光學(xué)偏振成像的制作方法
【專利摘要】公開(kāi)了一種用于使用可包括光源、偏振器、分析器和具有多個(gè)圖像元素的攝像機(jī)的系統(tǒng)來(lái)探測(cè)組織表面的形態(tài)的方法。該方法使用穿過(guò)偏振器的入射光照射組織表面。攝像機(jī)可以連續(xù)序列的圖像幀捕獲通過(guò)分析器的、來(lái)自組織表面的散射光。偏振狀態(tài)的變化可以是下列項(xiàng)中的至少一個(gè)的：（1）通過(guò)改變偏振器，來(lái)自光源的入射光或（2）通過(guò)改變分析器，來(lái)自組織表面的散射光。在捕獲過(guò)程中，響應(yīng)于變化的偏振狀態(tài)為攝像機(jī)的圖像元素檢測(cè)散射光的變化的強(qiáng)度信號(hào)。
【專利說(shuō)明】光學(xué)偏振成像
[0001]背景
[0002]1.【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及探測(cè)在體內(nèi)的組織例如體內(nèi)皮膚組織的形態(tài)。
[0004]2.相關(guān)技術(shù)的描述
[0005]改變來(lái)自混濁介質(zhì)的反向散射光的偏振狀態(tài)的現(xiàn)象是眾所周知的。在1988年，Philip等人[2]研究了在皮膚組織中的這些現(xiàn)象，并且接下來(lái)Anderson等人[3]在1991年也對(duì)此進(jìn)行了研究。在1998年至2002年，Jacques使用了一種側(cè)面照明裝置[4，5，6]。在2003年，Anderson將他的用于皮膚病變邊界檢測(cè)的方法用于Mohs顯微外科手術(shù)[7]。獲得了血管和色素性病變的增強(qiáng)視圖。在1999年，Bueno等人[8]通過(guò)提取Mueller矩陣的16個(gè)參數(shù)顯示了眼視網(wǎng)膜的成像。偏振度(DOP)是從視網(wǎng)膜平面的那些圖像中提取的。在2004年，Boulesteix等人[9]使用用于染色的肝活檢的方法，提取了來(lái)自在可見(jiàn)光和近紅外光譜范圍的繆勒矩陣的偏振度，并且在不同的波長(zhǎng)處著重膠原蛋白的異常結(jié)構(gòu)。在同年，Ramella等人[10]通過(guò)使用兩個(gè)攝像機(jī)簡(jiǎn)化了來(lái)自組織的兩個(gè)偏振(與光源偏振相比平行的和交叉的偏振)的讀出，并同步計(jì)算了它們之間的標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)比(Stokes矢量的SI參數(shù))。Weber等人[11]分開(kāi)地操縱了交叉的和平行的偏振，所以可以識(shí)別眼睛中的微小的靜脈。Liu等人[12]使用側(cè)面照明和衰減幾乎實(shí)時(shí)地測(cè)量了鼠皮膚樣品的反向散射Mueller矩陣，且從Mueller矩陣推導(dǎo)出了衰減、延遲和去偏振參數(shù)。在2005年Ramella等人[13]描述了通過(guò)用于反向散射成像的偏斜照明和甚至簡(jiǎn)便的工具來(lái)照亮組織的一種更好的方法[14]。這允許他們消除眩光，而不需要油或水作為匹配折射率。由Stokes參數(shù)PtjI=Sl/SO所表示的偏振對(duì)比度只攜帶光源的幾個(gè)百分比。因此，在2006年Zhao等人[15]通過(guò)使用可以很容易地應(yīng)用到組織成像的自適應(yīng)小波變換方法移除了噪音。Bruno等人[16]構(gòu)建了半球形光譜偏振散射儀來(lái)操縱成Stokes參數(shù)的系列。在2009年，Zhao等人[17]對(duì)組織特性的分析利用主成分分析(PCA)和圖像融合[18，19]，并提出了一種視覺(jué)增強(qiáng)方法來(lái)通過(guò)使用假色映射對(duì)所獲得的光譜和偏振信息進(jìn)行融合。
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[0029]簡(jiǎn)要概述
[0030]根據(jù)本發(fā)明的特征，提供了一種用于使用可包括光源、偏振器、分析器和具有多個(gè)圖像元素的攝像機(jī)的系統(tǒng)來(lái)探測(cè)組織表面的形態(tài)的方法。該方法使用穿過(guò)偏振器的入射光照射組織表面。照射可以是針對(duì)具有不同的光譜含量的入射光來(lái)執(zhí)行的。攝像機(jī)可以連續(xù)序列的圖像幀捕獲通過(guò)分析器的、來(lái)自組織表面的散射光。偏振狀態(tài)的變化可以是下列項(xiàng)中的至少一個(gè)的:(I)通過(guò)改變偏振器，來(lái)自光源的入射光或(2)通過(guò)改變分析器，來(lái)自組織表面的散射光。在捕獲過(guò)程中，響應(yīng)于變化的偏振狀態(tài)為攝像機(jī)的圖像元素檢測(cè)散射光的變化的強(qiáng)度信號(hào)。變化的強(qiáng)度信號(hào)可以是周期性的強(qiáng)度信號(hào)。可為在全部圖像幀中的圖像元素中的至少一個(gè)分析變化的強(qiáng)度信號(hào)以探測(cè)組織表面的形態(tài)。該分析可包括確定變化的強(qiáng)度信號(hào)的峰和谷之間的光強(qiáng)度對(duì)比度。該分析可包括確定圖像幀之間的變化的強(qiáng)度信號(hào)的強(qiáng)度微分。該分析可包括確定連續(xù)圖像幀之間的變化的強(qiáng)度信號(hào)的強(qiáng)度微分。該分析可包括確定圖像幀之間的變化的強(qiáng)度信號(hào)的二階或更高階導(dǎo)數(shù)。變化的強(qiáng)度信號(hào)可以是時(shí)間的函數(shù)，并且該分析可包括執(zhí)行變化的強(qiáng)度信號(hào)到在頻域中的變換后的強(qiáng)度信號(hào)的變換。該分析可包括確定變化的強(qiáng)度信號(hào)的幀之間的對(duì)比度的平均值。該分析可包括確定變化的強(qiáng)度信號(hào)的方差。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的特征，提供了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:光源、可變偏振器、第二偏振器和包括具有多個(gè)圖像元素的圖像傳感器的攝像機(jī)。該系統(tǒng)可操作來(lái)使用穿過(guò)偏振器的入射光照射組織表面。攝像機(jī)可以連續(xù)序列的圖像幀捕獲通過(guò)分析器的、來(lái)自組織表面的散射光。偏振狀態(tài)的變化可以是下列項(xiàng)中的至少一個(gè):(I)來(lái)自光源的入射光(2)來(lái)自組織表面的散射光。散射光的變化的強(qiáng)度信號(hào)響應(yīng)于變化的偏振狀態(tài)而被檢測(cè)。變化的強(qiáng)度信號(hào)可以是周期性的強(qiáng)度信號(hào)。變化的強(qiáng)度信號(hào)可以是周期性的強(qiáng)度信號(hào)。為全部圖像幀中的圖像元素中的至少一個(gè)執(zhí)行對(duì)變化的強(qiáng)度信號(hào)的分析，以探測(cè)組織表面的形態(tài)。變化的強(qiáng)度信號(hào)的分析可包括變化的強(qiáng)度信號(hào)的峰和谷之間的光強(qiáng)度對(duì)比度。變化的強(qiáng)度信號(hào)的分析可包括圖像幀之間的變化的信號(hào)的強(qiáng)度微分。變化的強(qiáng)度信號(hào)的分析可包括圖像幀之間的變化的強(qiáng)度信號(hào)的二階導(dǎo)數(shù)。變化的強(qiáng)度信號(hào)的分析可包括變化的強(qiáng)度信號(hào)的幀之間的對(duì)比度的平均強(qiáng)度。變化的強(qiáng)度信號(hào)的分析可包括變化的強(qiáng)度信號(hào)的方差。變化的強(qiáng)度信號(hào)可以是時(shí)間的函數(shù)，并且變化的強(qiáng)度信號(hào)的該分析可執(zhí)行變化的強(qiáng)度信號(hào)到在頻域中的變換后的強(qiáng)度信號(hào)的變換。該系統(tǒng)還可以包括一種用于改變?nèi)肷涔獾墓庾V含量的機(jī)構(gòu)。
[0032]附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0033]這里參照附圖僅作為例子對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，在附圖中:
[0034]圖1a示出了根據(jù)本發(fā)明的特征的用于探測(cè)組織表面的形態(tài)的系統(tǒng)圖。
[0035]圖1b和圖1c分別示出了根據(jù)一個(gè)示例性特征的在圖1a所示的系統(tǒng)中存在的系統(tǒng)組件的實(shí)現(xiàn)的橫截面視圖和平面視圖。
[0036]圖1d示出了根據(jù)另一示例性特征的在圖1a所示的系統(tǒng)中存在的系統(tǒng)組件的實(shí)現(xiàn)的橫截面視圖。
[0037]圖1e示出了根據(jù)又一示例性特征的在圖1a所示的系統(tǒng)中存在的系統(tǒng)組件的實(shí)現(xiàn)的橫截面視圖。
[0038]圖2a示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特征的一系列捕獲的圖像幀。
[0039]圖2b示出了基細(xì)胞癌的Is和Id的兩個(gè)例子。
[0040]圖3示出了使用圖2b中所示的圖像幀Is和Id的這種SD圖像的例子，其示出基細(xì)胞癌的界限分明的邊界。
[0041]圖4a和圖4b示出了在攝像機(jī)的像素之一上的采樣信號(hào)。
[0042]圖5示出了使用混合痣的成像的病變型混合痣(CN)的圖像。
[0043]圖6示出了非常堅(jiān)硬的皮膚惡性黑色素瘤(CMM)的第二個(gè)例子。
[0044]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特征的方法。
[0045]圖8a和圖8b示出了變化的光強(qiáng)度信號(hào)的相應(yīng)的時(shí)域和頻域。
[0046]詳細(xì)描述
[0047]現(xiàn)在將對(duì)本發(fā)明的特征進(jìn)行詳細(xì)描述，本發(fā)明的示例在附圖中示出，其中，相似的參考數(shù)字始終表示相似的元件。下面通過(guò)參照附圖描述這些特征以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行解釋。
[0048]在詳細(xì)解釋本發(fā)明的特征之前，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明在其應(yīng)用中并不限于在下面的描述中所闡述或在附圖中所示的組件的設(shè)計(jì)和布置的細(xì)節(jié)。本發(fā)明能夠具有其他特征，或以各種方式被實(shí)踐或?qū)嵤?。另外，也?yīng)理解，這里所采用的措辭和術(shù)語(yǔ)是用于描述的目的，而不應(yīng)被認(rèn)為是限制性的。
[0049]作為介紹，本發(fā)明的方面目的在于用于探測(cè)組織例如皮膚組織的新穎方法。在此公開(kāi)的方法中，沒(méi)有明確確定Stokes參數(shù)或Mueller矩陣參數(shù)。在正被探測(cè)的表面上的入射光的偏振狀態(tài)首先被周期性地改變。散射光穿過(guò)分析器通過(guò)攝像機(jī)被觀看。在入射光或散射光的偏振正在被改變的同時(shí)，獲得了散射光的一序列圖像巾貞。對(duì)攝像機(jī)的一個(gè)或多個(gè)圖像元素產(chǎn)生散射光的變化的(通常是周期性的)強(qiáng)度信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的不同方面，圖像幀和強(qiáng)度信號(hào)的處理可通過(guò)幾種方式來(lái)執(zhí)行。例如，該序列的圖像幀可用于提取相鄰圖像幀之間的平均對(duì)比度。該序列的圖像幀可用于從一個(gè)圖像幀到另一圖像幀提取在一個(gè)或多個(gè)附近的圖像元素處的散射光強(qiáng)度微分。類似地，可從一個(gè)圖像幀到另一圖像幀確定一個(gè)或多個(gè)像素的強(qiáng)度變化的更高階導(dǎo)數(shù)。
[0050]本文所公開(kāi)的方法可應(yīng)用于診斷皮膚病變。
[0051]本文所用的術(shù)語(yǔ)“偏振器”和“分析器”是指通過(guò)折射、反射、吸收和/或衍射進(jìn)行操作的包括一個(gè)或多個(gè)雙折射波片和/或電光器件的一個(gè)或多個(gè)偏振光學(xué)元件。
[0052]本文所用的術(shù)語(yǔ)“平均值”或“平均數(shù)”是指一組光強(qiáng)度值的平均值。該平均值的計(jì)算是通過(guò)以特定的方式例如加法將來(lái)自列表的光強(qiáng)度值進(jìn)行組合并且例如通過(guò)除以列表中的光強(qiáng)度值的數(shù)目計(jì)算單個(gè)數(shù)作為列表的平均值。
[0053]本文中所用的術(shù)語(yǔ)“方差”是指一組光強(qiáng)度值被展開(kāi)得多遠(yuǎn)的量度。方差是描述該組光強(qiáng)度值離平均光強(qiáng)度值多遠(yuǎn)的概率分布的幾個(gè)描述符之一。尤其是，方差可以是概率分布的矩之一。方差可以是測(cè)得的光強(qiáng)度與光強(qiáng)度的平均值之間的平方差的預(yù)期值。
[0054]現(xiàn)在參考圖la，圖1a示出了根據(jù)本發(fā)明的特征的用于探測(cè)組織表面的形態(tài)的系統(tǒng)圖10。系統(tǒng)10包括光源12，光源12具有光學(xué)元件以將從光源12發(fā)出的光引導(dǎo)例如準(zhǔn)直到正被探測(cè)的表面8 (例如，皮膚病變)上。從光源12發(fā)出的光穿過(guò)偏振器18，偏振器18可以連續(xù)地和/或周期性地改變從光源12發(fā)出的光的偏振狀態(tài)，以將可變偏振入射光9透射到表面8上。從表面8散射的光穿過(guò)分析器4，并由圖像傳感器或攝像機(jī)2所接收。可選地，或除了入射光以外，散射光的偏振可通過(guò)例如使分析器4旋轉(zhuǎn)而被連續(xù)地和/或周期性地改變。攝像機(jī)2可以是電荷耦合器件(CXD)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體CMOS型等。攝像機(jī)2被連接到處理器14，處理器14接收從攝像機(jī)2捕獲的圖像幀16。透明窗口 11可用于與組織表面8接觸，并且入射光和散射光透射過(guò)窗口 11。
[0055]入射光9或散射光6的可變偏振可以通過(guò)在光學(xué)兀件及電光兀件領(lǐng)域中已知的任何方式實(shí)現(xiàn)。偏振可通過(guò)使雙折射波片旋轉(zhuǎn)而被改變。用于改變?nèi)肷涔饣蛏⑸涔獾钠竦钠渌O(shè)備可包括使用空間調(diào)制，例如液晶偏振調(diào)制器。入射光9的偏振可從線偏振改變到圓偏振或從圓偏振改變到線偏振。線偏振光或橢圓偏振光的角度可被改變。橢圓偏振的一個(gè)狀態(tài)可被改變到任何其他的偏振狀態(tài)。Stokes參數(shù)或Mueller參數(shù)中的任何變化可在入射光9中被表不。
[0056]改變偏振狀態(tài)可通過(guò)例如通過(guò)偏振器18和/或分析器4的旋轉(zhuǎn)改變偏振狀態(tài)來(lái)執(zhí)行。入射光9的偏振可能會(huì)改變，而在攝像機(jī)2前面的分析器4是固定的。入射光9的偏振器18可以是固定的，而在攝像機(jī)2前面的分析器4可能會(huì)改變(例如旋轉(zhuǎn))。偏振器18和分析器4都可能會(huì)改變(例如同時(shí)旋轉(zhuǎn))。
[0057]在所有的情況下，在變化的偏振期間，攝像機(jī)2捕獲一序列的圖像幀16。
[0058]如果表面8具有單調(diào)的光學(xué)形態(tài)，則在偏振被改變同時(shí)，散射光6可能不會(huì)經(jīng)歷顯著的變化。邊界和高散射區(qū)對(duì)入射光9的偏振變化可能更敏感，并且可能對(duì)不同的入射偏振狀態(tài)產(chǎn)生不同的圖像。
[0059]現(xiàn)在參考圖1b和圖lc，圖1b和圖1c分別示出了根據(jù)一個(gè)示例性特征的在圖1a所示的系統(tǒng)10中存在的系統(tǒng)組件的實(shí)現(xiàn)的橫截面視圖1Oa和平面視圖100。攝像機(jī)2被示為帶有圖像傳感器2a和透鏡2b。與傳感器2a和透鏡2b —起垂直于Z軸的是分析器4、偏振器18和窗口 11。帶有驅(qū)動(dòng)軸5b的電機(jī)5a被連接到齒輪5c。當(dāng)齒輪被電機(jī)5a旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒輪在與Z軸成直角的方向上使偏振器18旋轉(zhuǎn)。光源12可包括燈12a和透鏡12b。從光源12發(fā)出的聚焦光穿過(guò)偏振器18以借助于偏振器18的旋轉(zhuǎn)將可變的偏振入射光9透射到窗口 11上和/或表面8上。來(lái)自窗口 11和/或表面8的散射光穿過(guò)固定的分析器4、通過(guò)透鏡2b并到達(dá)圖像傳感器2a上。
[0060]現(xiàn)在參考圖ld，圖1d示出了根據(jù)另一示例性特征的在圖1a所示的系統(tǒng)10中存在的系統(tǒng)組件的實(shí)現(xiàn)的橫截面視圖10b。當(dāng)齒輪5c被電機(jī)5a旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒輪5c借助于分別附接到偏振器18和分析器4的有角部件18a和4a使偏振器18和分析器4旋轉(zhuǎn)。分析器4與Z軸成直角地旋轉(zhuǎn)，并且偏振器18以相對(duì)于Z軸成B角地旋轉(zhuǎn)。角B可以大于零度并且小于90度。從光源12發(fā)出的聚焦光穿過(guò)偏振器18以借助于偏振器18的旋轉(zhuǎn)將可變的偏振入射光9透射到窗口 11上和/或表面8上。來(lái)自窗口 11和/或表面8的散射光穿過(guò)也在旋轉(zhuǎn)的分析器4、通過(guò)透鏡2b并到達(dá)圖像傳感器2a上。
[0061]現(xiàn)在參考圖le，圖1e示出了根據(jù)又一示例性特征的在圖1a所示的系統(tǒng)10中存在的系統(tǒng)組件的實(shí)現(xiàn)的橫截面視圖10c。圖1e和圖1d是類似的，分別除了兩個(gè)電機(jī)5a和5d以外，這兩個(gè)電機(jī)5a和5d彼此獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)偏振器18和分析器4。附接到驅(qū)動(dòng)軸5b和電機(jī)5a的齒輪5c連接偏振器18的有角部件18a，以便使偏振器18旋轉(zhuǎn)。類似地，附接到驅(qū)動(dòng)軸5e和電機(jī)5d的齒輪5f與分析器4連接，以便使偏振器4旋轉(zhuǎn)。
[0062]所捕獲的視頻序列的預(yù)處理
[0063]由于在皮膚的表皮層中的散射，皮膚病變是一個(gè)很好的例子。所捕獲的序列可被處理為圖像幀16的單獨(dú)文件，或者該序列也可任選地被處理為在單個(gè)文件中的視頻序列。系統(tǒng)10可以被應(yīng)用于對(duì)皮膚病變成像，而線偏振光的角度通過(guò)旋轉(zhuǎn)偏振器18而被改變。散射光向上朝著攝像機(jī)2散射。攝像機(jī)2捕獲如在圖2a中示意性地示出的幀16。圖像幀16具有下標(biāo)k=l到N，Ik是N個(gè)幀中的第k個(gè)幀。偏振器18可被旋轉(zhuǎn)多次，以提高算法中的信噪比。在當(dāng)前的例子中的例如640X480個(gè)圖像元素(像素)的每一個(gè)幀Ik實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于由偏振器18所產(chǎn)生的偏振角a k的單個(gè)狀態(tài)。
[0064]現(xiàn)在參考圖2，圖2示意性地示出在皮膚病變的不同入射偏振狀態(tài)下捕獲的一序列的圖像幀16。在偏振狀態(tài)ak中的連續(xù)變化期間取N個(gè)幀。當(dāng)顯著的鏡面般的圖像出現(xiàn)時(shí)，Is被示為圖像幀16。當(dāng)圖像看起來(lái)漫射和非鏡面時(shí)，Id被顯示。被標(biāo)記為“鏡面的”和“漫射的”的圖像是針對(duì)基細(xì)胞癌(BCC)的。
[0065]本文公開(kāi)的方法使用皮膚病變表面8作為組織或散射材料的非限制性的例子，但是該方法可以任選地被應(yīng)用于任何其他半透明的表面。
[0066]在偏振器18的變化過(guò)程中，由于來(lái)自皮膚內(nèi)的異質(zhì)結(jié)構(gòu)的散射，來(lái)自病變的散射光6也發(fā)生變化。在它們的結(jié)構(gòu)中沒(méi)有變化的區(qū)域?qū)⒉粫?huì)在散射光6中產(chǎn)生顯著的差異，因此，所捕獲的圖像幀16可在幀與幀之間顯示最小的變化。當(dāng)存在材料邊界或散射點(diǎn)時(shí)，在圖像幀16之間的更顯著的差異被預(yù)期。在這種情況下，對(duì)于入射光的每個(gè)偏振狀態(tài)，散射光6可改變其偏振和強(qiáng)度。為了揭露在材料折射率或一般光學(xué)形態(tài)中的這些結(jié)構(gòu)變化，不同的算法可選地用于強(qiáng)調(diào)在正被探測(cè)的表面上的散射光6的邊界和度數(shù)。
[0067]I)鏡面-漫射算法，SD算法。
[0068]2)平均幀對(duì)比度，稱為AFC算法。
[0069]3)當(dāng)應(yīng)用于二階微分時(shí)的平均微分算法，稱為AD2算法。
[0070]注意:AD3、AD4...ADn (η=整數(shù))可應(yīng)用于更高階的微分。
[0071]SD算法:鏡面漫射的
[0072]在整個(gè)序列的圖像幀16中，可從被檢查的表面的表層清楚地看到鏡面般的反射。在皮膚中，它將是角質(zhì)層。鏡面般的圖像幀16被標(biāo)記為圖2中的Is，其中s代表鏡面般標(biāo)志(光亮表面)通常發(fā)生在當(dāng)入射偏振是在與分析器4相同的偏振時(shí)。在Is圖像幀16之間有漫射圖像幀16Id，漫射圖像幀16Id通常發(fā)生在當(dāng)表面反射的偏振與分析器4正交時(shí)。圖2b示出了基細(xì)胞癌的兩個(gè)例子13和Id。可以看出，Is圖像幀16在其表面上具有更多的眩光，而Id缺乏這種眩光。以與定義標(biāo)準(zhǔn)化的第二 Stokes參數(shù)類似的方式，可以定義指定鏡面般的Is圖像幀16和漫射的Id圖像幀16之間的對(duì)比度的以下SD圖像:
[0073]SD= (Is-1d)/(Is+Id) (I)
[0074]當(dāng)在攝像機(jī)2處的偏振器是固定的時(shí)，SD圖像不同于第二 Stokes參數(shù)，并且Is中的眩光可以來(lái)自于任意的反射角。方程I能夠強(qiáng)調(diào)不同的散射區(qū)域的邊界。
[0075]圖3示出了使用圖2b中所示的圖像幀1613和Id的這種SD圖像的例子，其示出了基細(xì)胞癌的界限分明的邊界。
[0076]AFC算法:平均幀對(duì)比度
[0077]表面例如皮膚病變的光學(xué)形態(tài)具有吸收、透射、散射的任意光學(xué)特性，并且從一病變到另一病變、在體內(nèi)的不同區(qū)域處或?qū)τ诓煌藢⑹冀K是不同的。因此，AFC算法取兩個(gè)相鄰的圖像幀16Ik+m和Ik的所有對(duì)比度的平均值。m是可以由用戶選擇的整數(shù)，這里m=2。方程(2)顯示了兩個(gè)相鄰狀態(tài)之間的對(duì)比度。在形態(tài)如散射區(qū)域內(nèi)的高空間變化將在Ck圖像中產(chǎn)生較大的值?；仡欕S機(jī)的光學(xué)形態(tài)，Ck將在最終后處理中被平均為AFC圖像，并被定義在方程3中:
【權(quán)利要求】
1.一種用于使用包括光源、偏振器、分析器和具有多個(gè)圖像元素的攝像機(jī)的系統(tǒng)來(lái)探測(cè)組織表面的形態(tài)的方法，所述方法包括: 使用穿過(guò)所述偏振器的入射光照射所述組織表面； 由所述攝像機(jī)以連續(xù)序列的圖像幀捕獲來(lái)自所述組織表面的、通過(guò)所述分析器的散射光; 改變(i )來(lái)自所述光源的所述入射光和(ii )來(lái)自所述組織表面的所述散射光中的至少一個(gè)的偏振狀態(tài)，改變來(lái)自所述光源的所述入射光的偏振狀態(tài)是通過(guò)改變所述偏振器來(lái)進(jìn)行的，而改變來(lái)自所述組織表面的所述散射光的偏振狀態(tài)是通過(guò)改變所述分析器來(lái)進(jìn)行的； 在所述捕獲過(guò)程中，響應(yīng)于變化的偏振狀態(tài)為所述攝像機(jī)的圖像元素檢測(cè)所述散射光的變化的強(qiáng)度信號(hào)； 為全部所述圖像幀中的所述圖像元素中的至少一個(gè)分析所述變化的強(qiáng)度信號(hào)，從而探測(cè)所述組織表面的形態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述照射是針對(duì)具有不同的光譜含量的入射光來(lái)執(zhí)行的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述分析包括確定所述變化的強(qiáng)度信號(hào)的峰和谷之間的光強(qiáng)度對(duì)比度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的方法，其中，所述分析包括確定圖像幀之間的所述變化的強(qiáng)度信號(hào)的強(qiáng)度微分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述分析包括確定連續(xù)圖像幀之間的所述變化的強(qiáng)度信號(hào)的強(qiáng)度微分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述分析包括確定所述圖像幀之間的所述變化的強(qiáng)度信號(hào)的二階導(dǎo)數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述分析包括確定所述變化的強(qiáng)度信號(hào)的幀之間的對(duì)比度的平均值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述分析包括確定所述變化的強(qiáng)度信號(hào)的方差。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述變化的強(qiáng)度信號(hào)是時(shí)間的函數(shù)，其中所述分析包括執(zhí)行所述變化的強(qiáng)度信號(hào)到頻域中的變換后的強(qiáng)度信號(hào)的變換。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述變化的強(qiáng)度信號(hào)是周期性的強(qiáng)度信號(hào)。
11.一種包括光源、可變偏振器、第二偏振器和攝像機(jī)的系統(tǒng)，所述攝像機(jī)包括具有多個(gè)圖像元素的圖像傳感器，所述系統(tǒng)可操作來(lái): 使用穿過(guò)所述偏振器的入射光照射組織表面； 由所述攝像機(jī)以連續(xù)序列的圖像幀捕獲來(lái)自所述組織表面的、通過(guò)所述分析器的散射光; 改變下列項(xiàng)中的至少一個(gè)的偏振狀態(tài):(i )來(lái)自所述光源的所述入射光(ii )來(lái)自所述組織表面的所述散射光； 響應(yīng)于變化的偏振狀態(tài)，為所述攝像機(jī)的圖像元素檢測(cè)所述散射光的變化的強(qiáng)度信號(hào);為全部所述圖像幀的所述圖像元素中的至少一個(gè)執(zhí)行對(duì)所述變化的強(qiáng)度信號(hào)的分析，以探測(cè)所述組織表面的形態(tài)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，對(duì)所述變化的強(qiáng)度信號(hào)的所述分析包括所述變化的強(qiáng)度信號(hào)的峰和谷之間的光強(qiáng)度對(duì)比。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，對(duì)所述變化的強(qiáng)度信號(hào)的所述分析包括圖像幀之間的所述變化的信號(hào)的強(qiáng)度微分。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，對(duì)所述變化的強(qiáng)度信號(hào)的所述分析包括所述圖像幀之間的所述變化的強(qiáng)度信號(hào)的二階導(dǎo)數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，對(duì)所述變化的強(qiáng)度信號(hào)的所述分析包括所述變化的強(qiáng)度信號(hào)的幀之間的對(duì)比度的平均值。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，對(duì)所述變化的強(qiáng)度信號(hào)的所述分析包括所述變化的強(qiáng)度信號(hào)的方差。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述變化的強(qiáng)度信號(hào)是時(shí)間的函數(shù)，其中，對(duì)所述變化的強(qiáng)度信號(hào)的所述分析執(zhí)行所述變化的強(qiáng)度信號(hào)到頻域中的變換后的強(qiáng)度信號(hào)的變換。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括: 用于改變所述入射光的光譜含量的機(jī)構(gòu)。
19.根據(jù)權(quán)利要求11至18中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述變化的強(qiáng)度信號(hào)是周期性的強(qiáng)度信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G01N21/21GK103477205SQ201280016358
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2012年1月31日 優(yōu)先權(quán)日:2011年1月31日
【發(fā)明者】奧菲爾·阿哈龍 申請(qǐng)人:穆斯泰克計(jì)算服務(wù)有限公司