基于多模态光学的成像系统及成像方法技术方案

本公开提供一种基于多模态光学的成像系统，包括：光源单元，用于发出第一测量光和第二测量光；光开关，与所述光源单元相连，用于在第一测量光和第二测量光之间进行切换；多模态相机单元，用于采集所述第一测量光照射组织后生成的第一信号和第二测量光照射待测组织后生成的第二信号；以及图像处理单元，用于对所述第一信号和第二信号进行成像，得到基于多模态光学的图像。同时本公开还提供一种基于多模态光学的成像方法，基于上述成像系统进行成像。基于上述成像系统进行成像。基于上述成像系统进行成像。

【技术实现步骤摘要】
基于多模态光学的成像系统及成像方法


[0001]本公开涉及光学成像
，尤其涉及一种基于多模态光学的成像系统及成像方法。

技术介绍

[0002]随着科学技术的进步，多学科技术在医学领域的综合应用得到飞速发展，尤其是光学影像技术的应用，然而由于任何单一模态的光学影像都存在着自身难以克服的缺陷，不能提供全面准确的信息，而多模态的光学成像技术往往需要依托于复杂的成像系统及繁琐的运算。
[0003]因此，如何提供一种基于多模态且更精确高效的成像系统及处理方法是一个亟待解决的技术课题。

技术实现思路

[0004](一)要解决的技术问题
[0005]基于上述问题，本公开提供了一种基于多模态光学的成像系统及成像方法，以缓解现有技术中单一模态的光学影像不能提供全面准确的信息，而多模态的光学成像系统复杂，计算繁琐等技术问题。
[0006](二)技术方案
[0007]本公开的一个方面，提供一种基于多模态光学的成像系统，包括：光源单元，用于发出第一测量光和第二测量光；光开关，与所述光源单元相连，用于在第一测量光和第二测量光之间进行切换；多模态相机单元，用于采集所述第一测量光照射组织后生成的第一信号和第二测量光照射待测组织后生成的第二信号；以及图像处理单元，用于对所述第一信号和第二信号进行成像，得到基于多模态光学的图像。
[0008]根据本公开实施例，所述第一测量光的波长为550nm，带宽0.1nm以内的相干光。
[0009]根据本公开实施例，所述第二测量光为波长范围400
‑
800nm的宽谱白光。
[0010]根据本公开实施例，所述光开关为两个输入，一个输出。
[0011]根据本公开实施例，所述多模态相机单元包括带通滤光片，所述带通滤光片的中心波长选自544nm，550nm，568nm，576nm，592nm和600nm。
[0012]根据本公开实施例，所述第一测量光照射组织后生成的第一信号为扩散散斑信号。
[0013]根据本公开实施例，所述第二测量光照射组织后生成的第二信号为扩散光谱信号。
[0014]根据本公开实施例，将多模态相机单元的成像视野调节为3cm
×
3cm，以相干光扫描中心为光源点，选取光源
‑
探测点水平距离为10mm处的35
×
35像素区域作为ROI，将此ROI平均分为9个部分，每部分采用大小为7
×
7的空间窗提取经过校正的散斑衬比度后，进一步计算ROI内9个部分统计量的平均值来计算准确的血流指数，并进一步得到区域血流拓扑图
像信息。
[0015]根据本公开实施例，对图像进行平滑、滤波去噪以及光强归一化，得到不同波长下的反射比图像R(λ)；采用基于光谱二阶导数的血氧重构算法，利用非线性拟合求得组织的血氧饱和度值，根据不同波长扩散光强度，可以进一步计算光在组织中传输路径上被血液吸收的比例，从而得到组织中血流含量，一方面可以为血流速度检测校正提供依据，另一方面，也可以利用血流含量对人体组织进行生理病理状态诊断；所采用的方法是基于光谱二阶导数的血氧重构算法，利用非线性拟合求得组织的血流体积，即：
[0016][0017]V
blood
＝100(
‑
1.4SDR3+4.82SDR2‑
5.66SDR+2.38)；
[0018]进行血流速度测量校正
[0019][0020]其中，SDR为光谱二阶倒数值，r
λ
是在波长λ下的反射光强，flow
measured
是测量到血流速度。
[0021]本公开的另一方面，提供一种基于多模态光学的成像方法，基于以上任一项所述的成像系统进行成像，所述成像方法包括：操作S1：发出第一测量光和第二测量光；操作S2：在所述第一测量光和第二测量光之间进行切换；操作S3：采集所述第一测量光照射组织后生成的第一信号和第二测量光照射待测组织后生成的第二信号；以及操作S4：对所述第一信号和第二信号进行成像，得到基于多模态光学的图像。
[0022](三)有益效果
[0023]从上述技术方案可以看出，本公开基于多模态光学的成像系统及成像方法至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
[0024](1)可以同时处理相干光入射到组织后，经过组织散射后，从组织表面出射产生的扩散散斑信号，以及宽谱白光LED光源入射到组织后，经过组织吸收及散射作用后，从组织表面出射产生的扩散光谱信号，实现了多模态信号成像，同时具有空间及光谱分辨能力。
[0025](2)系统可同时测量血流速度及体积，同时可以利用血流体积及多次散射模型，消除血流中红细胞多次散射对于速度测量的影响。
附图说明
[0026]图1为本公开实施例基于多模态光学的成像系统的原理架构示意图。
[0027]图2为本公开实施例基于多模态光学的成像方法的流程示意图。
具体实施方式
[0028]本公开提供了一种基于多模态光学的成像系统及成像方法，该成像系统能够同时检测相干光入射到组织后，经过组织散射后，从组织表面出射产生的扩散散斑信号，以及宽谱白光LED光源入射到组织后，经过组织吸收及散射作用后，从组织表面出射产生的扩散光谱信号，实现了多模态信号成像，同时具有空间及光谱分辨能力。同时该成像系统可同时测量血流速度及体积，同时可以利用血流体积及多次散射模型，消除血流中红细胞多次散射
对于速度测量的影响。
[0029]在实现公开的过程中专利技术人发现，目前检测组织血流、代谢变化的装置多为单点测量，缺乏面成像及空间分辨能力，在测量中往往只能针对浅层组织测量，无法测量深层组织血流信号，或测量血流时没有考虑血流体积及其中红细胞多次散射的影响。
[0030]为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
[0031]在本公开实施例中，提供一种基于多模态光学的成像系统，可用于早期评估被测者尤其婴幼儿的脑功能，如图1所示，所述成像系统，包括：
[0032]光源单元，用于发出第一测量光和第二测量光；
[0033]光开关，与所述光源单元相连，用于在第一测量光和第二测量光之间进行切换；
[0034]多模态相机单元，用于采集所述第一测量光照射组织后生成的第一信号和第二测量光照射待测组织后生成的第二信号；以及
[0035]图像处理单元，用于对所述第一信号和第二信号进行成像，得到基于多模态光学的图像。
[0036]在本公开实施例中，该系统可以同时检测相干光入射到组织后，经过组织散射后，从组织表面出射产生的扩散散斑信号，以及宽谱白光LED光源入射到组织后，经过组织吸收及散射作用后，从组织表面出射产生的扩散光谱信号。其中涉及基于扩散散斑的血流检测方法，血管中红细胞的运动会导致出射光场的相位与变换，进一步会造成动态散射形成的电场时间自相关函本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多模态光学的成像系统，包括：光源单元，用于发出第一测量光和第二测量光；光开关，与所述光源单元相连，用于在第一测量光和第二测量光之间进行切换；多模态相机单元，用于采集所述第一测量光照射组织后生成的第一信号和第二测量光照射待测组织后生成的第二信号；以及图像处理单元，用于对所述第一信号和第二信号进行成像，得到基于多模态光学的图像。2.根据权利要求1所述的基于多模态光学的成像系统，所述第一测量光的波长为550nm，带宽0.1nm以内的相干光。3.根据权利要求1所述的基于多模态光学的成像系统，所述第二测量光为波长范围400
‑
800nm的宽谱白光。4.根据权利要求1所述的基于多模态光学的成像系统，所述光开关为两个输入，一个输出。5.根据权利要求1所述的基于多模态光学的成像系统，所述多模态相机单元包括带通滤光片，所述带通滤光片的中心波长选自544nm，550nm，568nm，576nm，592nm和600nm。6.根据权利要求2所述的基于多模态光学的成像系统，所述第一测量光照射组织后生成的第一信号为扩散散斑信号。7.根据权利要求3所述的基于多模态光学的成像系统，所述第二测量光照射组织后生成的第二信号为扩散光谱信号。8.根据权利要求1所述的基于多模态光学的成像系统，将多模态相机单元的成像视野调节为3cm
×
3cm，以相干光扫描中心为光源点，选取光源
‑
探测点水平距离为10mm处的35
×
35像素区域作为ROI，将此ROI平均分为9个部分，每部分采用大小为7

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓莉，李晨曦，赵岩松，蒋景英，董鹏，刘建亮，
申请(专利权)人：潍坊医学院，
类型：发明
国别省市：