一种用于成像的系统可以包括照明系统，该照明系统包括用于生成光束的光源；以及空间编码图案生成器，包括一个或多个光学元件，用于对成像光束进行编码，以便通过多个不同的空间编码图案同时照射对象，其中所述不同编码图案中的每个编码图案的特征在于成像图案的不同波长。该系统还可以包括成像传感器，用于接收透射通过对象或从对象反射的编码成像光束；以及处理器，用于从成像解码图像数据并重建对象的图像。的图像。的图像。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】空间编码系统、解码系统、成像系统及其方法
[0001]本专利技术涉及成像。更具体地，本专利技术涉及空间编码系统、解码系统、成像系统及其方法。
技术介绍
[0002]体内生物组织成像通常需要在适合特定实验要求和条件的不同生物成像方法之间仔细选择。诸如磁共振成像(MRI)、计算机断层扫描(CT)、高频和低频超声(US)的深穿透非侵入性成像技术是昂贵的，在持续时间和空间分辨率方面是有限的。其他高分辨率方法如单/多光子荧光或共焦荧光显微内窥镜可以在体内使用，但通常仅在浅询问深度中有用。
[0003]微型内窥镜已经开发出以微创技术将光纤深深地插入患者体内的目标区域。这样的装置使得能够长期体内监测生物样品。许多商业微型内窥镜光纤包括许多芯束，称为多芯光纤(MCF)，其中每个芯充当单个光纤。
[0004]许多MCF包括多模光纤(MMF)，其允许许多空间电磁模式通过每个芯，从而增加图像通过内窥镜的强度透射率。然而，MMF通常在空间和时间上对通过它们发送的信息进行加扰。该问题可以通过MCF设计来解决，该MCF设计在相邻芯之间具有足够大的空间以最小化芯与芯的光耦合(串扰)。结果，图像分辨率可能被损坏，并且像素化伪像可能出现在所生成的图像中。其他解决方案(诸如优化算法、数字相位共轭或传输矩阵)被证明，但它们通常都对光纤弯曲敏感。
[0005]可以使用单模光纤束(SMFB)代替MMF，单模光纤束通常对光纤弯曲不太敏感并且不太容易发生信息扰乱。SMFB成像通常包括采用具有透镜、光谱色散器、散斑相关的扫描头，并且还可以涉及可以产生高达衍射极限的分辨率的其他技术。虽然SMFB芯到芯长度可以减小，但是通过设备传输的图像的亮度也可以减小。因此，信噪比也可以降低。除了光纤的必要几何设计之外，分辨率仍然可能受到限制，并且通过散射介质观察的深度也可能大大降低。
[0006]在MMF和SMFB束中，通过光纤的各种照明方法是已知的，例如，通过相同束的样品照明和反射光的收集，可以进行光学切片的共焦显微内窥镜，能够进行光学切片而不染色的散斑相关技术等。
[0007]目前的技术表现出小于150μm的典型穿透深度，并且难以处理纤维远端和样品之间的真实生物散射介质(例如血液)。此外，典型的成像采集速率相当差(对于36
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36像素图像，通常大致在5Hz之间，长达几分钟)。
技术实现思路
[0008]因此，根据本专利技术的一些实施例，提供了一种照明系统，该照明系统包括用于生成光束的光源和空间编码图案生成器，该空间编码图案生成器包括一个或多个光学元件，用于对成像光束进行编码以便通过多个不同的空间编码图案同时照明对象，其中不同编码图案中的每个编码图案的特征在于成像图案的不同波长。
[0009]在本专利技术的一些实施例中，系统进一步包括一个或多个光学元件，用于将光束分成成像光束和参考光束，并在参考光束与成像光束结合之后将参考光束引导到成像传感器。
[0010]在本专利技术的一些实施例中，空间编码图案生成器被配置为跨第一轴将所述多个不同的空间编码图案成像到对象上，第一轴垂直于成像光束的传播方向，并且被配置为跨第二轴对对象执行所述多个不同的空间编码图案的傅里叶变换，第二轴既垂直于第一轴又垂直于成像光束的传播方向。
[0011]在本专利技术的一些实施例中，用于编码成像光束的一个或多个光学元件沿着光路按以下顺序对准：衍射光栅栅格、第一透镜、编码图案元件和第二透镜。
[0012]在本专利技术的一些实施例中，所述第一透镜与所述衍射光栅栅格和所述编码图案元件相距等于所述第一透镜的X轴焦距的距离，并且其中所述第二透镜与所述编码图案元件相距等于所述第二透镜的X轴焦距的距离。
[0013]在本专利技术的一些实施例中，每个透镜的X轴焦距是该透镜的Y轴焦距的两倍。
[0014]在本专利技术的一些实施例中，用于对成像光束进行编码的所述一个或多个光学元件限定的光路按以下顺序包括衍射光栅栅格、第一透镜、编码图案元件、第二透镜、第二衍射光栅栅格和第三透镜。
[0015]在本专利技术的一些实施例中，第一透镜与衍射光栅栅格和编码图案元件相距等于第一透镜的X轴焦距的距离，其中第二透镜与编码图案元件相距等于第二透镜的X轴焦距的距离，并且其中第三透镜与第二衍射光栅栅格相距等于第三透镜的X轴焦距的距离。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，每个透镜的X轴焦距是该透镜的Y轴焦距的两倍。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，光源是激光发生器。
[0018]在本专利技术的一些实施例中，激光源是脉冲激光源。
[0019]在本专利技术的一些实施例中，该系统结合在内窥镜中。
[0020]在本专利技术的一些实施例中，所述系统结合在成像系统中，所述成像系统进一步包含成像传感器，其用于接收透射穿过所述对象或从所述对象反射的所述经编码成像光束；以及处理器，用于从成像解码图像数据并重建对象的图像。
[0021]在本专利技术的一些实施例中，为了重建对象的图像，处理器被配置为将从反射或透射的编码成像光束获得的所述不同编码图案中的每个编码图案的图像乘以相应的解码图案以获得乘积，并对所有乘积求和以获得对象的重建图像。
[0022]在本专利技术的一些实施例中，提供了一种解码系统，其包括用于接收编码的成像光束的成像传感器，编码的成像光束通过多个不同的空间编码图案同时照射对象，其中不同编码图案中的每个编码图案的特征在于所述成像图案的不同波长，并且编码图案透射通过对象或从对象反射。解码系统还包括用于从成像解码图像数据并重建对象的图像的处理器。
[0023]在本专利技术的一些实施例中，为了重建对象的图像，处理器被配置为将从反射或透射的编码成像光束获得的所述不同编码图案中的每个编码图案的图像乘以相应的解码图案以获得乘积，并对所有乘积求和以获得对象的重建图像。
[0024]在本专利技术的一些实施例中，提供了一种方法，包括：产生光束；以及使用空间编码图案生成器对所述成像光束进行编码，以便通过多个不同的空间编码图案同时照射对象，
其中不同编码图案中的每个编码图案的特征在于成像图案的不同波长。
[0025]在本专利技术的一些实施例中，对成像光束进行编码包括应用时间门控。
[0026]在本专利技术的一些实施例中，使用由短光脉冲门控、相干门控和由衍射光栅栅格产生的干涉图案组成的技术组中的任何技术来应用时间门控。
[0027]在本专利技术的一些实施例中，空间编码图案生成器包括一个或多个光学元件以对成像光束进行编码，这些光学元件沿着光路按以下顺序对准：衍射光栅栅格、第一透镜、编码图案元件和第二透镜。
[0028]在本专利技术的一些实施例中，成像光束的编码包括应用时间门控，其中时间门控通过将光束分成成像光束和参考光束并在参考光束与成像光束结合之后将参考光束引导到成像传感器来实现。
[0029]在本专利技术的一些实施例中，提供了一种方法，该方法包括：使用成像传感器接收通过多个不同空间编码图案同时照射对象的编码成像光束，其中，不同编码图案中的每个编码图案的特本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种照明系统，包括：光源，用于生成光束；以及空间编码图案生成器，包括一个或多个光学元件，所述一个或多个光学元件用于对成像光束进行编码，以便通过多个不同的空间编码图案同时照射对象，其中不同编码图案中的每个编码图案的特征在于成像图案的不同波长。2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括一个或多个光学元件，将所述光束分成成像光束和参考光束，并在所述参考光束与所述成像光束结合之后将所述参考光束引导到成像传感器。3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述空间编码图案生成器被配置为跨第一轴将所述多个不同的空间编码图案成像到所述对象上，所述第一轴垂直于所述成像光束的传播方向，并且被配置为跨第二轴对所述对象执行所述多个不同的空间编码图案的傅里叶变换，所述第二轴既垂直于所述第一轴又垂直于所述成像光束的传播方向。4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中，用于对所述成像光束进行编码的所述一个或多个光学元件沿着光路按以下顺序对准：衍射光栅栅格、第一透镜、编码图案元件和第二透镜。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述第一透镜与所述衍射光栅栅格和所述编码图案元件相距等于所述第一透镜的X轴焦距的距离，并且其中所述第二透镜与所述编码图案元件相距等于所述第二透镜的X轴焦距的距离。6.根据权利要求4或5所述的系统，其中，每个透镜的X轴焦距是所述透镜的Y轴焦距的两倍。7.根据权利要求4至6中任一项所述的系统，其中，用于对所述成像光束进行编码的所述一个或多个光学元件限定的所述光路按以下顺序包括所述衍射光栅栅格、所述第一透镜、所述编码图案元件、所述第二透镜、第二衍射光栅栅格和第三透镜。8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述第一透镜与所述衍射光栅栅格和所述编码图案元件相距等于所述第一透镜的X轴焦距的距离，其中所述第二透镜与所述编码图案元件相距等于所述第二透镜的X轴焦距的距离，并且其中所述第三透镜与所述第二衍射光栅栅格相距等于所述第三透镜的X轴焦距的距离。9.根据权利要求8所述的系统，其中，每个透镜的X轴焦距是所述透镜的Y轴焦距的两倍。10.根据权利要求1至9中任一项所述的系统，其中，所述光源是激光发生器。11.根据权利要求10所述的系统，其中，激光源是脉冲激光源。12.根据权利要求1至11中任一项所述的系统，所述系统结合在内窥镜中。13.根据权利要求1至12中任一项所述的系统，所述系统结合在成像系统中，所述成像系统进一步包括：成像传感器，用于接收透射通过对象或从对象反射的编码成像光束；以及处理器，用于从成像解码图像数据并重建所述对象的图像。14.根据权利要求13所述的系统，其中，为了重建所述对象的图像，所述处理器被配置为将从反射或透射的编码成像光束获得的所述不同编码图案中的每个编码图案的图像乘以对应的解码图案以获得乘积，并对所有乘积求和以获得所述对象的重建图像。
15.一种解码系统，包括：成像传感器，用于接收编码的成像光束，所述编码的成像光束通过多个不同的空间编码图案同时照射对象，其中不同的编码图案中的每个编码图案的特征在于成像图案的不同波长，并且所述编码的成像光束透射通过所述对象或从所述对象反射；以及处理器，用于从所述成像解码图像数据并重建所述对象的图像。16.根据权利要求15所述的系统，其中，为了重建所述对象的图像，所述处理器被配置为将从反射或透射的编码成像光束获得的所述不同的编码图案中的每个编码图案的图像乘以对应的...
【专利技术属性】
技术研发人员：泽夫，
申请(专利权)人：Z思快尔有限公司，
类型：发明
国别省市：
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