硬性内窥镜光学系统的杂散光分析与抑制

基于光学系统结构研究了硬性内窥镜光学系统内部杂散光的成因及抑制方法,以提高其成像效果。通过Lighttools软件进行光线追迹,分析了硬性内窥镜光机结构的杂散光;通过杂光路径分析,提出光线在中继系统和物镜组中发生全反射是硬性内窥镜存在杂散光的原因,由此研究了相应的杂散光抑制方法:即调整物镜组结构控制系统中光线传播的路径,并在光学系统优化过程中加入相应的控制条件。最后,采用提出的方法设计了视场角为70°,透镜直径为2.7mm的高成像性能消杂散光硬性关节镜。验证实验显示,研制的硬性内窥镜光学系统在100lp/mm处各视场的调制传递函数(MTF)值均在0.4以上,逼近衍射极限。光线追迹结果表明,在物镜组中消除杂散光可避免光线在棒镜内壁全反射,完全消除杂散光并保证良好的像质。     

Relation between correction masses and bearing forces in a rigid rotor

Bearing forces on a rigid rotor are mainly characterized by unbalance distribution. The forces can be divided into two arbitrary planes along a rotor shaft since any unbalance in the rigid rotor is able to be expressed on two planes. The correction mass quantities on two arbitrary planes are analytically found in terms of the bearing force measurements from the basic concept of three-dimensional rigid body dynamics. The quantities are expressed in terms of the geometry of rotor — the distance between two bearings and the positions of two planes from the bearings — and the bearing forces: amplitudes of the alternating component of forces and angular positions of their peak values. The validity of the proposed method is proved using a simulation example.     

基于短基线双目内窥镜成像系统的3D视频标定与校正

为了解决短基线双目内窥成像系统获得的视频图像在裸眼3D显示设备中观看到的视频纵深感和立体感较弱的问题,通过分析双目内窥镜的参数以及立体视频中图像对的视差,提出了基于短基线双目内窥成像系统的立体视频校正和视差调整方法。首先,对采用的双目结构内窥系统进行相机标定,获取各相机参数和相机间的位置参数;其次,利用获得的参数进行相机视频校正,再针对裸眼3D显示设备对视频源的参数要求进行图像对的视差调整,最终获得符合裸眼3D立体显示设备要求并适合人眼观看的双目内窥系统实时显示立体视频。通过实验验证了方法的可行性,实际搭建了一套基线距离为8 mm的短基线双目内窥成像系统,原始视差范围(0,64)像素,经视差调整后达到（-30, 30）像素,双路并行视频处理25 帧/s并实时显示。与实验室设计的裸眼3D立体显示系统匹配,可实现具有明显立体感的医用内窥镜实时裸眼3D成像。     

自聚焦透镜准直设计

在激光外调制时,使用的是3＊3＊20mm的调制晶体。为了使由光纤发出的激光通过调制晶体,本文根据高斯光束的基本性质以及自聚焦透镜的传输特性,利用计算机模拟的方法,设计了能满足调制要求的自聚焦透镜。     

N.A0.65×25平像场复消色差显微物镜光学设计

本文论述了N.A O.65×25大视场,复消色差、消倍率色差、平像场、又不用氟化钙晶体的显微物镜光学系统设计。     

抛物型发散梯度折射率纤维透镜光学特性的限制

从近轴条件下的光线轨迹方程出发,导出了计算抛物型发散梯度折射率纤维透镜有效长度的方程式,并讨论了该纤维透镜大端、小端对目标成像的孔径和视场。     

Digital correction of motion artefacts in microscopy image sequences collected from living animals using rigid and nonrigid registration

Digital image analysis is a fundamental component of quantitative microscopy. However, intravital microscopy presents many challenges for digital image analysis. In general, microscopy volumes are inherently anisotropic, suffer from decreasing contrast with tissue depth, lack object edge detail and characteristically have low signal levels. Intravital microscopy introduces the additional problem of motion artefacts, resulting from respiratory motion and heartbeat from specimens imaged in vivo. This paper describes an image registration technique for use with sequences of intravital microscopy images collected in time-series or in 3D volumes. Our registration method involves both rigid and nonrigid components. The rigid registration component corrects global image translations, whereas the nonrigid component manipulates a uniform grid of control points defined by B-splines. Each control point is optimized by minimizing a cost function consisting of two parts: a term to define image similarity, and a term to ensure deformation grid smoothness. Experimental results indicate that this approach is promising based on the analysis of several image volumes collected from the kidney, lung and salivary gland of living rodents.     

锥形发散梯度折射率纤维透镜孔径视场的讨论

本文从另一种简单形式的光线轨迹方程出发,讨论了锥形发散梯度折射率纤維透镜成象孔径和视场的限制。     

LED和梯度折射率透镜投影系统光路设计

现有的数字光处理投影(DLP)系统采用色轮和中继透镜等元器件,由此导致投影系统结构复杂。针对现有技术的缺陷,本文设计了一种以三色LED作为照明光源,以梯度折射率透镜形成平行光的新型DLP投影系统。和传统的投影系统相比,减少了色轮、中继透镜、反射镜等元器件,简化了光学系统的结构。借助于Tracepro软件进行了模拟与仿真,对光线追迹的结果进行分析,分析得到整个投影系统的光斑均匀性为96.9%。结果表明本设计使投影系统的光路得到了简化,光斑的均匀性也得到了改善。本设计只需要选择合适的投影镜头,就可以消除LED面光源宽度过大对投影光斑的影响。     

Design of on-demand wireless capsule endoscope

An on-demand wireless capsule endoscope with full-digital and bidirectional communication is presented,aiming at fulfilling the requirements of micromation and micropower consumption of modern wireless endoscope.The proposed multifunctional operation and unique radio transmission system cuts down the power consumption efficiently and on-demand bidirectional communication in vitro improves the detection rate of focus.Meanwhile,gray dilatation is introduced in a bit plane that optimizes the distortion rate in the process of image recording and transmission.     

胶囊内窥镜技术的研究进展

介绍国内外胶囊内窥镜技术的发展现状,着重介绍M2A胶囊内窥镜和NORIKA3胶囊内窥镜的内部结构,通过对几种主要胶囊内窥镜产品技术参数的比较,分析胶囊内窥镜的关键技术及发展趋势。     

用于生物组织层析成像的共聚焦内窥镜

为了获取生物组织的层析图像,建立了共聚焦内窥镜成像系统,对该系统的横向和轴向分辨能力进行测量和分析,并且对其在猪皮肤组织的层析成像能力进行研究。首先根据系统工作要求,说明系统的工作原理和组成结构,然后给出系统空间分辨能力的理论计算式,最后测试系统性能,说明测量值与理论值存在偏差的主要原因。实验结果表明：建立的系统轴向分辨能力约为10 ;横向分辨能力约为1.9 ;该系统可以对猪皮肤组织进行层析成像。     

基于GRIN镜头的小型OCT探头的数值分析

利用光学软件GLAD的数值仿真技术设计了用于光学相干层析技术成像的基于梯度折射率(GRIN)镜头的小型化探头.首先,简述了梯度折射率镜头的基本特性,讨论了基于梯度折射率镜头的光学探头的设计方法;然后,对由单模光纤、玻璃棒隔片和梯度折射率镜头构成的探头模型进行了仿真.结果显示,利用GLAD的数值仿真技术为小型化探头的设计...     

无线胶囊式内窥镜系统的射频发射模块改进设计

针对无线胶囊式内窥镜系统低功耗、微型化,以及其发射范围等要求,对原有的发射电路进行优化和改进,以降低电路总电流,从而降低发射电路的总体功耗.电路板采用双面设计,电路元器件均采用表面贴装器件(SMD)贴片形式,利用DXP2004软件设计和制作PCB电路,印刷电路板尺寸减小为φ10mm,使胶囊顺畅地经过肠胃系统.     

融合五自由度位姿信息的单目内窥镜目标尺寸测量

针对低分辨率、弱纹理、缺少参照物的小场景下内窥镜图像目标测量困难问题,提出了融合5自由度电磁传感器的单目内窥镜下目标尺寸测量方法。首先,分析了基于5自由度传感器的内窥镜定位原理,得到内窥镜沿主光轴方向的位移。接着,以结石目标为例分析了图像目标关键信息的导航采集方法,即通过语义分割网络获得图像目标的轮廓信息,进而与内窥镜主光轴进行重合度判定,记录符合重合条件关键帧的图像目标长度信息与对应的位姿信息。最后,基于针孔相机成像模型,将目标成像比例关系与内窥镜沿主光轴的位移结合,建立了目标尺寸测量方法。实验结果表明：所提方法的测量误差控制在10%以内;对长度1～9 mm目标的平均测量误差为0.33 mm。能够满足单目内窥镜检查中对目标尺寸测量的稳定可靠、精度高、省时省力等需求。     

Measurement of the focusing constant of gradient-index fiber lens and its application in developing GRIN fiber probes

The curve-fitting algorithm is adopted to measure the focusing constant of a gradient-index (GRIN) fiber lens, which is used to further design ultra-small GRIN fiber probes. Firstly, the refractive index profile of a GRIN fiber lens is acquired by using the Optical Fiber Refractive Index Profile tester. And the focusing constant of the GRIN fiber lens is obtained by means of the curve-fitting algorithm of quadratic polynomial. Secondly, the measured focusing constant is used to design ultra-small GRIN fiber probes with different focusing properties. Thirdly, according to the designed optical probe models, GRIN fiber probe samples have been fabricated and tested. Finally, comparative analysis is conducted between the theoretical focusing performance parameters and the experimentally measured values. The results show that, in the given condition, the fitted value of the focusing constant of GRIN fiber lens and the theoretical focusing performance parameters of GRIN fiber probes, respectively agree well with the nominal value provided by the manufacturer and the experimentally measured data. Therefore, the proposed methods of measuring the focusing constant of GRIN fiber lens and its application in designing GRIN fiber probes are validated and feasible to further developing ultra-small GRIN fiber probes requiring specific optical focusing performance.     

伺服曲柄压力机的刚性连接分析

伺服曲柄压力机是传统压力机的换代产品.当电机轴与齿轮刚性连接时,在滑块打击瞬间,存在过载现象.以伺服电机全速降的最大角加速度分析为基础,提出了伺服压力机刚性连接时电机轴伸负载的计算方法,并进行了200t伺服压力机的设计实例分析.提出了增设摩擦安全联轴器或选用高强度材料或增大轴伸直径的解决方案.结果对伺服压力机的设计起关键作用.     

CCD口腔内窥镜结构设计及其工艺分析

CCD口腔内窥镜是口腔内窥系统的重要组成部分,它通过探头前部的光学系统成像后利用监视器进行观察,并可对图像进行编辑、存储和打印。就其结构设计及其工艺进行了分析,并利用CAD三维软件对其外观进行了辅助设计。     

内窥检查机器人化的传感与主动介入技术

本文提出了一种医用内窥检察系统的传感与主动介入技术,它是通过由压觉传感器、蠕动式柔性移动机构和基于形状记忆合金记忆效应的转向机构等构成的内窥检查机器人实现的。压觉传感器检测机器人与腔道壁之间作用力的大小和方位,为机器人提供避障、弯曲等信息,避免穿孔等医疗事故的发生;蠕动式柔性移动机构通过充入气体的膨胀橡胶囊与腔道壁接触,因而具有较好的柔软性;采用通电调节形状记忆合金元件的方法,可改变转向机构弯曲角度,以适应腔道的变化。因此,传动与主动介入技术对腔道组织损害程度极小,具有较高的安全性,还可减轻医务人员的工作强度,提高内窥检查的效率。     

三维测量工业内窥镜的双目光学系统

针对国内工业内窥镜只限于观察,无法满足工件三维尺寸测量的现状,设计了一种探头外径为6 mm并且可以向任意方向弯曲的三维测量工业内窥镜,并介绍了该内窥镜的双目光学系统及镜体内部结构的设计。首先,基于双目立体成像的原理,提出了一种具有双物镜、单图像传感器的新型双目光学系统。其次,根据光学系统的技术要求,设计了内窥镜的头部结构。考虑到一些工件内部结构比较复杂,分别设计了内窥镜的可弯曲结构以及后部操控机构以方便一些精密工件的检测。最后,通过三维图像处理软件对待测物表面两个特征点进行长度测量试验,得到了两个特征点的间距。实验结果表明：待测物表面两个特征点的长度测量误差在±0.2 mm内。该系统基本实现了工业内窥镜的三维测量功能。