[发明专利]用于创建发萤光的荧光团的HDR单色图像的系统和方法

说明书

本发明涉及用于从包含发荧光的荧光团(22)的物体(30)的数字彩色输入图像(4)计算HDR图像(38)的方法和系统。输入图像(4)使用具有至少两种不同类型(16,17,18)的颜色传感器(8)的彩色相机(2)来获取，所述颜色传感器例如是R、G和B传感器。输入图像(4)被记录在共感测波长带(64,66,68)中，在该共感测波长带(64,66,68)中至少两种不同类型的颜色传感器的不同光谱响应度(58,60,62)重叠。输入图像(4)包括至少两个不同的数字单色输入图像(6)，每个输入图像由不同类型的颜色传感器记录。入射到彩色相机(2)上的光可以使用带通滤镜(32)进行滤波，该带通滤镜具有优选地可调谐的通带(34)。通带(34)限定了共感测波长带，并且可以根据颜色传感器的光谱响应度、荧光团和数字单色输入图像(6)的图像特性来调整。

技术领域

本发明涉及用于创建发荧光的荧光团的HDR单色图像的系统和方法。

背景技术

在手术期间或活检的病理检查期间，荧光团用于标记特定类型的组织、细胞或细胞的部分。荧光团的荧光由覆盖荧光团的荧光激发光谱的光触发。在激发时，荧光团发射荧光光谱中的荧光。荧光光谱中的光强度通常较低，即使不属于荧光光谱内的所有其他波长都被阻挡，也会导致低对比度荧光图像。

当在相同图像区域内非常低和非常高的强度共存时，成像传感器的动态范围可能不足以捕获高强度和低强度两者。这导致丢失最亮或/和最暗强度的强度信息。在这种情况下，强度低于最低水平的所有区域将呈现为黑色，而高于最高水平的所有强度将呈现为白色。

动态范围有限的问题不仅出现在高强度和低强度同时显示的情况下，而且也出现在高强度和低强度相继显示的情况下。在这种情况下，相机灵敏度的调整可以缓解问题，但是快速的强度变化可能无法通过灵敏度的调整足够快地补偿。例如，当诸如吲哚菁绿(ICG)的荧光染料被静脉注射以用于荧光血管造影时，荧光信号将开始非常暗，然后在染料团到达时，信号将迅速变得非常高，由于相机灵敏度自动调整的延迟，这导致几帧具有饱和区域。

即使当成像传感器(例如，CCD、CMOS)具有高标称动态范围时，这通常指数字化电路，并且不反映传感器的总动态范围。例如，即使输出信号是14位，即～16K不同的信号电平，传感器也只能区分1000个不同的光强度水平。典型地，通过用单个传感器以不同曝光水平顺序捕获多个图像来增加动态范围，使得每个后续图像捕获不同的动态范围，例如一个图像用于低强度，另一个图像用于高强度。然后，图像以动态范围相结合的方式合并，并且最亮区域和最暗区域两者在单个图像中被可视化。然而，这种方法不能用于视频捕获。

荧光图像的高强度和低强度的存在导致低对比度和在记录荧光图像的过程中有价值信息的损失。为了保留该信息，根据本发明的系统和方法的目的是创建荧光图像，该荧光图像具有增加的动态范围，而不使用昂贵的附加设备，并且可以用于视频。

发明内容

为了解决这个问题，本发明提供了一种用于处理发荧光的荧光团的数字输入图像的图像获取系统，特别是用于显微镜或内窥镜的图像获取系统，以及一种用于从至少一个荧光团的至少两个数字单色输入图像创建数字单色HDR荧光图像的方法。

根据本发明，图像获取系统包括彩色相机，该彩色相机具有至少两种不同类型的颜色传感器、多个输入像素，每种类型的颜色传感器生成包括输入像素的不同的数字单色输入图像并具有不同的光谱响应度，该彩色相机还包括至少一个共感测波长带，其中至少两个传感器在像素处的相应光谱响应度重叠；和HDR图像生成器，其耦合到彩色相机；其中HDR图像生成器被配置为从所述至少两个数字单色输入图像计算数字单色HDR荧光输出图像。

此外，该方法包括以下步骤：使用至少两种不同类型的颜色传感器获取发荧光的荧光团的至少两个数字单色输入图像，所述至少两种不同类型的颜色传感器具有不同的光谱响应度，并且包括至少一个共感测波长带，其中所述至少两种类型的传感器的光谱响应度重叠；选择荧光团以具有与共感测波长带重叠的荧光光谱；以及从所述至少两个数字单色输入图像计算数字单色HDR荧光图像。