内部，以在所述物体(14)的 内部产生不同的空间光强度分布。
7、 如权利要求1所述的成像系统，其中所述照明装置(4， IO)包括至少 一个光纤(10)和一个光源(4)，其中所述检测装置包括至少一个光纤和一个检 测器(5)，并且其中所述光纤设置在外套(2， 202)内，以将光从所述光源(4)传送到所述物体(14)的内部并且将从所述内部反射的光传送到所述检测器(5)。
8、 如权利要求7所述的成像系统，其中所述照明装置(4， IO)包括若干 个光纤(IO)，所述若干个光纤适于从不同方向照射所述物体(14)的内部以在 所述物体(14)的内部产生不同的空间光强度分布。
9、 如权利要求7所述的成像系统，其中所述照明装置包括一个照明器， 所述一个照明器包括光源(4)和光纤或光纤束，其中所述光纤或光纤束可移 动来从不同方向照射所述物体(14)的内部，以在所述物体(14)的内部产生不 同的空间光强度分布。
10、 如权利要求7所述的成像系统，其中所述照明装置和所述检测装 置的光纤位于相同的外套(2， 202)内，具体是位于一个内窥镜的外套(2， 202) 内。
11、 如权利要求7所述的成像系统，其中所述成像系统(l)包括光纤系 统(9:)，所述光纤系统包括所述照明装置和/或所述检测装置的光纤(10， 11) 束，并且i)在第一种情况下，设置所述光纤(IO， 11)，使得所述光纤(IO， 11) 中的至少两个光纤在所述束的端部彼此分开，以及ii)在第二种情况下，设 置所述光纤(IO， 11)，使得所述光纤在所述束的所述端部彼此平行，其中所 述光纤系统(9)包括转换机构(13)，所述转换机构适于将所述光纤系统(9)从 所述第一种情况和第二种情况中的一种转换到所述第一种情况和第二种情 况中的另一种。
12、 如权利要求11所述的成像系统，其中所述转换机构(13)适于在所 述束的所述端部展开所述光纤(10，11)以将所述光纤系统(9)从所述第二种情 况转换到所述第一种情况，和/或其中所述转换机构(13)适于在所述束的所 述端部展开所述光纤(IO， 11)以将所述光纤系统(9)从所述第二种情况转换到 所述第一种情况。
13、 如权利要求7所述的成像系统，其中所述照明装置和所述检测装置的光纤(IO， ll)设置为一束，其中所述检测装置的所述至少一个光纤(ll)位于所述束的中心，并且其中所述照明装置的所述光纤(io)围绕所述检测装置的所述至少一个光纤(ll)。
14、 一种光纤系统，其中所述光纤系统(IO， ll)包括光纤(lO， 11)束， 并且i)在第一种情况下，设置所述光纤(IO， ll)使得所述光纤(lO， ll)中的 至少两个光纤在所述束的端部彼此分开，以及ii)在第二种情况下，设置所 述光纤(IO， ll)使得所述光纤(lO， ll)在所述束的所述端部彼此平行，其中 所述光纤系统(9)包括转换机构(13)，所述转换机构适于将所述光纤系统(9) 从所述第一种情况和第二种情况中的一种转换到所述第一种情况和第二种 情况中的另一种。
15、 如权利要求14所述的光纤系统，其中所述转换机构(13)适于在所 述束的所述端部展开所述光纤(IO， 11)以将所述光纤系统(9)从所述第二种情 况转换到所述第一种情况，和/或其中所述转换机构(13)适于在所述束的所 述端部展开所述光纤(IO， 11)以将所述光纤系统(9)从所述第二种情况转换到 所述第一种情况。
16、 一种用于对物体(14)的内部进行三维成像的方法，包括下列步骤- 通过照明装置(4， 10)用光来照射所述物体(14)的内部，其中在所 述物体(14)的内部产生不同的空间光强度分布，- 通过检测装置(5， ll)检测所述不同的空间光强度分布，- 通过重构装置(6)从所检测到的不同的空间光强度分布重构三维 图像。
17、 如权利要求16所述的方法，其中所述光由单个检测器(5)检测和/ 或由单个收集器(ll)收集。
18、如权利要求16所述的方法，其中通过阴影恢复形状算法来从所检测到的不同的空间光强度分布重构三维图像。
全文摘要
本发明涉及一种用于对物体的内部进行三维成像的成像系统和方法。所述成像系统包括照明装置(10)、检测装置(11)和重构装置。所述照明装置适于用光照射所述物体的内部，其中所述照明装置(10)能够在物体的内部产生不同的空间光强度分布。所述检测装置(11)适于检测所述不同的空间光强度分布，以及所述重构装置适于从所检测到的不同的空间光强度分布重构三维图像。本发明进一步涉及包含转换机构的光纤系统，所述转换机构用于将所述光纤系统从光纤彼此分开的第一种情况转换到光纤彼此平行的第二种情况，反之亦然。
文档编号A61B1/00GK101437437SQ200780016484
公开日2009年5月20日 申请日期2007年5月2日 优先权日2006年5月9日
发明者B·H·W·亨德里克斯, J·F·苏伊吉维尔 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司