一种多光谱模拟靶标装置及其控制方法与流程

本申请涉及医学光学检测，具体涉及一种多光谱模拟靶标装置及其控制方法。

背景技术：

1、现有内窥镜性能评价通常依赖色卡、分辨率板、均匀照明板或动物离体组织。色卡和分辨率板只能反映二维亮度或色彩能力，不能表示病灶在不同波长下的真实反射差异；离体组织虽然更接近真实场景，但重复性差、保存困难、批次差异大，且难以形成稳定标准。

2、随着窄带成像、荧光成像、光谱内窥镜和多模态内窥镜的发展，仅凭普通可见光靶标已无法全面评价系统在不同波段下对血管、炎症和早癌区域的识别能力。因此，需要一种既能输出目标光谱、又能复现病灶空间形态的标准化模拟装置。

3、高光谱相机可获得组织在多个波长下的反射信息，但高光谱数据本身属于采集工具，并非可直接用于设备标定的实体靶标。如何把“真实组织的高光谱信息”转化成“可重复、可编程、可长期使用的实体模拟场景”，是本领域亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的在于提供一种多光谱模拟靶标装置及其控制方法，能够在靶标平面形成既具有目标组织光谱属性，又具有病灶边界、纹理与明暗分布的模拟图像。

2、本申请实施例的一方面，提供了一种多光谱模拟靶标装置，包括：沿光轴依次设置的多波段光源模块、积分球、空间光调制器、投影成像透镜组和靶标平面，还包括与所述多波段光源模块连接的驱动电路以及与所述驱动电路连接的控制器，所述控制器用于根据目标图像控制所述驱动电路驱动所述多波段光源模块提供多个中心波长不同的窄带光，所述窄带光经所述积分球多次漫反射形成预设的复合光，所述空间光调制器按像素位置对入射的所述复合光进行空间强度调制形成输出图像，所述投影成像透镜组将所述输出图像投射到所述靶标平面，通过内窥镜镜头观察所述靶标平面上的输出图像；

3、还包括光谱反馈模块，所述控制器与所述空间光调制器和所述光谱反馈模块电连接，所述光谱反馈模块用于检测所述靶标平面处的输出图像的光谱，所述控制器根据所述靶标平面处的输出图像的光谱控制所述空间光调制器对入射的所述复合光进行空间强度调制。

4、本申请实施例的另一方面，提供了一种多光谱模拟靶标装置的控制方法，采用上述的多光谱模拟靶标装置，包括：

5、获取目标图像，并根据所述目标图像调整多波段光源模块出射窄带光的参数，使其经积分球形成预设的复合光；

6、获取光谱反馈模块反馈的所述靶标平面处的输出图像的光谱；

7、根据所述输出图像的光谱控制所述空间光调制器按像素位置对入射的所述复合光进行空间强度调制，直至所述靶标平面上的输出图像与所述目标图像一致。

8、本申请实施例提供的多光谱模拟靶标装置及其控制方法，通过多波段光源模块与积分球先重构目标组织（目标图像）所需的复合光谱，再通过空间光调制器把该光谱均匀光场按预设图像进行逐点调制，最终在靶标平面形成既具有目标组织光谱属性，又具有病灶边界、纹理与明暗分布的空间形态特征的模拟场景。本申请可将光谱维度与空间维度解耦处理，结构清晰，易于工程实现；可针对不同组织和不同病理类型切换测试模式；还可通过闭环反馈提高长期运行稳定性。

1.一种多光谱模拟靶标装置，其特征在于，包括：沿光轴依次设置的多波段光源模块、积分球、空间光调制器、投影成像透镜组和靶标平面，还包括与所述多波段光源模块连接的驱动电路以及与所述驱动电路连接的控制器，所述控制器用于根据目标图像控制所述驱动电路驱动所述多波段光源模块提供多个中心波长不同的窄带光，所述窄带光经所述积分球多次漫反射形成预设的复合光，所述空间光调制器按像素位置对入射的所述复合光进行空间强度调制形成输出图像，所述投影成像透镜组将所述输出图像投射到所述靶标平面，通过内窥镜镜头观察所述靶标平面上的输出图像；

2.根据权利要求1所述的多光谱模拟靶标装置，其特征在于，所述内窥镜镜头的中心轴线与所述靶标平面的法线近似重合，所述内窥镜镜头与所述靶标平面之间的工作距离在10mm～80mm之间调节。

3.根据权利要求1或2所述的多光谱模拟靶标装置，其特征在于，所述积分球和所述空间光调制器之间还设置有准直匀光透镜组。

4.根据权利要求1所述的多光谱模拟靶标装置，其特征在于，所述空间光调制器包括数字微镜器件‌、‌透射式液晶显示和‌反射式硅基液晶。

5.一种多光谱模拟靶标装置的控制方法，采用权利要求1至4任一项所述的多光谱模拟靶标装置，其特征在于，所述方法包括：

6.根据权利要求5所述的多光谱模拟靶标装置的控制方法，其特征在于，所述获取目标图像，并根据所述目标图像调整多波段光源模块出射窄带光的参数，使其经积分球形成预设的复合光，包括：

7.根据权利要求6所述的多光谱模拟靶标装置的控制方法，其特征在于，所述权重w=arg min_w＇ ||aw＇ - t||_2^2；w＇=[w_1,w_2,…,w_n]^t为待求权重向量，t为目标光谱向量。

8.根据权利要求6所述的多光谱模拟靶标装置的控制方法，其特征在于，所述根据所述输出图像的光谱控制所述空间光调制器按像素位置对入射的所述复合光进行空间强度调制，直至所述靶标平面上的输出图像与所述目标图像一致，包括：

9.根据权利要求5所述的多光谱模拟靶标装置的控制方法，其特征在于，所述根据所述输出图像的光谱控制所述空间光调制器按像素位置对入射的所述复合光进行空间强度调制，直至所述靶标平面上的输出图像与所述目标图像一致，包括：

10.根据权利要求5所述的多光谱模拟靶标装置的控制方法，其特征在于，所述根据所述输出图像的光谱控制所述空间光调制器按像素位置对入射的所述复合光进行空间强度调制，直至所述靶标平面上的输出图像与所述目标图像一致，包括：