基于特定空间频率内窥镜光学传递函数测量系统及其校准方法与流程

本发明涉及一种内窥镜光学传递函数的测量系统及其校准方法，尤其是一种基于特定空间频率的内窥镜光学传递函数的测量系统及其校准方法。

背景技术：
内窥镜一直是常规的内、外科诊断检查的主要手段。医学影像的好坏直接影响着医生对病情的诊断和治疗，以及和病人家属的沟通，因此如何获取满意的影像、以及如何对影像的进行客观、全面的评价一直是人们研究的热点。光学传递函数（OpticalTransferFunction）可用于评价光学系统的成像质量，光学传递函数在物理意义上是调制传递函数和相位传递函数的总称，调制传递函数（MTF）表示的是不同空间频率的输出与输入调制度（即对比度）之比。MTF反映了光学系统传递不同空间频率的物像信息的能力，可以客观而又精确地描述成像系统和其组成部分的信息再现率。某一空间频率的MTF值越高，说明在此空间频率下光学系统成像能力越好，对原始信息的还原能力越强，所得到的图像也越接近于原始物体。因此，自光学传递函数的概念提出以来MTF广泛用于各种光学成像系统的成像质量评价。图1是现有技术中测量内窥镜的光学传递函数的系统，包括光源1，分划板2，成像物镜3和CCD4，在校准该调制光学传递函数时，不放被测内窥镜，仅进行光学调焦，将该系统的成像镜头调焦到分划板2上，分划板2上设置有确定空间频率的光栅，此时可观察到分划板上的光栅像，通过CCD的信号可以测量出特定空间频率的对比度将此值存储起来。然后在该系统中放置要测量的内窥镜，再将成像镜头调焦到无穷远。此时分划板上的光栅成像清晰，通过CCD的信号可以测量出可求出特定空间频率的对比度并利用下式计算即可得出最后内窥镜的光学传递函数。现有内窥镜光学传递函数测量系统存在如下不足：1）测量系统安装内窥镜前后，成像物镜的共轭关系由无限共轭调整到有限共轭。有限远 距离的成像物镜光学传递函数在小于其自身焦距30倍以下时，会产生一定的系统误差。物镜的传递函数本身有一定的变化。2）另外由于CCD在测量过程和校准过程，杂光影响相差较远，光照度的变化存在一定的偏差，由于CCD响应的非线性，这在一定程度上影响对比度的变化。3）测量结果无法溯源，准确性无法得到保证。上述因素都会引起光学传递函数的测量准确度降低。

技术实现要素：
本发明的目的在于针对上述存在问题，提出一种特定空间频率内窥镜光学传递函数测量系统及其校准方法，来提高内窥镜光学调制函数MTF测量系统的检测准确度。本发明基于特定空间频率内窥镜光学传递函数测量系统的校准方法，依赖于一个光学传递函数精密标定的标准内窥镜，建立起内窥镜光学传递函数检测装置的溯源和校准方法。一种基于特定空间频率内窥镜光学传递函数测量系统的校准方法，其中包括如下步骤：1）用基于傅里叶分析的精密光学传递函数测量装置对一标准内窥镜进行光学传递函数精密标定；2）得到0度视场不同空间频率的连续曲线；3）取基于内窥镜检测系统的光栅特征频率的光学传递函数值MTF(fx)4)将标定过的内窥镜置于一内窥镜光学传递函数测量系统中，对该内窥镜光学传递函数测量系统进行校准；5）在上述内窥镜光学传递函数测量系统中，实际测量标定过的内窥镜的最大亮度Imax和最小亮度Imin，根据公式可以计算出特定空间频率的对比度M1(fx)；6）根据公式其中MTF(fx)由步骤3）为已知，可得到M2(fx)，并被记录保存；7）从所述内窥镜光学传递函数测量系统中取出标准内窥镜，放置需要测量的被测内窥镜，再次测量，得到被测内窥镜的特定空间频率的对比度8）利用下式计算其中M2(fx)由步骤6）获得，即可得出最后内窥镜的传函。一种基于特定空间频率内窥镜光学传递函数的测量系统，包括光源，分划板，成像物镜和CCD，还包括标准内窥镜，其中光源，分划板，内窥镜，成像物镜和CCD依次设置，在分 划板上设有特定空间频率的光栅。一种基于特定空间频率内窥镜光学传递函数的测量系统，其中光源为LED光源。本发明优点在于：内窥镜光学传递函数测量系统中放置标准内窥镜和被测内窥镜前后，1）使用标准内窥镜进行测量系统的校准，光学镜头的共轭关系都是无限共轭，不存在系统误差。2）由于CCD在测量过程和校准过程杂光影响接近，光照度的变化较小。CCD的非线性响应影响较小，测量精度更高。3）测量结果得到溯源。附图说明图1a是不同空间频率的光栅；图1b是图1a中不同空间频率的光栅的成像；图2是现有基于特定空间频率内窥镜光学传递函数测量系统的示意图；图3是本发明基于特定空间频率内窥镜光学传递函数测量系统的示意图。具体实施方式图1a是举例说明不同空间频率的光栅，图1b是图1a中不同空间频率的光栅分别所成的像。本发明基于特定空间频率内窥镜光学传递函数测量系统，如图3所示，包括光源1，分划板2，成像物镜3，CCD4和标准内窥镜5，在分划板2上设有特定空间频率的光栅，本实施例使用的光源是LED，在校准本发明测量系统时，使用标准内窥镜5，已知该标准内窥镜的所使用光栅的特征频率的光学传递函数值MTF(fx)，然后，测量得到对比度M1(fx)，根据公式可得到M2(fx)，并被记录保存。校准内窥镜光学传递函数测量系统的工作完成。可以进行内窥镜的测量。本发明基于特定空间频率内窥镜光学传递函数测量系统的校准方法，其中包括如下步骤：(1)用基于傅里叶分析的精密光学传递函数测量装置对一标准内窥镜进行光学传递函数精密标定；(2)得到0度视场不同空间频率的连续曲线；(3)取基于内窥镜检测系统的光栅特征频率的光学传递函数值MTF(fx)；(4)将标定过的内窥镜置于本发明内窥镜光学传递函数测量系统中，对该内窥镜光学传递函数测量系统进行校准；(5)在上述内窥镜光学传递函数测量系统中，实际测量标定过的内窥镜的最大亮度Imax和最小亮度Imin，根据公式可以计算出该特定空间频率的对比度M1(fx)；(6)根据公式其中MTF(fx)由步骤3）为已知，可得到M2(fx)，并被记录保存；(7)从所述内窥镜光学传递函数测量系统中取出标准内窥镜，放置需要测量的被测内窥镜，再次测量，得到被测内窥镜的该特定空间频率的对比度(8)利用下式计算其中M2(fx)由步骤6）获得，即可得出最后内窥镜的传函。本发明内窥镜光学传递函数测量系统，放置标准内窥镜和被测内窥镜前后，光学镜头的共轭关系都是无限共轭，不存在系统误差。由于CCD在校准过程和测量过程杂光影响相接近，光照度的变化较小，使CCD的非线性响应影响较小，测量精度更高。测量结果得到溯源。