图像处理设备、荧光观察设备及模拟荧光观察设备的方法技术

本发明专利技术涉及用于诸如显微镜或内窥镜之类的荧光观察设备的图像处理设备、包括这种图像处理设备的荧光观察设备以及用于在第二类型的荧光显示设备上模拟第一类型的荧光显示设备的方法。荧光观察设备的正确使用，需要多年的培训和经验。同时，技术发展非常迅速。新类型的荧光观察设备与旧类型的荧光观察设备相比，提供不同的并且通常更多的信息。本发明专利技术旨在提供一种有助于从一种类型的荧光观察设备向另一种类型的荧光观察设备的切换的解决方案。此目的通过提供类型模拟模块来实现，类型模拟模块允许将从第一类型的荧光观察设备获得的成像结果在第二类型上被模拟。类型模拟模块被应用于其中记录了荧光团的荧光的至少一个数字荧光图像。

【技术实现步骤摘要】
图像处理设备、荧光观察设备及模拟荧光观察设备的方法
本专利技术涉及图像处理设备、包括这种图像处理设备的荧光观察设备以及用于在第二不同类型的荧光观察设备上模拟第一类型的荧光观察设备的方法。荧光观察设备可以特别是显微镜或内窥镜，特别是荧光显微镜或荧光内窥镜，并且更具体而言是外科手术荧光显微镜或外科手术荧光内窥镜。
技术介绍
荧光观察设备(诸如荧光显微镜和内窥镜)极大地方便了外科手术和病理学。一个或多个荧光团被注入到由荧光观察设备观察的物体(此处为患者的身体)中。在被一定光谱范围(即，荧光团的吸收光谱)内的光激发后，荧光团发出荧光光谱中的荧光。一个或多个荧光团被设计为聚集在某些类型的组织中。例如，有些荧光团聚集在肿瘤中，而其它荧光团聚集在血流中。因此，通过看荧光光谱，外科医生能够迅速地区分不同类型的组织。因此，外科医生能够更好地确定荧光肿瘤或荧光血管丛组织的范围。因此，荧光观察设备的使用通过防止不必要的组织损伤并改进整个肿瘤的移除而大大提高了患者的安全性。但是，为了在外科手术中安全地使用荧光观察设备，需要多年的训练和经验。当开发新的荧光技术时，对于被训练使用另一种荧光技术的外科医生来说，常常难以安全地处置由新技术提供的信息。由于担心对新技术的了解不足而引起的责任问题，可能会影响外科医生对新技术的接受。另外，需要通过依赖其它荧光技术的能力来提供对新的或不同的荧光技术的培训。
技术实现思路
为了解决这个问题，本专利技术提供了一种图像处理设备，用于在第二不同类型的荧光观察设备上模拟第一类型的荧光观察设备，图像处理设备包括图像处理器并且被配置为获得至少一个数字荧光图像，至少一个数字荧光图像表示在荧光团的荧光光谱中被第二类型的荧光观察设备的图像记录系统记录的物体，图像处理设备包括类型模拟模块，类型模拟模块代表第一类型的荧光观察设备的图像记录系统，图像处理器被配置为将类型模拟模块应用于至少一个数字荧光图像并从类型模拟模块对至少一个数字荧光图像的应用来计算数字模拟的荧光输出图像，图像处理设备还被配置为输出数字模拟的输出图像。而且，本专利技术涉及一种荧光观察设备，特别是荧光显微镜或内窥镜，荧光观察设备包括：图像记录系统，以及图像处理设备，至少一个显示设备。图像记录系统被配置为在荧光团的荧光光谱中记录至少一个数字荧光图像。图像处理设备包括图像处理器并且被配置为从图像记录系统接收至少一个数字荧光图像，图像处理设备包括类型模拟模块，类型模拟模块代表不同类型的荧光观察设备的不同图像记录系统，图像处理器被配置为将类型模拟模块应用于至少一个数字荧光图像并从类型模拟模块对至少一个数字荧光图像的应用来计算至少一个数字模拟的荧光输出图像。至少一个显示设备被配置为显示至少一个数字模拟的荧光输出图像。最后，本专利技术涉及一种用于在第二类型的荧光显示设备上模拟第一类型的荧光观察设备的方法，该方法包括以下步骤：获得表示在荧光团的荧光光谱中并被第二类型的荧光观察设备使用图像记录系统记录的物体的至少一个数字荧光图像，从至少一个数字荧光图像计算数字模拟的输出图像，并输出该数字模拟的输出图像以用于显示或进一步处理中的至少一个，其中计算至少一个数字模拟的输出图像的步骤包括以下步骤：将类型模拟模块应用于至少一个数字荧光图像，该类型模拟模块代表第一类型的荧光观察设备的图像记录系统。类型模拟模块允许第二类型的荧光观察设备计算数字模拟的输出图像，该数字模拟的输出图像与由第一类型的荧光观察设备产生的图像对应，但是第一类型使用不同的图像记录系统。因此，即使第二类型的荧光观察设备使用不同的技术，特别是例如不同的硬件来记录数字荧光图像，外科医生也能够以他或她习惯的格式显示结果。类型模拟模块可以被实现为硬件设备，诸如ASIC、CPU、FPGA、GPU和/或向量处理器；被实现为软件设备，例如数字类型模拟模块，其被配置为以一个或多个子例程的形式对数字图像数据进行操作；或被实现为硬件和软件设备的组合。在下文中，描述了进一步改进本专利技术的附加特征。各个特征可以彼此独立地组合，并且各个特征中的每一个自身都是有利的。各个特征可以不加区别地应用于根据本专利技术的图像处理设备、荧光观察设备和方法。例如，图像处理设备还可以被配置为获得由第二类型的荧光观察设备记录并表示由白光照明的物体的至少一个数字白光彩色图像，并从已被应用了类型模拟模块的至少一个数字荧光图像和至少一个数字白光彩色图像的组合来计算数字模拟的输出图像。在这个实施例中，数字白光彩色图像和数字荧光图像的组合允许将物体的荧光特征与非荧光特征放在一起，否则非荧光特征在数字荧光图像中将是不可见的。另外，图像处理器可以被配置为将类型模拟模块应用于至少一个数字白光彩色图像，并从已被应用了类型模拟模块的至少一个数字荧光图像和已被应用了类型模拟模块的至少一个数字白光彩色图像的组合来计算数字模拟的输出图像。这还允许模拟影响由两种不同类型的荧光观察设备记录的数字白光图像的图像记录系统中的差异。由类型模拟模块模拟的第一类型的图像记录系统可以包括光学滤光器系统，该光学滤光器系统对以下至少之一进行滤光：在第一类型中用于触发荧光团的荧光的荧光激发光；用于照明图像的背景以使非荧光区可见的背景照明光；以及进入相机系统的光。另外，图像记录系统可以包括不同类型的相机。例如，第一类型的图像记录系统可以仅使用单个彩色相机以在单个数字彩色图像(特别是RGB格式)中同时捕获背景照明和荧光。第一类型的图像记录系统相比于第二类型还可以采用不同的荧光团来生成荧光。第二类型的图像记录系统可以包括第一类型的图像记录系统的一些或全部元件，这两种类型的元件在其对光谱的影响方面是不同的。例如，第一类型的光源中的一个或多个可以具有与第二类型的对应的一个或多个光源的光谱不同的光谱。与第二类型的光学滤光器系统相比，第一类型的光学滤光器系统可以具有不同的光谱特征，诸如不同的透射光谱。另外，如果外科医生可以在通过应用类型模拟模块得到的至少一个数字模拟的输出图像和通过不应用类型模拟模块得到的数字输出图像之间切换，那么是有利的。代替应用类型模拟模块，可以应用第二类型的荧光观察设备的不同的图像捕获和/或处理技术。为此，图像处理设备或等效地荧光观察设备或者显微镜或内窥镜可以被配置为以至少两种不同的操作模式选择性地进行操作，其中在不同的操作模式中的一种操作模式中，类型模拟模块的应用被禁用，并且在不同的操作模式中的另一种操作模式中，类型模拟的应用被启用以模拟不同类型的荧光观察设备，特别是不同的图像记录系统。可替代地或累积地，图像处理设备、荧光观察设备或显微镜或内窥镜可以被配置为在至少两种不同的操作模式之间切换，其中，在两种不同的操作模式中的每一种操作模式中，不同的类型模拟模块被启用并对数字荧光图像进行操作。在另一个有利的实施例中，在待被模拟的图像记录系统中使用以及可选地也在第二类型中使用的荧光团是其吸收光谱和荧光光谱都至少部分位于可见光范围中的荧光团。特别地，背景照明光谱可以至少部分地与荧光团的荧光吸收光谱对应。因此，背景照明光谱可以用于触发荧光团的荧光，并且作为物体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像处理设备(64)，用于在第二不同类型(63)的荧光观察设备(1)上模拟第一类型(82)的荧光观察设备(1)，/n所述图像处理设备包括图像处理器(73)，并被配置为获得至少一个数字荧光图像(20)，/n所述至少一个数字荧光图像(20)表示在荧光团(8)的荧光光谱(18)中被第二类型(63)的荧光观察设备(1)的图像记录系统(62)记录的物体(6)，/n所述图像处理设备包括类型模拟模块(108)，所述类型模拟模块代表第一类型(82)的荧光观察设备(1)的图像记录系统(62)，/n所述图像处理器(73)被配置为将所述类型模拟模块(108)应用于所述至少一个数字荧光图像，并从所述类型模拟模块(108)对所述至少一个数字荧光图像的应用计算数字模拟的荧光输出图像(72)，/n所述图像处理设备还被配置为输出所述数字模拟的输出图像。/n

【技术特征摘要】
20181221 EP 18215010.21.一种图像处理设备(64)，用于在第二不同类型(63)的荧光观察设备(1)上模拟第一类型(82)的荧光观察设备(1)，
所述图像处理设备包括图像处理器(73)，并被配置为获得至少一个数字荧光图像(20)，
所述至少一个数字荧光图像(20)表示在荧光团(8)的荧光光谱(18)中被第二类型(63)的荧光观察设备(1)的图像记录系统(62)记录的物体(6)，
所述图像处理设备包括类型模拟模块(108)，所述类型模拟模块代表第一类型(82)的荧光观察设备(1)的图像记录系统(62)，
所述图像处理器(73)被配置为将所述类型模拟模块(108)应用于所述至少一个数字荧光图像，并从所述类型模拟模块(108)对所述至少一个数字荧光图像的应用计算数字模拟的荧光输出图像(72)，
所述图像处理设备还被配置为输出所述数字模拟的输出图像。


2.如权利要求1所述的图像处理设备(64)，其中所述类型模拟模块(108)包括数字背景模拟滤光器(110)，
所述数字背景模拟滤光器代表以下中的至少一个：
-第一类型(82)的荧光观察设备的光源(90)的背景照明光谱(101)，
-位于第一类型的荧光观察设备的光源和观察区(48)之间的光学照明滤光器(86)，以及
-位于第一类型的荧光观察设备的相机系统(2)和第一类型的观察区(48)之间的光学记录滤光器(88)。


3.如权利要求1或2所述的图像处理设备(64)，其中所述类型模拟模块(108)包括数字荧光模拟滤光器(120)，
所述数字荧光模拟滤光器(12)代表以下中的至少一个：
-荧光团(8)的荧光光谱(18)以及
-位于第一类型(82)的荧光显微镜或内窥镜的相机系统(2)和第一类型的观察区(48)之间的光学记录滤光器(88)。


4.如权利要求1至3中任一项所述的图像处理设备(64)，其中所述图像处理设备还被配置为获得被第二类型(63)的荧光观察设备(1)记录并表示被白光照明的物体(6)的至少一个数字白光彩色图像(4)，并从已向其应用所述类型模拟模块(108)的至少一个数字荧光图像(20)和所述至少一个数字白光彩色图像的组合计算所述数字模拟的输出图像(72)。


5.如权利要求4所述的图像处理设备(64)，其中所述图像处理器(73)被配置为将所述类型模拟模块(108)应用于所述至少一个数字白光彩色图像(4)，并从已向其应用所述类型模拟模块(108)的至少一个数字荧光图像(20)和已向其应用所述类型模拟模块(108)的至少一个数字白光彩色图像的组合计算所述数字模拟的输出图像(72)。


6.如权利要求4或5所述的图像处理设备(64)，其中所述类型模拟模块(108)包括数字衰减滤光器(131)，并且其中所述图像处理器(73)被配置为通过将所述数字衰减滤光器应用于所述至少一个数字白光彩色图像和所述至少一个数字荧光图像中的至少一个来调整所述至少一个数字白光彩色图像(4)和所述至少一个数字荧光图像(20)相对于彼此的强度(I)。


7.如权利要求1至6中任一项所述的图像处理设备(64)，其中所述图像处理器(73)包括：
图案生成器(156)，被配置为生成数字图像图案(154)，
其中所述图像处理器(73)被配置为计算以下两者之间的差异：
使用所述类型模拟模块(108)计算出的所述至少一个数字模拟的输出图像；以及
在不使用所述类型模拟模块的情况下计算出的或使用另一类型模拟模块(108)计算出的至少一个数字模拟的输出图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔治·塞梅利斯，
申请(专利权)人：徕卡仪器新加坡有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG