调焦成像子系统、激光散斑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调焦成像子系统、激光散斑血流成像系统和方法，其中，激光散斑血流成像系统包括调焦成像子系统、控制与处理子系统，调焦成像子系统用于调节光学成像系统的对焦平面，并通过对焦平面扫描的方式获取不同对焦平面上的激光散斑图像；控制与处理子系统用于控制系统的任务处理时序，通过控制中心完成调焦与图像采集，以及图像处理任务。本发明专利技术的激光散斑学流成像系统和方法，可以快速获取不同对焦平面上的散斑图像，并获取大景深血流图像，改善非平面生物组织的宽场血流成像效果，在不增加系统结构复杂度和成本的前提下，提升了血流检测的准确性。

Focusing imaging subsystem, laser speckle blood flow imaging system and method

【技术实现步骤摘要】
调焦成像子系统、激光散斑血流成像系统和方法
本专利技术涉及成像
，尤其是涉及一种调焦成像子系统、激光散斑血流成像系统和激光散斑血流成像方法。
技术介绍
生物体中高度分支的血管网络对于运输氧气和营养物质是至关重要的，与生命体的健康息息相关。当血管发生异常时会导致一系列疾病，如脑内出血，脑梗塞和静脉曲张等。根据世界卫生组织于2018年的统计报告，心脑血管疾病高居全球死亡原因的前三，并且还将以60％的发病率进行增长。通过对血管形态和血流进行监测，有助于疾病的早期诊断和研究血管异常所导致疾病的发病机制，对于人类健康和生命科学的发展具有重要意义。激光散斑衬比成像是一种无创、非接触的宽场相干域光学血流成像技术，可对生物组织血流和血管形态变化进行实时监测，具有高时空分辨率的优点，近年来在生物医学研究和临床诊疗中展现出良好的应用前景。然而，由于光学成像系统的景深有限，对非平面的生物组织，特别是表面曲率较大的区域，难以获得大视场范围准确对焦的血流图像，从而影响血流检测的准确性。在相关技术中，通过减小光学成像系统的通光孔径，可以在一定程度上提升景深，但是系统的成像分辨率和光通量也会随着孔径的缩小而降低，因此，该方法仅仅是一种比较粗糙的解决方案。现阶段，一般采用波前编码技术提升光学成像系统的景深，但其涉及到系统光路的重新设计，增加了系统的结构复杂度和成本。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。本专利技术第一方面实施例提供了一种调焦成像子系统，该系统可以对获取的不同对焦平面的激光散斑血流图像实现大视场范围内快速调焦，提升了血流检测的准确性。本专利技术第二方面实施例提供了一种激光散斑血流成像系统。本专利技术第三方面实施例提供了一种激光散斑血流成像方法。为解决上述问题，本专利技术第一方面实施例的调焦成像子系统包括：光源模块，用于发射激光光束至待测样品表面上；光学调焦成像模块，用于根据调焦控制信号调节成像对焦平面；图像采集模块，用于根据采集控制信号采集不同对焦平面上的散斑图像。根据本专利技术的调焦成像子系统，通过增加液体透镜，可以对所述获取的不同对焦平面的激光散斑血流图像实现大视场范围内快速调焦，提升了血流检测的准确性。在一些实施例中，所述光学调焦成像模块包括物镜、筒透镜、液体透镜和调焦驱动器，其中，所述液体透镜设置在所述物镜和所述筒透镜之间，所述调焦驱动器与所述液体透镜连接。为解决上述问题，本专利技术第二方面实施例的激光散斑血流成像系统包括，调焦成像子系统，包括：光学调焦成像模块，用于根据调焦控制信号调节成像对焦平面；光源模块，用于发射激光光束至待测样品表面上；图像采集模块，用于根据采集控制信号采集不同对焦平面上的散斑图像；控制与处理子系统，包括：控制模块，配置为输出所述调焦控制信号和所述采集控制信号；图像处理模块，配置为根据所述散斑图像获得不同对焦平面上的血流图像，融合不同对焦平面上的血流图像，以获得期望的血流图像。根据本专利技术实施例的激光散斑血流成像系统，通过光学调焦成像模块实现快速调焦，可以获得大范围内不同对焦平面上的散斑图像，以及通过图像处理模块对不同对焦平面上的血流图像即多幅血流图像进行融合，可以获得更大景深的期望的血流图像，以及，对光路改动小，系统结构简单、成本低。在一些实施例中，所述光学调焦成像模块包括物镜、筒透镜、液体透镜和调焦驱动器，其中，所述液体透镜设置在所述物镜和所述筒透镜之间，所述调焦驱动器与所述液体透镜连接。在一些实施例中，所述图像处理模块在融合不同对焦平面上的血流图像时配置为，通过多聚焦图像融合方法将不同对焦平面上的血流图像进行融合。进一步地，所述图像处理模块在通过多聚焦图像融合方法将不同对焦平面上的血流图像进行融合进一步配置为，对不同对焦平面上的血流图像进行轮廓波变换，获得低频子带图像和高频子带图像，根据融合规则对所述低频子带图像和所述高频子带图像的变换系数进行融合并获得融合后的变换系数，对融合后的变换系数进行轮廓波逆变换，获得期望的所述血流图像。具体地，所述图像处理模块在根据融合规则对不同频率成分的变换系数进行融合并获得融合后的变换系数时进一步配置为，选取对应低频子带图像在对应像素点处最大的变换系数作为融合后所述低频子带图像在所述对应像素点处的变换系数，以及，选取对应高频子带图像在对应像素点处具有最大改进拉普拉斯能量和的变换系数作为融合后所述高频子带图像在该像素点处的变换系数。在一些实施例中，所述控制与处理子系统还包括：配准模块，配置为对不同对焦平面上的血流图像进行相对位置配准。在一些实施例中，所述配准模块在进行配准时进一步配置为，通过基于坐标变换方法对不同对焦平面上的血流图像进行相对位置配准。具体地，所述配准模块在基于坐标变换方法进行配准时配置为，通过迭代算法获得血流图像与配准目标图像之间的坐标变换系数。为解决上述问题，本专利技术第三方面实施例的激光散斑血流成像方法包括：获取待测样品在成像系统的不同对焦平面上的散斑图像；根据所述散斑图像获得不同对焦平面上的血流图像；融合不同对焦平面上的血流图像，以获得期望的血流图像。根据本专利技术实施例的激光散斑血流成像方法统，通过将不同对焦平面上的血流图像即多幅血流图像进行融合，可以获得更大景深的期望的血流图像，以及方法简单易实施。在一些实施例中，所述融合不同对焦平面上的血流图像，以获得期望的血流图像，包括：通过多聚焦图像融合方法将不同对焦平面上的血流图像进行融合，以获得期望的血流图像。进一步地，所述通过多聚焦图像融合方法将不同对焦平面上的血流图像进行融合，以获得期望的血流图像，包括：对不同对焦平面上的血流图像进行轮廓波变换，获得低频子带图像和高频子带图像；根据融合规则对所述低频子带图像和所述高频子带图像的变换系数进行融合并获得融合后的变换系数；对融合后的变换系数进行轮廓波逆变换，获得期望的所述血流图像。具体地，根据融合规则对所述低频子带图像和所述高频子带图像的变换系数进行融合并获得融合后的变换系数，包括：选取对应低频子带图像在对应像素点处最大的变换系数作为融合后所述低频子带图像在所述对应像素点处的变换系数；以及，选取对应高频子带图像在对应像素点处具有最大改进拉普拉斯能量和的变换系数作为融合后所述高频子带图像在该像素点处的变换系数。在一些实施例中，所述激光散斑血流成像方法还包括：对不同对焦平面上的血流图像进行相对位置配准。在一些实施例中，所述对不同对焦平面上的血流图像进行相对位置配准，包括：通过基于坐标变换方法对不同对焦平面上的血流图像进行相对位置配准。具体地，所述通过基于坐标变换方法对不同对焦平面上的血流图像进行相对位置配准，包括：通过迭代算法获得血流图像与配准目标图像之间的坐标变换系数；根据所述坐标变换系数将血流图像的位置坐标与所述配准目标图像的位置坐标进行变换。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种调焦成像子系统，其特征在于，包括：/n光学调焦成像模块，用于根据调焦控制信号调节成像对焦平面；/n光源模块，用于发射激光光束至待测样品表面上；/n图像采集模块，用于根据采集控制信号采集不同对焦平面上的散斑图像。/n

【技术特征摘要】
1.一种调焦成像子系统，其特征在于，包括：
光学调焦成像模块，用于根据调焦控制信号调节成像对焦平面；
光源模块，用于发射激光光束至待测样品表面上；
图像采集模块，用于根据采集控制信号采集不同对焦平面上的散斑图像。


2.根据权利要求1所述的调焦成像子系统，其特征在于：
所述光学调焦成像模块包括物镜、筒透镜、液体透镜和调焦驱动器；
所述液体透镜设置在所述物镜和所述筒透镜之间，所述调焦驱动器与所述液体透镜连接。


3.一种激光散斑血流成像系统，其特征在于，包括：
根据权利要求1或2所述的调焦成像子系统，以及控制与处理子系统；
其中，所述控制与处理子系统包括：
控制模块，配置为输出所述调焦控制信号和所述采集控制信号；
图像处理模块，配置为根据所述散斑图像获得不同对焦平面上的血流图像，融合不同对焦平面上的血流图像，以获得期望的血流图像。


4.根据权利要求3所述的激光散斑血流成像系统，其特征在于，所述图像处理模块在融合不同对焦平面上的血流图像时配置为，通过多聚焦图像融合方法将不同对焦平面上的血流图像进行融合；
所述图像处理模块在通过多聚焦图像融合方法将不同对焦平面上的血流图像进行融合进一步配置为，对不同对焦平面上的血流图像进行轮廓波变换，获得低频子带图像和高频子带图像，根据融合规则对所述低频子带图像和所述高频子带图像的变换系数进行融合并获得融合后的变换系数，对融合后的变换系数进行轮廓波逆变换，获得期望的所述血流图像。


5.根据权利要求4所述的激光散斑血流成像系统，其特征在于，所述图像处理模块在根据融合规则对不同频率成分的变换系数进行融合并获得融合后的变换系数时进一步配置为，选取对应低频子带图像在对应像素点处最大的变换系数作为融合后所述低频子带图像在所述对应像素点处的变换系数，以及，选取对应高频子带图像在对应像素点处具有最大改进拉普拉斯能量和的变换系数作为融合后所述高频子带图像在该像素点处的变换系数。


6.根据权利要求3所述的激光散斑血流成像系统，其特征在于，所述控制与处理子系统还包括：
配准模块，配置为对不同对焦平面上的血流图像进行相对位置配准；

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏程，吕文志，陆锦玲，
申请(专利权)人：华中科技大学苏州脑空间信息研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32