一种成像设备的制作方法

文档序号:15697160发布日期:2018-10-19 19:14阅读:123来源:国知局

本申请涉及成像领域,特别是涉及一种成像设备。



背景技术:

目前,为了提高待诊断组织早期癌症的诊断准确性,需要结合该待诊断组织对应的不同类型图像的信息,确定该待诊断组织是否发生早期癌变。不同类型的图像可以包括白光图像、特征光图像和荧光图像。其中,白光图像提供组织在白光照明下的色彩和结构信息;特征光图像基于组织吸收的血红蛋白,提供血管网络对比度信息;荧光图像提供组织的自体荧光因子信息。

目前,成像设备只能生成白光图像与特征光图像,或者只能生成白光图像与荧光图像。因此,一般判断待诊断组织是否发生早期癌变所结合的图像类型为:白光图像与特征光图像相结合,或者白光图像与荧光图像相结合。

由于不同类型的图像反映待诊断组织的不同生物特性信息,并且待诊断组织的生物特性信息越多,判断待诊断组织是否发生早期癌变的准确性越高。因此,需要一种能够生成白光图像、特征光图像以及荧光图像的成像设备。进而,结合白光图像、特征光图像以及荧光图像,提高判断待诊断组织是否发生早期癌变的准确性。



技术实现要素:

基于此,本申请提出了一种成像设备,用以生成白光图像、特征光图像以及荧光图像。

本申请提供的技术方案为:

本申请公开了一种成像设备,包括:光源、采集装置和处理装置;其中,

所述光源,用于发射预设的多路窄带光;所述多路窄带光用于形成白光和窄带特征光,以及作为荧光激发光;

所述采集装置,用于采集多路反射光得到多路反射光数据,以及采集荧光得到荧光数据;所述多路反射光为:所述多路窄带光中形成白光和窄带特征光的窄带光经待诊断组织反射的光;所述荧光为:所述多路窄带光中作为荧光激发光的窄带光激发所述待诊断组织后,所述待诊断组织自发的荧光;

所述处理装置,用于依据所述多路反射光数据形成所述待诊断组织的白光图像和特征光图像,以及依据所述多路反射光数据和所述荧光数据形成所述待诊断组织的荧光图像。

其中,所述采集装置包括第一传感器;

所述光源,具体用于分时发射第一窄带光与第二窄带光;所述第一窄带光为:所述多路窄带光中用于形成白光和窄带特征光的窄带光;所述第二窄带光为:所述多路窄带光中作为荧光激发光的窄带光;

所述第一传感器,用于采集所述第一窄带光经所述待诊断组织反射的多路反射光,生成多路反射光数据,以及采集所述第二窄带光激发所述待诊断组织所自发的荧光,生成荧光数据。

其中,所述采集装置包括物镜和第二传感器,所述物镜的数量为目标数量;所述目标数量为所述光源所发射窄带光的路数;其中,不同物镜所允许通过的预设波长范围互不重叠;不同物镜所允许通过的光照射在所述第二传感器的区域互不重叠;

所述物镜,用于将所述多路反射光与所述荧光,对应聚焦在所述第二传感器的互不重叠的区域;

所述第二传感器,用于采集所述多路反射光得到所述多路反射光数据,以及采集所述荧光得到所述荧光数据。

其中,所述采集装置包括滤光片和第三传感器;

所述滤光片,用于在不同预设时间段允许通过不同路的反射光或荧光;其中,一个预设时间段只允许通过一路反射光或荧光;

所述第四传感器,用于采集所述多路反射光得到所述多路反射光数据,以及采集所述荧光得到所述荧光数据。

其中,所述处理装置,还用于:

将所述白光图像、所述特征光图像和所述荧光图像输入训练后的预设模型;所述训练后的预设模型用于识别图像中疑似癌症的异常组织区域,以及确定该异常组织区域为癌症的概率;

获取所述训练后预设模型输出的所述白光图像中疑似癌症的第一异常组织区域和所述第一异常组织区域为癌症的第一概率、所述特征光图像中疑似癌症的第二异常组织区域和所述第二异常组织区域为癌症的第二概率,以及所述荧光图像中疑似癌症的第三异常组织区域和所述第三异常组织区域为癌症的第三概率;

基于所述第一异常组织区域、所述第二异常组织区域和所述第三异常组织区域,确定所述待诊断组织中疑似癌症的第四异常组织区域;

基于所述第一概率、所述第二概率和所述第三概率,确定所述第四异常组织区域为癌症的第四概率。

其中,所述处理装置,还用于:

在生成所述白光图像、所述特征光图像和所述荧光图像之后,融合所述白光图像、所述特征光图像,以及所述荧光图像中的任意两种或三种,得到融合图像。

其中,所述处理装置,还用于在所述融合图像中标记所述第四异常组织区域。

其中,该成像设备还包括:显示装置;

所述显示装置,用于显示所述白光图像、所述特征光图像、所述荧光图像、所述融合图像和标记有所述第四异常组织区域的融合图像中的一种或多种。

其中,所述显示装置,还用于:

在显示所述标记有所述第四异常组织区域的融合图像的情况下,显示诊断信息;所述诊断信息表示所述第四异常组织区域为癌症的概率。

其中,所述光源,用于发射多路窄带光,包括:

所述光源,具体用于发射红色窄带光、绿色窄带光、蓝色窄带光和荧光激发光。

本申请的有益效果为:

由于现有技术中成像设备的光源为宽光谱光源或者窄带数量不足,只能生成特征光和白光,或者白光和荧光激发光,不能同时生成特征光、白光以及荧光激发光;因此,不能生成白光图像、特征光图像以及荧光图像。而本申请实施例中的光源所发射多路窄带光能够形成白光、窄带特征光,以及能够作为荧光激发光。该多路窄带光中用于形成白光和窄带特征光的窄带光经待诊断组织反射多路反射光,该多路窄带光中作为荧光激发光的窄带光激发该待诊断组织后,该待诊断组织自发荧光;其中,多路窄带光可以根据需要,确定每路窄带光的波长范围,进而使所确定的多路窄带光能够形成白光和窄带特征光,以及能够作为荧光激发光;本申请实施例中的采集装置可以采集该多路反射光得到多路发射光数据,以及采集该荧光得到荧光数据;因此,本申请实施例中的成像设备可以基于所得到的多路反射光数据生成白光图像和特征光图像,以及基于所得到的荧光数据生成荧光图像。进而,基于所生成的白光图像、特征光图像以及荧光图像的信息,提高判断待诊断组织是否发生早期癌变的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请中一种成像设备的结构示意图;

图2为本申请中又一种成像设备的结构示意图;

图3为本申请中又一种成像设备的结构示意图;

图4为本申请中又一种成像设备的结构示意图;

图5为本申请中又一种成像设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。

参考图1,示出了本申请中一种成像设备的结构示意图,该成像设备可以包括光源101,第一传感器102、处理装置103和显示装置104。

其中,光源101可以发射中心波长为620nm的红色窄带光、中心波长为532nm的绿色窄带光、中心波长为450nm的蓝色窄带光和中心波长为415nm的蓝紫光。其中,中心波长为620nm的红色窄带光、中心波长为532nm的绿色窄带光和中心波长为450nm的蓝色窄带光可以形成白光;中心波长为450nm的蓝色窄带光和中心波长为415nm的蓝紫光可以形成窄带特征光;光源101再增设中心波长为405nm的荧光激发光可以作为荧光激发光。

光源101发射红色窄带光、绿色窄带光、蓝色窄带光、蓝紫窄带光和荧光激发光后,红色窄带光、绿色窄带光、蓝色窄带光和蓝紫窄带光分别照射到待诊断组织,该待诊断组织反射出红色窄带反射光、绿色窄带反射光、蓝色窄带反射光和蓝紫窄带反射光;荧光激发光照射到该待诊断组织,该待诊断组织经激发后自发出荧光。

在实际应用中,光源101还可以发射中心波长为620nm的红色窄带光、波长范围为540~600nm的绿色窄带光和中心波长为450nm的蓝色窄带光。其中,中心波长为620nm的红色窄带光、波长范围为540~600nm的绿色窄带光和中心波长为450nm的蓝色窄带光可以形成白光;波长范围为540~600nm的绿色窄带光和中心波长为450nm的蓝色窄带光可以形成窄带特征光;波长范围为540~600nm的绿色窄带光可以作为荧光激发光。

其中,光源101所发射的红色窄带光、绿色窄带光和蓝色窄带光照射到待诊断组织,该待诊断组织反射红色窄带反射光、绿色窄带反射光和蓝色窄带反射光;同时,波长范围为540~600nm的绿色窄带光还可以激发待诊断组织自发荧光。

上述给出了光源101所发射的多路窄带光的两种实现形式,当然在实际应用中,光源101还可以发射其他类型的窄带光。光源101的目的是发射多路窄带光,并且,所发射的多路窄带光只要可以形成白光和窄带特征光,以及可以作为荧光激发光即可。对于光源101所发射的多路窄带光的颜色、波长范围以及中心波长等具体内容,本实施例不作具体限定。

第一传感器102,用于采集待诊断组织所反射的多路反射光得到多路反射光数据,以及采集待诊断组织自发的荧光得到荧光数据。

光源101所发射的多路窄带光中经待诊断组织所反射的多路反射光与经待诊断组织自发的荧光后,在第一传感器102采集该多路反射光与荧光时,由于荧光可能被多路反射光覆盖,因此,在本实施例中,光源101分时发射第一窄带光与第二窄带光,其中,第一窄带光为多路窄带光中用于形成白光和窄带特征光的窄带光;第二窄带光为多路窄带光中作为荧光激发光的窄带光。

当光源101分时发射第一窄带光与第二窄带光时,第一传感器102就可以分时采集多路反射光与荧光,进而,可以采集到多路反射光数据与荧光数据,避免荧光被多路反射光所覆盖。

例如,当光源101所发射的多路窄带光为:中心波长为620nm的红色窄带光、中心波长为532nm的绿色窄带光、中心波长为450nm的蓝色窄带光、中心波长为415nm的蓝紫光和中心波长为405nm的荧光激发光。其中,中心波长为620nm的红色窄带光、中心波长为532nm的绿色窄带光、中心波长为450nm的蓝色窄带光用于合成白光;中心波长为450nm的蓝色窄带光和中心波长为415nm的蓝紫光用于形成窄带特征光;中心波长为405nm的荧光激发光用于激发待诊断组织自发荧光;此时,光源101先发射中心波长为620nm的红色窄带光、中心波长为532nm的绿色窄带光、中心波长为450nm的蓝色窄带光和中心波长为415nm的蓝紫光四路窄带光,此时该四路窄带光经待诊断组织反射四路反射光,第一传感器102采集该四路反射光得到四路反射光数据。

之后,光源101发射中心波长为405nm的荧光激发光,此时所发射的荧光激发光激发待诊断组织自发荧光,接着,第一传感器102采集该荧光得到荧光数据。

在第一传感器采集得到多路反射光数据和/或荧光数据后,接着,处理装置103基于多路反射光数据生成白光图像和特征光图像,基于荧光数据生成荧光图像。具体的,当光源101发射的多路窄带光为:中心波长为620nm的红色窄带光、中心波长为532nm的绿色窄带光、中心波长为450nm的蓝色窄带光、中心波长为415nm的蓝紫窄带光和中心波长为405nm的荧光激发光时,处理装置103将红色反射光数据、绿色反射光数据以及蓝色反射光数据与白光图像对应的卷积因子进行卷积,得到白光图像;将绿色反射光数据、蓝色反射光数据和蓝紫反射光数据与特征光图像对应的卷积因子进行卷积,得到特征光图像;将荧光数据和蓝色反射光数据与荧光图像对应的卷积因子进行卷积,得到荧光图像。

其中,白光图像、特征光图像以及荧光图像分别对应的卷积因子为矩阵,每种图像所对应的矩阵的行数与生成该种图像所需的光数据种类数相同,列数都为3。例如,白光图像对应红色反射光数据、绿色反射光数据以及蓝色反射光数据三种数据,因此,白光图像对应的卷积因子的行数为3;特征光图像对应绿色反射光数据、蓝色反射光数据和蓝紫反射光数据三种数据,因此,特征光图像对应的卷积因子的行数为3;荧光图像对应荧光数据和蓝色反射光数据这两种数据,因此,荧光图像对应的卷积因子的行数为2。在实际应用中,荧光图像的生成除了采用卷积的方式外,还可以将荧光数据除以蓝色窄带光数据得到。

显示装置104,用于显示处理装置103所生成的白光图像、特征光图像和荧光图像中的一种或多种。

参考图2,示出了本申请中又一种成像设备的结构示意图,该成像设备包括:光源201、物镜202、物镜203、物镜204、物镜205和第二传感器206、处理装置207和显示装置208。

其中,光源201具体所发射的多路窄带光与图1所对应的成像设备中的光源101相同,具体内容可以参考图1中的光源101的具体内容,这里不再赘述。

在本成像设备中,物镜202、物镜203、物镜204和物镜205上有特异性镀膜,此时不同的物镜分别可以通过不同波长范围的窄带光。例如,当光源所发射的多路窄带光分别为红色窄带光、绿色窄带光、蓝色窄带光和荧光激发光,此时,物镜202只可以通过红色窄带光、物镜203只可以通过蓝色窄带光、物镜204只可以通过蓝色窄带光、物镜204只可以通过荧光。在本成像设备中,物镜与第二传感器206之前的位置关系需要满足不同物镜所通过的光照射在第二传感器的区域不重叠。例如,物镜202、物镜203、物镜204和物镜205排成一列,相邻两个物镜之间保持一定的间距,使得通过不同物镜的光照射在第二传感器206的不同区域,且不同区域互不重叠。

需要说明的是,在本成像设备中,因为当光源所发射的窄带光有四种,因此物镜的数目为4个,在实际应用中,物镜的个数只需与光源所发射的窄带光的数量保持相同即可,对于具体数量需要根据光源的具体内容确定。

在物镜202、物镜203、物镜204和物镜205将光源201所发射的多路反射光和荧光,分别映射在第二传感器206中互不重叠的区域后,接着,第二传感器206采集不同区域处的反射光得到反射光数据,以及采集荧光得到荧光数据。

在第二传感器204得到多路反射光数据和荧光数据后,接着,处理装置207基于多路反射光数据生成白光图像和特征光图像,以及基于荧光数据生成荧光图像。对于处理装置207生成白光图像、特征光图像和荧光图像的具体实现方式可以参考图1中处理装置103生成白光图像、特征光图像以及荧光图像的过程,这里不再赘述。

显示装置208,用于显示处理装置207所生成的白光图像、特征光图像和荧光图像中的一种或多种。

参考图3,示出了本申请中又一种成像设备的结构示意图,该成像设备可以包括光源301、滤光片302、第三传感器303、处理装置304和显示装置305。

其中,光源201具体所发射的多路窄带光与图1所对应的成像设备中的光源101相同,具体内容可以参考图1中的光源101的具体内容,这里不再赘述。

在本成像设备中,滤光片302在不同的时刻使不同波长范围的窄带光通过照射在第三传感器303上,目的是将第三传感器303分别采集待诊断组织所反射的每路反射光和待诊断组织自发的荧光。具体的,该滤光片302可以为液晶可调滤光片,该液晶可调滤光片在一个预设时间段只允许一种颜色的反射光或者荧光通过。因此,在连续的多个预设时间段内,第三传感器303可以分别采集到不同的反射光得到多路反射光数据,以及采集荧光得到荧光数据。

在滤光片302得到多路反射光数据,第三传感器303得到荧光数据后,接着,处理装置304基于多路反射光数据生成白光图像和特征光图像,以及基于荧光数据生成荧光图像。对于处理装置304生成白光图像、特征光图像和荧光图像的具体实现方式可以参考图1中处理装置103生成白光图像、特征光图像以及荧光图像的过程,这里不再赘述。

显示装置305,用于显示处理装置304所生成的白光图像、特征光图像和荧光图像中的一种或多种。

参考图4,示出了本申请中又一种成像设备的结构示意图,该成像设备包括光源401、采集装置402、处理装置403和显示装置404。

其中,光源401与图1的成像设备中的光源101的功能和具体实现方式相同,具体内容可以参考图1的成像设备中的光源101,这里不再赘述。

采集装置402与图1的成像设备中的采集装置102的功能与具体实现方式相同,具体内容可以参考图1的成像设备中的采集装置102,这里不再赘述。

对于处理装置403,用于基于多路反射光数据生成白光图像和特征光图像,以及基于多路反射光数据和荧光数据生成荧光图像。对于处理装置403生成白光图像、特征光图像和荧光图像的过程,与图1的成像设备中的处理装置103生成白光图像、特征光图像和荧光图像的过程相同,具体内容可以参考图1的成像设备中的处理装置103,这里不再赘述。

在本成像设备中处理装置403除了生成白光图像、特征光图像和荧光图像之外,还用于将白光图像、特征光图像和荧光图像中任意两种或三种图像进行融合,得到融合图像。具体的,在对白光图像、特征光图像和荧光图像中的任意两种或三种进行融合时,为了融合后的图像信息可以更直接的反映用于确定待诊断组织是否发生早期癌变的空间轮廓结构信息,处理装置403分别将白光图像、特征光图像和荧光图像通过fir滤波器进行滤波处理,得到滤波后的白光图像、滤波后的特征光图像和滤波后的荧光图像。接着,处理装置403将滤波后的白光图像、滤波后的特征光图像和滤波后的荧光图像中的任意两种或三种进行融合。

在本成像设备中,为了更好的辅助医生判断待诊断组织是否发生早期癌变,对预设模型进行训练使得训练后的预设模型具有识别白光图像、特征光图像和荧光图像中疑似癌症的异常组织区域,以及异常组织区域为癌症的概率。其中,预设模型的训练过程可以为:将大量事先标注的疑似早期癌症的异常组织区域的白光图像、以及异常组织区域为癌症的概率的样本,输入预设模型对该预设模型进行训练,使得训练后的预设模型具有识别白光图像中疑似癌症的异常组织区域,以及识别出的异常组织区域为癌症的概率。对于特征光图像和荧光图像,对预设模型进行训练的方法与通过白光图像对预设模型进行训练的方法相同,这里不再赘述。

需要说明的是,本成像设备只给出了一种训练预设模型的方法,在实际应用中还可以采用其他的方式对预设模型进行训练,本实施例不对具体的训练方式作限定,只要训练后的预设模型可以识别白光图像中疑似癌症的异常组织区域,以及确定该异常组织区域为癌症的概率;可以识别特征光图像中疑似癌症的异常组织区域,以及该异常组织区域为癌症的概率;以及可以识别荧光图像中疑似癌症的异常组织区域,以及该异常组织区域为癌症的概率即可。

在得到训练后的预设模型后,接着,本成像设备将处理装置403所生成的白光图像、特征光图像和荧光图像输入该训练后的预设模型中,该训练后的预设模型确定所输入的每幅图像中疑似早期癌症的异常组织区域,以及该异常组织区域为癌症的概率;并输出每幅图像中疑似早期癌症的异常组织区域,以及异常组织区域为癌症的概率的诊断信息。

处理装置403还可以综合训练后的预设模型所输出的每幅图像中疑似癌症的异常组织区域,以及异常组织区域为癌症的概率,确定待诊断组织中疑似癌症的异常组织区域,以及该待诊断组织为癌症的概率。此外,处理装置403还可以将所确定的待诊断组织中疑似癌症的组织区域,标记在融合图像中。

显示装置404,用于显示处理装置403所生成的白光图像、特征光图像、荧光图像、融合图像、标记有疑似癌症的异常组织区域的融合图像中的一种或多种。

在本成像装置中,处理装置403可以合成融合图像,并且,处理装置403可以通过训练后的预设模型确定白光图像、特征光图像以及荧光图像中,疑似癌症的异常组织区域,以及异常组织区域为癌症的概率。并综合依据每种图像对应的异常组织为癌症的概率,确定待诊断组织中异常组织区域为癌症的概率。由于处理装置403基于三种图像的信息,来综合确定待诊断组织中异常组织区域为癌症的概率,所确定出的概率准确性得到提高。

参考图5,示出了本申请中又一种成像设备,该成像设备包括光源501、采集装置502、处理装置503和显示装置504。

其中,光源501、采集装置502、处理装置503的具体实现,与图4中光源401、采集装置402、处理装置403的具体实现对应相同,这里不再赘述。

在本成像设备包括显示装置504,该显示装置504可以显示处理装置503所生成的白光图像、特征光图像、荧光图像和融合图像、标记有疑似癌症的异常组织区域的融合图像中的任意一种或多种。其中,该显示装置504还可以显示处理装置503所确定出的表示待诊断组织存在癌症的概率的诊断信息。

在本成像设备中,显示装置可以显示标记有异常组织区域的融合图像,以及显示异常组织区域为癌症的概率的诊断信息,为医生判断该待诊断组织中异常组织区域为癌症的概率提供一个准确性更高的依据。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。在本文中,诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。在文中的“包括”、“包含”等词语解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义;也就是说,是“包含但不限于”的含义。在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出变形、同等替换、改进等,这些都属于本发明的保护范围。

对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员用于实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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