一种动态静态图像相结合的血流成像系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种动态静态图像相结合的血流成像系统，包括近红外LED光源、荧光剂、平面镜、InGaAs相机、激光发射器、激光扩束器、滤光片、CCD相机、被测对象和计算机，还公开了其成像方法，在被测对象中采用Ag2S作为荧光剂进行平面镜反射至待测区域，荧光剂被近红外光照射后发出荧光被InGaAs相机接收，并将图像传到计算机进行处理，获得血流静态图像；激光发射器发出红外激光反射后照射在待测区域并产生后向散射光，在CCD相机表面曝光，将曝光的成像图像传送至计算机进行处理,获得血流动态图像；将静态图像与动态图像进行图像配准，得到空间分辨率更高的血流图像。本发明专利技术相比于现有的血流成像方法具有检测效果好、时空分辨率高、信噪比高的优点。

A Blood Flow Imaging System Combining Dynamic and Static Images

【技术实现步骤摘要】
一种动态静态图像相结合的血流成像系统和方法
本专利技术属于光学成像
，特别是涉及基于近红外Ⅱ区荧光成像和激光散斑血流成像技术，具体涉及一种动态静态图像相结合的血流成像系统和方法。
技术介绍
血流成像技术是一项重要的检测技术，主要应用于生物体的血流检测、病理研究。目前常用的方法有近红外Ⅱ区荧光血流成像技术和激光散斑血流成像技术；近红外Ⅱ区荧光血流成像技术属于光学成像
具体而言，该技术利用近红外光照射待测生物体，待测生物体中的荧光剂接收到近红外光的能量，价带电子吸收光子，被激发跃迁至导带，然后发出荧光，通过InGaAs相机等图像采集设备捕捉到荧光，从而获得静态血流图像。其优势在于：穿透能力强、抗背景荧光干扰能力强，可实现高时空分辨率的血流检测。但该技术的劣势在于只能获得静态的血流图像，无法得到血流的速度信息。而激光散斑血流成像技术同样属于光学成像
具体而言，该技术利用激光射入待测生物体中，被生物体中的红细胞散射后形成多普勒频射，散射光的频率变化与红细胞的运动速度相关，通过CCD相机收集到动态散斑信号，得到动态的血流图像。其优势在于：成像面积大、速度快、分辨率高、可以进行长时间的实时监测。但该技术的劣势在于其获得的动态血流图像的精度有限。结合近红外Ⅱ区荧光血流成像技术和激光散斑血流成像技术，可达到微米量级的空间分辨率和毫秒量级的时间分辨率，真正实现了实时高分辨血流成像。通过将近红外Ⅱ区荧光血流成像技术与激光散斑血流成像技术相结合，将两种方法的优势相结合，有效提高时空分辨率。可用于高时空分辨率的活体血流成像。现有的激光散斑血流成像技术公开了一篇有中国专利技术专利，其公开号或公告号为：CN105380638A，专利名称为：一种用于激光散斑血流速度的定量成像装置及其方法，现有的红外荧光成像技术公开了一篇中国专利技术专利，其公开或公告号为：CN102083362A，专利名称为：定位和分析用于整形和重建手术的穿支皮瓣。以上两篇专利均只使用单一的成像方法，时空分辨率低，信噪比差。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，提供一种动态静态图像相结合的血流成像系统和方法，根据本专利技术可有效解决了现有的血流成像方法时空分辨率低的问题。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：根据本专利技术的一方面，提供了一种动态静态图像相结合的血流成像系统,包括包括近红外LED光源、第一电源、荧光剂、平面镜、InGaAs相机、激光发射器、激光扩束器、滤光片、CCD相机、被测对象、计算机和第二电源、,所述电源与上近红外LED光源电气连接，使近红外LED光源通电并发射出的近红外光照射在被测对象10的表面，在被测对象中用荧光剂标记被测对象待测区域，所述InGaAs相机的镜头对准所述被测对象并使其能够捕捉到荧光，所述InGaAs相机的输出端与所述计算机连接，所述第二电源与激光发射器连接，在激光发射器的前方设置所述激光扩束器，激光发射器发射出的激光照射的方向依次设置所述激光扩束器和平面镜，使激光发射器发射出的激光经激光扩束器扩束、平面镜反射照射在被测对象的表面，所述CCD相机用于拍摄被测对象的表面的散射光，所述CCD相机的输出端与所述计算机连接，在所述CCD相机的镜头处设置所述滤光片。上述方法优选的，所述荧光剂为Ag2S荧光剂，所述CCD相机的像素不低于680*480。上述方法优选的，所述近红外LED光源发出的近红外光的波长为1300nm～1700nm，所述激光发射器发出的红外激光的波长为1000nm～1300nm。上述方法优选的，所述近红外LED光源发出的近红外光的波长为1400nm；所述激光发射器发出的红外激光的波长为1200nm。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种动态静态图像相结合的血流成像方法,所述成像方法包括如下步骤：步骤1：用Ag2S荧光剂被激发的Ag2S量子点与被测对象的红细胞进行耦联，从而标记被测对象的红细胞；步骤2：用近红外LED光源发出波长为1300～1700nm的近红外光，并照射在已经用Ag2S量子点标记的被测对象上；步骤3：用InGaAs相机拍摄被测对象的荧光标记区域，得到血流图像，并将InGaAs相机拍摄的流血图送至计算机中进行处理，获得待测血管静态图像；步骤4：用激光发射器发出波长为1000～1300nm的红外激光，所述用激光发射器发出的红外激光经过激光扩束器后，再经平面镜反射后照射在被测对象的待测区域，待测区域所产生的后向散射光在CCD相机表面形成散斑，通过CCD相机进行曝光，并将曝光形成的成像图像传送至计算机进行处理；步骤5：计算机利用激光散斑血流成像算法，计算出所有像素点的散斑图像模糊度，根据模糊度计算出待测对象血管内的相对血流速度，获得血流的动态图像；步骤6：对静态图像和动态图像分别建立尺度空间、高斯金字塔、高斯差分金字塔；步骤7：寻找特征点，将特征点中的中间检测点和它相同尺度的8个相邻点，以及和上下相邻尺度对应的9×2个点，以确保在尺度空间和二维图像空间均为极值点，然后进行特征点筛选，再利用差值算法确定局部极值点的位置和尺度，去除对比度低的极值点；步骤8：求解特征点的梯度幅值和幅角，对特征点进行方向赋值，。为了实现图像旋转不变性，需要根据检测到的特征点局部图像结构为特征点方向赋值；步骤9：对特征点进行描述，以形成128维的空间向量；步骤10：对特征点进行匹配，根据特征描述子之间的欧式距离判断其相似性，欧式距离越小相似度越高，反之越低。上述方法优选的，在所述步骤1中，以形成128维的空间向量是以特征点为中心，并取16×16像素大小区域，将此区域均分为4×4的子块，统计每个子块8个方向的梯度方向直方图，从而得到种子点，并且使每个种子点有8个方向，以便组成128维的特征向量。上述方法优选的，在所述步骤6中，对静态图像和动态图像分别建立尺度空间包括对某一个图像的尺度空间与一个可变尺度的高斯函数进行图像卷积运算。综上所述，本专利技术由于采用了以上技术方案，有益效果在于：本专利技术的动态静态图像相结合的血流成像系统相对于现有激光散斑血流成像方法和中波红外血流成像方法具有检测效果好、时空分辨率高、信噪比高的优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实例或现有技术中的技术方案，下面将对实施实例或现有技术描述中所需要的附图做简单地介绍，显然，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术的一种动态静态图像相结合的血流成像系统的原理图。具体实施方式下面将结合本专利技术实例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。根据本专利技术的一个方面，结合图1，提供了一种动态静态图像相结合的血流成像系统,包括近红外LED光源1、第一电源2、荧光剂3、平面镜4、InGaAs相机5、激光发射器6、激光扩束器7、滤光片8、CCD相机9、被测对象10、计算机11和第二电源21，所述电源2与上近红外LED光源1电气连接，使近红外LED光源1通电并发射出的近红本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动态静态图像相结合的血流成像系统,其特征在于：包括近红外LED光源、第一电源、荧光剂、平面镜、InGaAs相机、激光发射器、激光扩束器、滤光片、CCD相机、被测对象、计算机和第二电源、,所述电源与上近红外LED光源电气连接，使近红外LED光源通电并发射出的近红外光照射在被测对象10的表面，在被测对象中用荧光剂标记被测对象待测区域，所述InGaAs相机的镜头对准所述被测对象并使其能够捕捉到荧光，所述InGaAs相机的输出端与所述计算机连接，所述第二电源与激光发射器连接，在激光发射器的前方设置所述激光扩束器，激光发射器发射出的激光照射的方向依次设置所述激光扩束器和平面镜，使激光发射器发射出的激光经激光扩束器扩束、平面镜反射照射在被测对象的表面，所述CCD相机用于拍摄被测对象的表面的散射光，所述CCD相机的输出端与所述计算机连接，在所述CCD相机的镜头处设置所述滤光片。

【技术特征摘要】
1.一种动态静态图像相结合的血流成像系统,其特征在于：包括近红外LED光源、第一电源、荧光剂、平面镜、InGaAs相机、激光发射器、激光扩束器、滤光片、CCD相机、被测对象、计算机和第二电源、,所述电源与上近红外LED光源电气连接，使近红外LED光源通电并发射出的近红外光照射在被测对象10的表面，在被测对象中用荧光剂标记被测对象待测区域，所述InGaAs相机的镜头对准所述被测对象并使其能够捕捉到荧光，所述InGaAs相机的输出端与所述计算机连接，所述第二电源与激光发射器连接，在激光发射器的前方设置所述激光扩束器，激光发射器发射出的激光照射的方向依次设置所述激光扩束器和平面镜，使激光发射器发射出的激光经激光扩束器扩束、平面镜反射照射在被测对象的表面，所述CCD相机用于拍摄被测对象的表面的散射光，所述CCD相机的输出端与所述计算机连接，在所述CCD相机的镜头处设置所述滤光片。2.根据权利要求1所述的一种用于视觉诱发电位检测的视频同步装置,其特征在于：所述荧光剂为Ag2S荧光剂，所述CCD相机的像素不低于680*480。3.根据权利要求1所述的一种用于视觉诱发电位检测的视频同步装置,其特征在于：所述近红外LED光源发出的近红外光的波长为1300nm～1700nm，所述激光发射器发出的红外激光的波长为1000nm～1300nm。4.根据权利要求3所述的一种用于视觉诱发电位检测的视频同步装置,其特征在于：所述近红外LED光源发出的近红外光的波长为1400nm；所述激光发射器发出的红外激光的波长为1200nm。5.一种利用权利要求1所述的一种动态静态图像相结合的血流成像系统进行成像的方法,其特征在于：所述成像方法包括如下步骤：步骤1：用Ag2S荧光剂被激发的Ag2S量子点与被测对象的红细胞进行耦联，从而标记被测对象10的红细胞；步骤2：用近红外LED光源发出波长为1300～1700nm的近红外光，并照射在已...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔平，黄钢，梁壮壮，赵清一，周兆丽，闵建中，周艳丽，
申请(专利权)人：上海健康医学院，
类型：发明
国别省市：上海,31