本發明專利技術涉及一種基于片層光的血流三維成像裝置及方法，該裝置包括激光器、分束器、柱面鏡、驅動裝置、成像裝置、觸發裝置及電腦；分束器對激光器發射出的激光進行分束，柱面鏡將分束后的激光形成片層光照射在樣品上；成像裝置及觸發裝置均與電腦連接；電腦通過觸發裝置控制驅動裝置驅動置于其上的樣品做縱向運動；成像裝置用于采集樣品的圖像數據并將所述圖像數據傳輸至電腦，電腦對接收的圖像數據進行處理并建立樣品的三維血流圖像。本發明專利技術提供的一種基于片層光的血流三維成像裝置，通過控制樣品縱向運動使得樣品的每一層依次位于片層光的照射位置處，成像裝置在樣品的每一層均采集圖像數據并將其傳輸至電腦進行處理以建立樣品的三維血流圖像，成像精度高。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及生物組織血流成像
，更具體地，涉及一種基于片層光的血流三維成像裝置及方法。
技術介紹
胚胎發育是生命科學研究領域的重要課題，在胚胎發育過程中組織器官的形成與生長均需要血液提供氧氣和養分。發展一種可用于觀察胚胎發育過程中血管網絡分布的成像與監測方法具有十分重要的科研與應用價值。而且隨著臨床醫學和實驗研究的發展，血流成像無論在臨床醫學應用還是科學研究等方面均有重大的價值。目前，光學血流成像方法主要有激光散斑血流成像，該方法通過以相同的曝光時間和幀間隔時間連續采集N幀散斑圖像；取出各幀圖像中相同位置對應N×N大小空間鄰域內的像素，組成像素集，計算該鄰域內的襯比度，再以每個像素點對應的襯比為灰度，構建血流圖像。現有的激光散斑血流成像方法主要分為以下三種：空間襯比成像法：例如中國專利技術專利CN1391869A“利用激光散斑成像儀檢測腸細膜上微循環血流時空響應特性的方法”，該方法的主要缺點是圖像空間分辨率較低。時間襯比成像法：例如中國專利技術專利CN1792323A“一種經顱腦血流高分辨率成像方法及其裝置”，該方法的主要缺點是圖像時間分辨率較低，容易受圖像抖動的影響。時空聯合襯比成像法：中國專利技術專利CN101485565A“一種激光散斑血流成像分析方法”，中國專利技術專利CN102429650A“一種激光散斑血流成像襯比分析方法”，這兩種方法都是利用空間和時間結合的方法提高成像的空間分辨率和時間分辨率，但是都存在算法運算量過大、速度較慢的問題。此外，激光散斑血流成像都存在無法進行三維血流成像的缺點。另外，現有的三維血流成像的方法還有共聚焦顯微鏡和顯微核磁共振技術。共聚焦顯微技術的缺點是無法進行非熒光成像，且無法對完整胚胎進行三維成像。顯微核磁共振技術的缺點是圖像分辨率低，且價格昂貴。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于片層光的血流三維成像裝置，該裝置成本低廉，對樣品無損害，能實現片層光分層掃描，并能獲得三維血流圖像，且成像精度高。為解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案是：提供一種基于片層光的血流三維成像裝置，包括激光器、分束器、柱面鏡、驅動裝置、成像裝置、觸發裝置及電腦；所述分束器對激光器發射出的激光進行分束，柱面鏡將分束后的激光形成片層光照射在樣品上；成像裝置及觸發裝置均與電腦連接；電腦通過觸發裝置控制驅動裝置驅動置于其上的樣品做縱向運動；成像裝置用于采集樣品的圖像數據并將所述圖像數據傳輸至電腦，電腦對接收的圖像數據進行處理并建立樣品的三維血流圖像。上述方案中，通過設置柱面鏡、驅動裝置、成像裝置、觸發裝置及電腦，使得電腦通過觸發裝置控制驅動裝置驅動樣品做縱向運動時，樣品的每一層依次位于柱面鏡形成的片層光的照射位置處，成像裝置在樣品的每一層均采集圖像數據并將其傳輸至電腦進行處理以建立樣品的三維血流圖像。本專利技術一種基于片層光的血流三維成像裝置，成本低廉，對樣品無損害，能實現片層光分層掃描，并能獲得三維血流圖像，且成像精度高。優選地，所述成像裝置為COMS相機，所述COMS相機的鏡頭為長焦距遠心鏡頭。這樣設置不但能獲取更高空間分辨率的圖像數據，而且能節省成本。優選地，驅動裝置的輸出端與平臺連接，所述平臺用于固定樣品。驅動裝置工作使平臺做縱向運動，平臺運動帶動樣品運動，使樣品的每一層依次位于柱面鏡形成的片層光的照射位置處。這樣設置便于樣品的固定，防止驅動裝置工作時樣品晃動，影響拍攝的圖像數據的質量。優選地，所述驅動裝置為步進電機。優選地，所述分束器將激光器發射出的激光分成四束，柱面鏡為四個。將柱面鏡放置在樣品的四周，并使四個柱面鏡處于相同的高度，這樣四個位置處的片層光高度一致，從而使得樣品的照射光強更加均勻和有一致的景深，使得成像裝置采集的圖像數據效果更好，有利于提高建立的三維血流圖像的精度。本專利技術的另一個目的是提供一種基于片層光的血流三維成像方法，該方法使用上述基于片層光的血流三維成像裝置，包括如下步驟：S1.采集樣品的圖像數據：將樣品放置在驅動裝置的上方，電腦通過觸發裝置控制驅動裝置驅動置于其上的樣品做縱向運動，使得樣品的第一層到第n層依次位于片層光照射位置處，成像裝置在樣品的每一層均采集m張圖像，每張圖像采集速度為f；S2.成像裝置將采集到的樣品的圖像數據傳輸至電腦，電腦對接收的圖像數據進行處理并建立樣品的三維血流圖像，包括如下步驟：S21.對每一層采集到的m張圖像逐一像素點進行沿時間軸的快速傅里葉變換，以得到每一像素點沿m張圖像的時間軸的頻譜值：Iz(x,y,t)→Iz(x,y,u)(1)其中，Iz(x,y,t)表示第z層像素點(x，y)沿時間軸t處的信號光強，Iz(x,y,u)表示第z層像素點(x，y)頻域中頻譜值，z小于或等于n；S22.進行頻域濾波，分別提取出動態信號數據和靜態信號數據，并將動態信號數據之和與靜態信號數據之和的比值作為每層圖像各像素點的成像參量：其中，IRBC(x,y,z)為第z層像素點(x，y)處重建圖像的成像參量，id(x,y,u)是第z層像素點(x，y)處對應采集信號所提取的動態信號數據；is(x,y,0)是第z層像素點(x，y)處對應采集信號所提取的靜態信號數據，μ0＝10Hz,f為每張圖像采集速度；S23.采集的樣品的圖像數據為樣品向上的側向散射光信號，因此采集的圖像數據包含了該位置和該位置之上的所有血流信息；將每層圖像各像素點的成像參量減去上一層圖像對應像素點的成像參量，以得到每層圖像中各像素點對應的真正成像參量：I′RBC(x,y,z)＝IRBC(x,y,z)-IRBC(x,y,z-1)(3)其中，I′RBC(x,,)為每層投影血流圖像中各像素點對應的真正成像參量；S24.將每層圖像各像素點對應的真正成像參量作為灰度值以建立樣品各層的二維投影血流圖像，利用n層二維投影血流圖像建立樣品的三維血流圖像。本專利技術一種基于片層光的血流三維成像方法，采用非接觸光學測量的全場血流成像的方法，無需注射造影劑，對樣品無損害，能實現片層光分層掃描，在獲得的每層二維投影血流圖像的基礎上能建立三維血流圖像，且成像精度高。優選地，所述樣品為小雞或魚的胚胎。與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：本專利技術一種基于片層光的血流三維成像裝置，通過設置柱面鏡、驅動裝置、成像裝置、觸發裝置及電腦，使得電腦通過觸發裝置控制驅動裝置驅動樣品做縱向運動時，樣品的每一層依次位于柱面鏡形成的片層光的照射位置處，成像裝置在樣品的每一層均采集圖像數據并將其傳輸至電腦進行處理以建立樣品的三維血流圖像，該裝置成本低廉，對樣品無損害，能實現片層光分層掃描，并能獲得三維血流圖像，且成像精度高；通過將成像裝置設置為COMS相機，將COMS相機的鏡頭設置為長焦距遠心鏡頭，不但能獲取更高空間分辨率的圖像數據，而且能節省成本；通過將分束器設置成將激光器發射出的激光分成四束，柱面鏡設置為四個，使激光通過柱面鏡從四周照向樣品，使得樣品的照射光強更加均勻和有一致的景深，使得成像裝置采集的圖像數據效果更好，有利于提高建立的三維血流圖像的精度；本專利技術一種基于片層光的血流三維成像方法，采用非接觸光學測量的全場血流成像的方法，無需注射造影劑，對樣品無損害，能實現片層光分層掃描，在獲得的每層二維投影血流圖像的基礎上本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于片層光的血流三維成像裝置，其特征在于，包括激光器(1)、分束器(2)、柱面鏡(3)、驅動裝置(4)、成像裝置(6)、觸發裝置(8)及電腦(9)；所述分束器(2)對激光器(1)發射出的激光進行分束，柱面鏡(3)將分束后的激光形成片層光照射在樣品(5)上；成像裝置(6)及觸發裝置(8)均與電腦(9)連接；電腦(9)通過觸發裝置(8)控制驅動裝置(4)驅動置于其上的樣品(5)做縱向運動；成像裝置(6)用于采集樣品(5)的圖像數據并將所述圖像數據傳輸至電腦(9)，電腦(9)對接收的圖像數據進行處理并建立樣品(5)的三維血流圖像。
【技術特征摘要】
1.一種基于片層光的血流三維成像裝置，其特征在于，包括激光器(1)、分束器(2)、柱面鏡(3)、驅動裝置(4)、成像裝置(6)、觸發裝置(8)及電腦(9)；所述分束器(2)對激光器(1)發射出的激光進行分束，柱面鏡(3)將分束后的激光形成片層光照射在樣品(5)上；成像裝置(6)及觸發裝置(8)均與電腦(9)連接；電腦(9)通過觸發裝置(8)控制驅動裝置(4)驅動置于其上的樣品(5)做縱向運動；成像裝置(6)用于采集樣品(5)的圖像數據并將所述圖像數據傳輸至電腦(9)，電腦(9)對接收的圖像數據進行處理并建立樣品(5)的三維血流圖像。2.根據權利要求1所述的一種基于片層光的血流三維成像裝置，其特征在于，所述成像裝置(6)為COMS相機，所述COMS相機的鏡頭為長焦距遠心鏡頭(7)。3.根據權利要求1所述的一種基于片層光的血流三維成像裝置，其特征在于，驅動裝置(4)的輸出端與平臺(10)連接，所述平臺(10)用于固定樣品(5)。4.根據權利要求1所述的一種基于片層光的血流三維成像裝置，其特征在于，所述驅動裝置(4)為步進電機。5.根據權利要求1至4任一項所述的一種基于片層光的血流三維成像裝置，其特征在于，所述分束器(2)將激光器(1)發射出的激光分成四束，柱面鏡(3)為四個。6.一種基于片層光的血流三維成像方法，使用權利要求5所述的基于片層光的血流三維成像裝置，其特征在于，包括如下步驟：S1.采集樣品(5)的圖像數據：將樣品(5)放置在驅動裝置(4)的上方，電腦(9)通過觸發裝置(8)控制驅動裝置(4)驅動置于其上的樣品(5)做從上至下的縱向運動，使得樣品(5)的第一層到第n層依次位于片層光照射位置處，成像裝置(6)在樣品(5)的每一層均采集m張圖像，每張圖像采集速度為f；...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王茗祎，曾亞光，韓定安，關財忠，
申請(專利權)人：佛山科學技術學院，
類型：發明
國別省市：廣東;44
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