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一种新型双RGB-IR传感器在肿瘤内窥镜检测中的应用

2020年10月1日经过尼古拉斯·圣约翰

OmniVision声称,这种小体积的RGB-IR传感器可以显著提高医学成像。

OmniVision是一种开发数字成像解决方案的公司,最近推出了最新的传感器,OH02A1S。这家公司说了这一点RGB-IR传感器是第一种用于医学成像应用的设备- 根据新闻稿释放的特异性内窥镜。

拜耳格式和RGB-IR格式

拜耳格式与RGB-IR格式。使用的图像礼貌omn​​ivision.

在我们深入研究新传感器的细节之前,首先回顾一下RGB- ir传感器到底是什么,它是如何制作的,可以在哪里使用,以及它与RGB传感器有什么不同。

RGB传感器的简要评论

根据一篇文章,通过帧来解释技术,RGB- ir传感器是普通RGB传感器的一种改进。通常,RGB传感器由像素矩阵组成,每个像素是单色传感器。

这意味着每个像素是传感器,其无论波长如何捕获所有进入的光。然后用滤色器掩模覆盖每个像素,以便仅使一种颜色转到像素,这在RGB传感器的情况下,意味着掩模将仅在红色,绿色或蓝光中。

面具通常被称为拜耳口罩或拜耳过滤器,颜色在矩阵中以蓝绿行和红绿行交替的模式排列,如下图所示:

拜耳面具的描述

拜耳面具的描绘,其中绿色最为明显。使用的图像礼貌FRAMOS

绿色像素更受青睐,因为人眼在可见光谱的这一区域拥有最大的颜色分辨率。

RGB- ir传感器与RGB传感器有何区别?

现在,对于RGB-IR传感器,红绿行被红红外行取代,所以绿色像素的数量减半。现在,有相同数量的蓝色,红色,绿色和红外像素。

该分布将对颜色分辨率产生负面影响,因为“颜色像素”(红色,蓝色和绿色)的数量减小。因此,RGB-IR传感器在具有低IR辐射或环境的环境中无效,其中光学分辨率和测量必须最大化。

仍然,IR像素使传感器具有大量的好处。IR像素能够拾取环境IR辐射,因此随着可见和IR光被吸收,因此整个图像的亮度将得到增强。这样,传感器可以在较深的区域或带有暗点附近的明亮斑点的区域中创建更清晰的图像。

Maxim集成传感器的应用电路

Maxim Integrated公司的传感器MAX44005的应用电路,包括7个传感器,包括一个RGB传感器和一个IR接近传感器。使用的图像礼貌Maxim Integrated.

此外,在正常的RGB传感器,由于不能直接测量,红外光会破坏分色。传统的解决方法是在传感器前加一个红外切断滤波器。在存在红外辐射的低光条件下不需要过滤器;然而,由于RGB光和IR光是同时测量的,因此必须为系统选择合适的透镜。

有了RGB-IR传感器,人们现在可以在创建图像之前通过一种被称为去bayering过程的方法减去从RGB信号中测量到的确切的IR光量。

双RGB和IR功能允许设备在白天和夜晚捕获图像

双RGB和红外功能允许设备在白天和晚上捕捉图像。使用的图像礼貌omn​​ivision.

合成的图像更加明亮,同时保持鲜艳的颜色。该设备还可以适应其环境中亮度的变化,如白天和晚上的户外监测。

内窥镜中两个传感器的问题

根据我们现在对RGB-IR传感器的了解,我们可以研究其在医学成像中的重要性。

目前,IR光用于检测体内的预态或癌症,而RGB光用于确认用红外线检测的任何异常。因此,内窥镜包括两个独立的图像传感器:一个用于IR光,一个用于RGB光。然而,包含两个传感器的内窥镜如此大,以至于它们无法监测身体的某些部位。由于两个单独的图像传感器的功率要求,内窥镜也将更多地加热。

内窥镜成像;

与其他可重复使用的设备相比,内窥镜成像具有许多优点,而这些设备通常存在灭菌问题。使用的图像礼貌omn​​ivision.

由于这些复杂性,内窥镜不是一次性的,因为其成本和复杂性都太高了。

如何在医学成像中使用新的RGB-IR传感器

OmniVision希望通过新的RGB-IR传感器解决这些限制OH02A1S.。该装置置于2.9毫米封装3.8毫米封装中,据说该装置采用低功耗,在90兆瓦上旋转。

传感器是⅙英寸光学格式,这是特别相关的越来越小的内窥镜尖端,以更好地访问身体的更多区域。这种小尺寸也意味着更少的散热和更高的效率。

需要双带通滤波器和双重焦点镜片来捕获可见和IR图像

双带通滤波器和双焦距透镜都需要捕获可见光和红外图像。使用的图像礼貌omn​​ivision.

OmniVision声称,因为这种单个传感器更容易集成,所以一次性范围可能是未来的可能性。

该传感器的特点是1.4微米PureCel像素结构和4 x 4分宁。4×4像素矩阵用作一个“超像素”,允许更大的信噪比。该公司还表示,传感器通过2车道MIPI串行输出,在60 FPS和720 P处提供1080 p和720 p的分辨率。此外,该设备在片上具有两千位的一次性可编程存储器。

RGB-IR传感器的“量子效率”

据说该传感器具有特殊的性能量子效率(QE),其是由传感器收集到到太阳能电池到太阳能电池的给定波长的光子的数量的载体数量的比率。

用英语,QE确定传感器收集的光有多少。传感器暴露在一起的光线。高量子效率需要传感器收集大量光入射。换句话说,根据Teledyne光学测量肌的“成像装置的有效性转换为电子中的反射到电子中”。

在不同光子波长上具有95%效率的传感器的量化宽松

在不同光子波长上具有95%效率的传感器的量化宽松。使用的图像礼貌Teledyne Photometrics.

高QE的结果是生动图像,允许外科医生实时在IR和RGB测量之间切换,或者在监视器上并排显示图像或彼此覆盖。

在设备和系统级别,Omnivision的OH02A1S传感器旨在推进医学成像行业。传感器是RGB-IR传感器技术的能力的证明,这仍然是相对年轻的,可以在未来显着塑造成像技术。