【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于图像流的多光谱采集的方法。在所述方法中，场景(例如具体的光学情形)的单个图像的序列(＝所谓的“帧”的序列)利用图像采集系统的图像传感器采集作为图像流。尤其是，在所述方法中图像流能以连续的视频图像数据流的形式采集。此外，在所述方法中利用所述图像传感器——尤其交替地——在不同的相关的波长范围中(以及在不同的时间点)记录至少两种不同类型的单个图像。例如，序列中的不同的单个图像可以相交替。也就是说，在这种方法中，单个图像在时间上彼此分离。此外，本专利技术涉及一种图像采集系统，其可以设计为内窥镜、外窥镜或显微镜。图像采集系统具有(至少一个)图像传感器，其被设置成用于以连续图像流的形式——尤其交替地——在不同的相关的波长范围中(以及在不同的时间点)采集(如前所述的)至少两种不同类型的单个图像。如果在图像采集系统中使用多个图像传感器，则根据本专利技术可以使用这些图像传感器中的每个图像传感器。
技术介绍
1、这种方法和图像采集系统由现有技术已知。然而在此，直到现在的方法通常旨在如下：在空间上分离以传感方式待检测的不同光谱，例如借助分束器和波长选择性镜面，其通常被设计为二向色分束器。然而，这极大地提高了用以制造这种图像采集系统的技术耗费。此外，恰好在尖端芯片内窥镜中是这样的，即结构空间通常仅允许使用有限数量的、例如仅两个cmos图像传感器。因此，那么光谱上不同的单个图像的数量从一开始就受到限制。此外，这种图像采集系统典型地具有精确定义的光谱范围，所述光谱范围只能通过更换反射层或分束器来改变，所述反射层或分束器进行映射光路的光
2、如开头描述的方法和图像采集系统的一个新应用领域是所谓的“高级成像”。其可以理解为如下方法：借助于商用cmos图像传感器(未来可能具有4k分辨率和60hz的刷新率)例如通过采集附加的光谱来为用户提供附加的光学功能，所述cmos图像传感器通常仅仅提供常见的白光成像。例如，如今能光学地检测人体组织中的氧饱和度(即，根据特定的计算规则计算不同的光谱范围)并且由此在使用“高级成像”的情况下利用内窥镜及早地识别患者体内的肿瘤。此外还可以借助于光谱指纹来区分不同的组织类型，其中，也为此典型地必须采集多个光谱上不同的单个图像。“高级成像”的另一应用在于：利用cmos图像传感器采集荧光图像，并将其与利用同一cmos图像传感器检测到的白光图像叠加。
3、在这种方法中也经常使用交替的照明、即在时间上变换的照明。
技术实现思路
1、以此为出发点本专利技术的任务在于，开辟针对高效能的“高级成像”应用的新的可能性。
2、为了解决这个任务，根据本专利技术，在用于多光谱成像的方法中设置了权利要求1的特征。尤其是，由此根据本专利技术，为了在开头提及的类型的方法中解决该任务提出，所述序列中的至少一个a类单个图像在时间上的a类采集区段期间被采集，并且所述序列中的至少一个b类单个图像在时间上的b类采集区段期间被采集，并且所述a类采集区段和所述b类采集区段通过相应的等待间隔在时间上彼此分离，在所述等待间隔中，不利用所述图像传感器以传感方式检测图像数据(keinerlei bilddaten mit dem bildsensor sensorischerfasst werden)。还应该提到的是，这种等待间隔不一定强制性地必须在单个图像(“帧”)之间产生；例如，也可以在单个图像之间设置短的死时间(totzeit)，其中，死时间也可以由图像传感器本身产生。
3、在这一点上应该强调，本专利技术因此提出：利用相同的图像传感器记录至少一个a类单个图像和至少一个b类单个图像，且更确切地说优选地在时间上变换的(wechselnd)/交替的(alternierend)照明中。不言而喻的是，该方案也可以转用于三种或甚至四种不同类型的单个图像，所述单个图像分别在光谱上不同，并且在照明变换的情况下且在时间上彼此跟随地利用同一个图像传感器记录。
4、例如，在使用新的荧光染料时或在待检测的光谱范围的期望的变化的情况下，已经存在的根据本专利技术的图像采集系统不一定强制性被适配。通常，仅仅所使用的激发波长或者照明波长的改变就足以实现期望的适配。
5、由此，利用根据本专利技术的所提出的方法实现复杂的多光谱成像，尤其是在具有第一和第二照明光的交替的光谱不同的照明的情况下，尤其是如本文所述，利用仅一个唯一的图像传感器。
6、所述至少两种类型的单个图像在光谱上不同，即至少在光谱波长范围内、尤其是在至少一个波长方面不同。因此，尤其是，由单个图像再现的光谱带宽和/或波长分布可以不同。所述多个波长或一个波长在此在相应的相关的采集区段期间以传感方式被检测，并因此在相关的单个图像中被再现。在此，不必须强制性地直接检测相应的波长，而是也可以进行荧光激发，其然后以传感方式被检测，即在这种情况下，图像传感器检测基于荧光的波长。在这种情况下通常有利的是，用于激发荧光的激发光通过相应的滤波器从图像采集系统的映射光路中过滤掉。因为在这种情况下，可以选择性地检测相应的荧光。
7、例如，可以设置成，b类单个图像再现在a类单个图像中未再现的荧光波长。
8、也可以设想，不仅所记录的a类单个图像而且所记录的b类单个图像分别再现荧光。然而，两种类型的单个图像中的仅一种类型的单个图像(即仅a类单个图像或仅b类单个图像)在白光照明中再现场景；或者反之亦然，两种类型的单个图像中的仅一种类型的单个图像再现荧光信号(发射光)；或者相应的由相应的单个图像再现的荧光在波长方面不同(例如，在使用在不同时间点在光学上激发以用于发射的至少两个荧光团的情况下)。
9、当激发光持续地落到场景上时，那么这种实施方式尤其是有利的。在这种情况下，例如通过相减的光谱重建和/或借助于信号处理，可以在记录相应的单个图像之后从白光图像(例如a类单个图像)中提取所记录的荧光成分，从而最终提供纯的白光图像。在重现时则例如可以将作为b类单个图像检测到的荧光图像叠加于通过信号处理获得的纯白光图像，以便由此向用户提供“高级成像”意义上的附加图像信息。因此，该实施方式可以导致改进的成像。
10、第一波长范围和第二波长范围可以具有光谱重叠范围。然而，第一波长范围和第二波长范围不相同，且因此不同地选择，以便因此能够用图像传感器记录在光谱上不同类型的单个图像。
11、a类采集区段可以理解为实际用于记录a类单个图像的时间区段内的持续时间或时段。类似地，b类采集区段可以理解为用于记录b类单个图像的时间区段内的持续时间或时段。采集区段的持续时间可以是不一样长的或但是一样长的。因此，例如根据所使用的光源和/或待检测的波长，可以改变采集区段的持续时间，以便在无损图像分辨率的情况下能够节省能量并减少热量的产生。
12、使用等待间隔的有利之处在于提供一个时间段，在该时间段内可以发生照明的变换(wechsel)。如上文已经提到的，等待间隔可以是强制的，或者固有地得到，例如来自图像传感器的操控装置。因此，等待间隔可以包括图像传感器的死时间本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于图像流(1)的多光谱采集的方法，其中，为此将场景(5)的单个图像(2)的序列——尤其是以连续的视频图像数据流的形式——利用图像采集系统(18)的图像传感器(7)采集作为图像流(1)，并且
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述等待间隔(12)为一周期T的至少0.1％或至少1％或至少2％或至少5％或至少10％，所述周期由所述图像传感器(7)的刷新率f根据T＝1/f而得到。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在记录所述单个图像(2a、2b)时，利用时间上交替的照明来对所述场景(5)进行照明，
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，
5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，相应的等待间隔(12)与相应的时间上的重叠区段(6)重合，在所述重叠区段中，不仅所述第一照明光(3)而且所述第二照明光(4)都落到所述场景(5)上，
6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，
7.根据权利要求2至6中任一项所述的方法，其中，在第一重叠区段(6a)中，所述第一照明光(3)的强度(14a)升高，而所述
8.根据权利要求2至7中任一项所述的方法，其中，至少在所述等待间隔(12)的一部分期间，将所述第一照明光(3)的强度(14a)和/或所述第二照明光(4)的强度(14b)提高到超过相关的强度阈值(15a、15b)或保持在相关的强度阈值(15a、15b)之上，
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述等待间隔(12)的至少一部分期间，所述第一照明光(3)的强度(14a)和/或所述第二照明光(4)的强度(14b)下降到低于相关的强度阈值(15a、15b)或者保持在相关的强度阈值(15a、15b)之下，
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
11.根据前一项权利要求所述的方法，其中，所述第一照明光(3)和/或第二照明光(4)的调制电子地由所述图像采集系统(18)预设，尤其是根据所述图像传感器(7)的时钟来预设，和/或
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一照明光(3)的强度(14a)在时间上被调制，而所述第二照明光(4)的强度(14b)在时间上保持恒定，
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，至少所述第一照明光(3)和/或所述第二照明光(4)作为激发光(19a、19b)为了激发位于所述场景(5)中的物理系统(21)、尤其是荧光团而由所述第一光源(16a)和/或第二光源(16b)发射，
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述A类采集区段(8a)被选择为在时间上比所述B类采集区段(8b)更短或更长；和/或
16.一种图像采集系统(18)，所述图像采集系统尤其设计为内窥镜(22)、外窥镜或显微镜，所述图像采集系统具有：
17.根据前述权利要求所述的图像采集系统(18)，
18.根据权利要求16至17中任一项所述的图像采集系统(18)，其中，用于发射所述第一照明光(3)的第一光源(16a)和用于发射所述第二照明光的第二光源(16b)构造为所述图像采集系统(18)的内部光源(16a、16b)，
19.根据权利要求16至18中任一项所述的图像采集系统(18)，其中，所述图像采集系统(18)的至少一个光源(3、4)构造成用于发射激发光(19a、19b)，并且
...【技术特征摘要】
1.一种用于图像流(1)的多光谱采集的方法，其中，为此将场景(5)的单个图像(2)的序列——尤其是以连续的视频图像数据流的形式——利用图像采集系统(18)的图像传感器(7)采集作为图像流(1)，并且
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述等待间隔(12)为一周期t的至少0.1％或至少1％或至少2％或至少5％或至少10％，所述周期由所述图像传感器(7)的刷新率f根据t＝1/f而得到。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在记录所述单个图像(2a、2b)时，利用时间上交替的照明来对所述场景(5)进行照明，
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，
5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，相应的等待间隔(12)与相应的时间上的重叠区段(6)重合，在所述重叠区段中，不仅所述第一照明光(3)而且所述第二照明光(4)都落到所述场景(5)上，
6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，
7.根据权利要求2至6中任一项所述的方法，其中，在第一重叠区段(6a)中，所述第一照明光(3)的强度(14a)升高，而所述第二照明光(4)的强度(14b)下降，和/或
8.根据权利要求2至7中任一项所述的方法，其中，至少在所述等待间隔(12)的一部分期间，将所述第一照明光(3)的强度(14a)和/或所述第二照明光(4)的强度(14b)提高到超过相关的强度阈值(15a、15b)或保持在相关的强度阈值(15a、15b)之上，
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述等待间隔(12)的至少一部分期间，所述第一照明光(3)的强度(14a)和/或所述第二照明光(4)的强度(14b)下降到低于相关的强度阈值(15a、15b)...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·施勒埃尔，D·黑尔特，H·约瑟夫，J·波本，M·屈恩，
申请(专利权)人：雪力光纤有限公司，
类型：发明
国别省市：
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