荧光导航立体内窥镜系统及其对焦方法与流程

本发明涉及医疗仪器的，尤其是涉及一种荧光导航立体内窥镜系统及其对焦方法。

背景技术：

1、内窥镜系统在医学手术中有着广泛应用，然而一般的内窥镜仅利用可见光成像，在手术过程中难以观察到人体表层黏膜下的癌变组织、出血情况等深层次信息。

2、为了使得医生在观看内窥镜画面来操控手术机器人时获得更好的空间感，通常需要采用立体内窥镜来获得立体图像进行观察。一些立体内窥镜采用荧光和可见光同时成像。

3、然而，由于荧光和可见光的波长差异较大，成像时的焦距不同，难以同时实现清晰成像。另外，当前荧光内窥镜成像方案多采用同一个图像传感器对可见光和荧光进行分时采集，后期通过图像处理实现图像融合。但分时采集的可见光图像和荧光图像之间存在延时，会造成融合后的图像存在运动模糊，影像质量不高的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种可见光和荧光成像对焦方法，以缓解现有技术中存在的荧光和可见光的波长差异较大，成像时的焦距不同，难以同时实现清晰成像的技术问题。

2、本发明提供一种荧光导航立体内窥镜系统，包括内窥镜镜头，所述内窥镜镜头包括成像模组、分光模组、图像采集模块和对焦控制装置；

3、所述成像模组并排设置为两个，且沿各自光轴可移动，用于对目标区域进行成像；

4、所述分光模组设置于所述成像模组的像侧，用于使入射光在相垂直的两个方向上分离，以分离出可见光和荧光；

5、所述图像采集模块包括可见光图像传感器和荧光图像传感器，所述荧光图像传感器用于接收荧光并生成荧光图像，所述可见光图像传感器用于接收可见光并生成可见光图像；

6、所述对焦控制装置包括获取模块、计算模块、调用模块和控制模块，所述获取模块用于获取可见光成像面上的任一特征点p，并通过所述计算模块得出所述特征点p的视差大小，同时，所述计算模块用于根据所述视差大小和内窥镜镜头参数得出物距；

7、所述调用模块用于获取物距与调焦距离的关系曲线信息，并用于将所述关系曲线信息发送至控制模块；

8、所述控制模块用于接收所述关系曲线信息，分别控制所述成像模组移动，调整可见光或荧光图像的清晰度，并控制所述荧光图像传感器和所述可见光图像传感器中的一者移动，以调整荧光或可见光图像的清晰度。

9、进一步的，所述可见光图像传感器设置于所述分光模组远离所述成像模组的一侧；

10、所述分光模组包括相平行设置的第一分光棱镜和第二分光棱镜；

11、所述荧光图像传感器设置为两个，并以背靠背地方式侧放在所述第一分光棱镜与所述第二分光棱镜之间。

12、进一步的，所述可见光图像传感器设置为两个，两个所述可见光图像传感器与两个所述成像模组一一对应设置；

13、或者，所述可见光图像传感器设置为一个，一个所述可见光图像传感器位于所述分光模组远离所述成像模组的一侧，并用于同时接收两光路的可见光。

14、进一步的，所述荧光图像传感器设置于所述分光模组远离所述成像模组的一侧；

15、所述分光模组包括相平行设置的第一分光棱镜和第二分光棱镜；

16、所述可见光图像传感器设置为两个，并以背靠背地方式侧放在所述第一分光棱镜与所述第二分光棱镜之间。

17、进一步的，所述荧光图像传感器设置为两个，两个所述荧光图像传感器与两个所述成像模组一一对应设置；

18、或者，所述荧光图像传感器设置为一个，一个所述荧光图像传感器位于所述分光模组远离所述成像模组的一侧，并用于同时接收两光路的荧光

19、本发明还提供一种荧光导航立体内窥镜系统的对焦方法，包括以下步骤：

20、在可见光成像面上确定任一特征点p；

21、获取两光路的可见光图像，并计算出所述特征点p的视差大小；

22、根据所述视差大小和内窥镜镜头参数计算出物距；

23、获取物距与调焦距离的关系曲线；

24、根据所述关系曲线，获取可见光和荧光成像的调焦距离信息；

25、根据所述可见光和荧光成像的调焦距离信息，分别控制双目的所述成像模组沿光轴同步移动，以调整可见光或荧光图像至清晰状态，并控制所述可见光图像传感器或所述荧光图像传感器中的一者沿所述光轴移动，以调整荧光或可见光图像至清晰状态。

26、进一步的，根据所述可见光和荧光成像的调焦距离信息，首先控制双目的所述成像模组移动至荧光清晰成像的相应调焦距离，使得荧光成像清晰；

27、然后，控制所述可见光图像传感器移动，所述可见光图像传感器的移动距离与所述成像模组的移动距离之和等于可见光清晰成像的相应调焦距离，使得可见光成像清晰。

28、进一步的，沿着第一光路接收由目标组织反射的可见光，获取第一可见光图像；

29、沿着第二光路接收由目标组织反射的可见光，获取第二可见光图像；

30、沿着第一光路经一次或多次变向后接收由目标组织反射的荧光，获取第一荧光图像；

31、沿着第二光路经一次或多次变向后接收由目标组织反射的荧光，获取第二荧光图像。

32、进一步的，根据所述可见光和荧光成像的调焦距离信息，首先控制双目的所述成像模组移动至可见光清晰成像的相应调焦距离，使得可见光成像清晰；

33、然后，控制所述荧光图像传感器移动，所述荧光图像传感器的移动距离与所述成像模组的移动距离之和等于荧光清晰成像相应的调焦距离，使得荧光成像清晰。

34、进一步的，沿着第一光路接收由目标组织反射的荧光，获取第一荧光图像；

35、沿着第二光路接收由目标组织反射的荧光，获取第二荧光图像；

36、沿着第一光路经一次或多次变向后接收由目标组织反射的可见光，获取第一可见光图像；

37、沿着第二光路经一次或多次变向后接收由目标组织反射的可见光，获取第二可见光图像。

38、本发明提供的荧光导航立体内窥镜系统及其对焦方法，至少具有以下

39、有益效果：

40、通过获取可见光成像面上的任一特征点p，通过计算模块可得出特征点p的视差大小，同时，根据视差大小和内窥镜镜头参数可通过计算模块得出物距，通过获取物距与调焦距离的关系曲线，可控制成像模组移动，以调整可见光或荧光图像的清晰度，同时还可控制荧光图像传感器和可见光图像传感器中的一者移动，以调整荧光或可见光图像的清晰度，如此设置，既能够实现荧光清晰成像，也能够实现可见光清晰成像，从而能够使可见光图像与荧光图像融合后的图像清晰，进而提升图像质量。

技术特征：

1.一种荧光导航立体内窥镜系统，其特征在于，包括内窥镜镜头，所述内窥镜镜头包括成像模组、分光模组、图像采集模块和对焦控制装置；

2.根据权利要求1所述的荧光导航立体内窥镜系统，其特征在于，所述可见光图像传感器设置于所述分光模组远离所述成像模组的一侧；

3.根据权利要求2所述的荧光导航立体内窥镜系统，其特征在于，所述可见光图像传感器设置为两个，两个所述可见光图像传感器与两个所述成像模组一一对应设置；

4.根据权利要求1所述的荧光导航立体内窥镜系统，其特征在于，所述荧光图像传感器设置于所述分光模组远离所述成像模组的一侧；

5.根据权利要求4所述的荧光导航立体内窥镜系统，其特征在于，所述荧光图像传感器设置为两个，两个所述荧光图像传感器与两个所述成像模组一一对应设置；

6.一种荧光导航立体内窥镜系统的对焦方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的对焦方法，其特征在于，根据所述可见光和荧光成像的调焦距离信息，首先控制双目的所述成像模组移动至荧光清晰成像的相应调焦距离，使得荧光成像清晰；

8.根据权利要求7所述的对焦方法，其特征在于，沿着第一光路接收由目标组织反射的可见光，获取第一可见光图像；

9.根据权利要求6所述的对焦方法，其特征在于，根据所述可见光和荧光成像的调焦距离信息，首先控制双目的所述成像模组移动至可见光清晰成像的相应调焦距离，使得可见光成像清晰；

10.根据权利要求9所述的对焦方法，其特征在于，沿着第一光路接收由目标组织反射的荧光，获取第一荧光图像；

技术总结
本发明提供了一种荧光导航立体内窥镜系统及其对焦方法，涉及医疗仪器的技术领域，该荧光导航立体内窥镜系统包括获取模块、计算模块、调用模块和控制模块，获取模块用于获取可见光图像上的任一特征点P，并通过计算模块得出特征点P的视差大小；调用模块用于获取物距与调焦距离的关系曲线信息；控制模块分别控制成像模组移动，并控制荧光图像传感器和可见光图像传感器中的一者移动。通过该荧光导航立体内窥镜系统及其对焦方法，缓解了现有技术中存在的荧光和可见光的波长差异较大，成像时的焦距不同，难以同时实现清晰成像的技术问题，达到了可见光图像和荧光图像均能够清晰成像的技术效果。

技术研发人员：徐欣,李建民,王炳强,王树新
受保护的技术使用者：山东威高手术机器人有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19