光不足环境中的YCBCR脉冲调制的照明方案制造技术

本公开涉及用于在具有由受控光源发射的亮度和色度的光不足环境中生成图像的方法、系统以及计算机程序产品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光不足环境中的YCBCR脉冲调制的照明方案相关申请的交叉引用本专利申请要求下列权益：于2012年7月26日提交的美国临时申请No.61/676,289、于2013年3月15日提交的美国临时申请No.61/790,487、于2013年3月15日提交的美国临时申请No.61/790,719、以及于2013年3月15日提交的美国临时申请No.61/791,473，通过引用方式将它们全部内容并入本文中，包括但不限于此后特定显示的那些部分，通过引用方式做出的并入除下列情形之外：如果上述所引用的申请的任何部分与本申请不一致，则本申请取代所述上述引用的申请。
技术介绍
技术进步已经为医疗应用提供了成像能力的进步。由于组成内窥镜的组件的发展，因而享有了一些最有益进步的一个领域是内窥镜外科程序。本公开大体上涉及与创建具有来自受控光源的色度和亮度脉冲的视频流相关的电磁感测以及传感器。将在接下来的说明书中提出本公开的特征和益处，并且本公开的特征和益处部分地通过说明书显而易见，或者可以在没有过度的实验的情形下通过本公开的实践而被获知。可以利用仪器以及此处特别指出的结合来实现和获得本公开的特征和益处。附图说明参考下面附图来描述本公开的非限制性和非穷尽性的实施方式，其中，除非特别指定，则相同的参考数字指代贯穿多种视图的相同部分。参考接下来的说明书和说明书附图将更好地理解本公开的益处。图1图示了根据本公开的原理和教导的像素阵列的操作的图解表示；图2图示了根据本公开的原理和教导的用于多个帧的像素阵列的图解表示；图3A图示了根据本公开的原理和教导的色度帧和亮度帧的操作顺序的实施例的示意图；图3B图示了根据本公开的原理和教导的色度帧和亮度帧的操作顺序的实施例的示意图；图3C图示了根据本公开的原理和教导的色度帧和亮度帧的操作顺序的实施例的示意图；图4图示了根据本公开的原理和教导的传感器和发射器调制的实施例；图5图示了根据本公开的原理和教导的传感器和发射器图案的实施例；图6A图示了根据本公开的原理和教导的传感器和发射器图案的实施例；图6B图示了根据本公开的原理和教导的传感器和发射器图案的实施例；图7图示了根据本公开的原理和教导的具有不同像素敏感度的像素的像素阵列的操作的图解表示；图8图示了根据本公开的原理和教导的具有不同像素敏感度的像素的像素阵列的操作的图解表示；图9图示了根据本公开的原理和教导的像素阵列的操作的流程图；图10图示了根据本公开的原理和教导的像素阵列的操作的流程图；图11图示了根据本公开的原理和教导的像素阵列的操作的流程图；图12A图示了根据本公开的原理和教导的像素阵列的操作的图解表示；图12B图示了根据本公开的原理和教导的像素阵列的操作的图解表示；图13图示了根据本公开的原理和教导的支持的硬件的实施例；图14A和图14B图示了根据本公开的原理和教导的具有用于产生三维图像的多个像素阵列的实施方式；图15A和图15B分别图示了建立在多个基板上的成像传感器的实施方式的透视图和侧视图，其中，形成像素阵列的多个像素列位于第一基板上并且多个电路列位于第二基板上并且示出了一个像素列和与其关联或相应的电路列之间的电连接和通信；以及图16A和图16B分别图示了具有用于产生三维图像的多个像素阵列的成像传感器的实施方式的透视图和侧视图，其中，多个像素阵列和图像传感器被建立在多个基板上。具体实施方式本公开涉及针对可以主要适用于医疗应用的数字成像的方法、系统以及基于计算机的产品。在本公开接下来的描述中，参考了形成本公开一部分的说明书附图，其中，经由说明指定的并且本公开可以在其中被实践的实施方式来示出说明书附图。应该了解的是，在不背离本专利技术保护范围的情形下，其他实施方式可以被使用并且结构变化可以被做出。当彩色图像传输被要求与较老的单色阴极射线管(CRT)兼容时，基于亮度-色度的颜色空间追溯到彩色电视机时代。亮度分量对应于图像数据的亮度方面(颜色未知)。颜色信息被承载在剩余的两个信道中。图像数据分成亮度分量和色度分量在当今数字成像系统中仍然是一个重要的过程，因为其与人类视觉系统紧密地相关。人类视网膜包含两个基本感光体细胞类型的阵列；杆体细胞(rod)和锥体细胞(cone)。杆体细胞提供亮度信息，并且与相比，杆体细胞的总空间密度比椎体细胞大大约因子-20。锥体细胞更不敏感并且存在三个基本类型，从而在三个不同波长处具有峰值响应。峰值在绿色区域中的杆体细胞的光谱响应是计算亮度颜色空间转换系数的基础。由于杆体细胞具有更大的密度，因此与任何色度分量相比，图像表示的空间分辨率对于亮度分量更重要。相机设计师和图像处理工程师以多种方式、比如通过空间上对色度信道进行过滤以减少噪音以及通过向亮度数据提供更大的相对系统带宽，来寻求解释这个事实。在描述本公开的术语时，将根据下面所述的限定使用以下术语。必须注意的是，如在该说明书和所附权利要求中所使用的那样，除非上下文中清楚地做出相反指示之处，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”也包括复数所指对象。如本文中所使用的那样，术语“包括”、“包含”、“特征在于”以及其语法等同体是不排除额外的、未叙述的元件或方法步骤的包含型的或开放型的术语。如本文中所使用的那样，短语“由……组成”以及其语法等同体排除在权利要求书中没有指定的任何元件或步骤。如本文中所使用的那样，短语“本质由……组成”以及其语法等同体将权利要求书的范围限制为指定的物质或步骤以及那些不会本质上影响所要求的公开的基础和新颖性特点或特征的物质或步骤。如本文中所使用的那样，术语“近端”应当广泛地指代最接近原点的部分的概念。如本文中所使用的那样，术语“远端”应当通常指代近端的相反，并且因此取决于上下文而指代离原点更远的部分或者最远的部分的概念。现在参考说明书附图，图1图示了由传统CMOS传感器捕捉的单一帧的基本时序。共同未决申请美国专利申请序列号13/952,518，名称为“CONTINUOUSVIDEOINALIGHTDEFICIENTENVIRONMENT”通过这个引用结合到本公开中，如同在此全部提出一样。应该理解的是，x方向对应于时间并且对角线表示内部指针的活动，该内部指针每次一行地读出每帧的数据。相同的指针负责为下一个曝光周期重置每行像素。用于每行的净积分时间是等同的，但是，由于有规则的重置以及读取进程而致使它们在时间上彼此交错。因此，对于在其中相邻帧需要代表不同的光的组成的任意方案而言，使每行保持一致的唯一选项是对两个读出周期之间使光被脉冲调制。更具体而言，最大可用周期对应于消隐时间加上在其期间光学黑体或者光学隐蔽(OB)的行在帧的开始处或结束处被提供服务的任意时间的总和。一种示例照明顺序为四个帧(R-G-B-G)的重复图案。对于贝尔图案的滤色片而言，这与色度相比提供了更大的亮度细节。在相机系统控制下，并且借由特别指定的具有高速读出的CMOS传感器，来通过利用处于高速的激光或发光二极管对场景进行选通以实现这个方法。主要益处在于：与传统的拜耳相机或3-传感器相机相比，传感器可以以显著更少像素来实现相同空间分辨率。因此，可以减少由像素阵列所占据的物理空间。实际的脉冲周期在重复图案内可以不同，如在图2中所图示的。这对于比如向需要更多光能的分量或者具有更弱的源的分量分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在环境光不足环境中的数字成像的系统，包括：成像传感器，其包括用于感测电磁辐射的像素阵列；发射器，其构造为发射所述电磁辐射脉冲；控制单元，其包括处理器，并且其中所述控制单元与所述成像传感器和所述发射器电通信；以及其中，所述控制器构造为使所述发射器和所述成像传感器同步以产生多个图像帧；以及其中，所述多个图像帧包括具有亮度图像数据的亮度帧和具有被结合以形成彩色图像的色度数据的色度帧。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.26 US 61/676,289;2013.03.15 US 61/791,473;1.一种用于在环境光不足环境中的数字成像的系统，包括：成像传感器，其包括用于感测电磁辐射的像素阵列；发射器，其构造为发射电磁辐射脉冲；控制单元，其包括处理器，并且其中所述控制单元与所述成像传感器和所述发射器电通信；以及其中，所述控制单元构造为使所述发射器和所述成像传感器同步以产生多个图像帧；以及其中，所述多个图像帧包括具有亮度图像数据的亮度帧和具有被结合以形成彩色图像的色度数据的色度帧，其中所述控制单元构造成使用色度帧一次以上来重建所述彩色图像。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述发射器包括多个源，每个源发射电磁光谱的一部分的脉冲。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述多个源构造为被同时激励。4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述多个源构造为产生预定间隔的脉冲。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述脉冲被调节为通过匹配颜色空间转换系数来在亮度帧期间提供亮度信息。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述脉冲被调节为通过匹配颜色空间转换系数来在色度帧期间提供色度信息。7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述色度信息为蓝色。8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述色度信息为红色。9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述发射器产生亮度、色度蓝色、亮度、色度红色的脉冲调制图案。10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述发射器产生亮度、与色度红色结合的色度蓝色、亮度、与色度红色结合的色度蓝色的脉冲调制图案。11.根据权利要求1所述的系统，其中，亮度系数由图像信号处理器被添加到色度帧，并且其中所述亮度系数为(1/2)n的倍数的整数。12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述成像传感器包括被构造为被独立读取的统一像素。13.根据权利要求12所述的系统，其中，在多个持续时间之后能够读取所述统一像素，其中所述多个持续时间产生长曝光和短曝光。14.根据权利要求12所述的系统，其中，成像传感器为单色传感器。15.根据权利要求l所述的系统，其中，所述成像传感器包括具有多个像素敏感度的像素。16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述像素敏感度包括长曝光和短曝光。17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述成像传感器构造为产生序列帧，所述序列帧包括：长曝光像素数据和短曝光像素数据的亮度帧，长曝光像素数据和短曝光像素数据的红色色度帧，以及长曝光像素数据和短曝光像素数据的蓝色色度帧。18.根据权利要求17所述的系统，其中，亮度波长在图案中两倍于红色色度波长和蓝色色度波长的频次来表示。19.根据权利要求l所述的系统，其中，由所述发射器发射的电磁辐射脉冲具有对人类不可见的波长。20.根据权利要求2所述的系统，其中，电磁波长的所述脉冲包括对人类可见的波长的脉冲和对人类不可见的波长的脉冲。21.根据权利要求l所述的系统，其中，以不同幅度发射电磁波长的所述脉冲。22.根据权利要求21所述的系统，其中，所述不同幅度对应于不同波长的成像传感器的敏感度。23.根据权利要求l所述的系统，其中，还包括内窥镜，所述内窥镜用于接近具有附接到所述内窥镜的手持件的环境光不足环境，并且其中通过操纵所述手持件来机动所述内窥镜。24.根据权利要求23所述的系统，其中，所述成像传感器被布置在所述内窥镜内在所述内窥镜相对于手持件的远端部分处。25.根据权利要求23所述的系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：洛朗·布朗卡尔，约翰·理查森，
申请(专利权)人：橄榄医疗公司，
类型：发明
国别省市：美国;US