一种生物组织在线三维成像系统技术方案

本发明专利技术提供了一种生物组织在线三维成像系统，旨在解决现有技术中三维成像装置对生物组织进行三维成像时，成像精度较低的问题。生物组织在线三维成像系统，包括支座用于安装图像传感器；图像传感器用于在光束照射待监测物时拍照以获取待监测物图像，且图像传感器的正上方设有监测位；监测位的上方设有呈环形阵列排布的发光点，监测位于环形阵列中心的正下方；光源用于在每个发光点依次照射出光束；三维成像器用于根据图像传感器获取的图像进行三维重建成像。由于发光点呈环形阵列排布且光束均覆盖监测位，光线沿入射方向进行回传重建时，回传的光线仍然会汇聚到一点，重建的三维图像精确度较高。图像精确度较高。图像精确度较高。

An online three-dimensional imaging system for biological tissue

【技术实现步骤摘要】
一种生物组织在线三维成像系统


[0001]本专利技术属于生物组织监测
，具体涉及一种生物组织在线三维成像系统。

技术介绍

[0002]生物组织包括类器官、细胞团等，其中类器官是由干细胞或者肿瘤细胞在体外三维培养形成的多细胞团。它的生长过程模仿的是人类发育或体外器官再生的过程，因此，跟踪分析类器官的形成过程，可以研究关于人类发育和器官再生的潜在机制，促进对基础生物学的研究。类器官等生物组织拥有较为复杂的三维结构，传统光学显微镜只能进行二维成像，无法满足类器官成像的要求。目前已实现商业化的三维成像工具，诸如共聚焦显微镜和多光子显微镜以及光片显微镜等，都需要对细胞进行荧光标记，这对活细胞的长期培养十分不利。
[0003]此外，现有技术的三维成像装置主要为激光器、大量精密光学器件和精密机械组件的组合体，这就造成了现有技术还具有以下缺点：成本极高，多数实验室无法配备；光学结构和机械机构极其复杂，装置体积庞大，使用这些设备进行类器官的在线监测时，必须将类器官从培养箱内取出进行成像；假设实验需要每两个小时对类器官进行一次成像，那么就需要研究人员每两个小时操纵一次实验设备，这样就加大了人力消耗，同时频繁的将类器官样品取出培养箱也极易造成类器官样品的污染。
[0004]由于目前的发光点排布时主要包括正方形网格形和双轴形；三维成像器在进行三维重建成像时，都是将光线沿入射方向进行回传进行重建；由于图像传感器接收的光是经过待监测物承载器、传感器玻璃层和空气层折射后的光，虽然现有的发光点排布方式虽然使得光源照射的光束在待检测物处汇聚到了一点，但是在将全部入射光线进行路线回传，并在光线的聚集处进行重建时，回传路线无法汇聚到一点，会出现偏差，导致重建的精确度较低。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种生物组织在线三维成像系统，旨在解决现有技术中三维成像装置对生物组织进行三维成像时，成像精度较低的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：一种生物组织在线三维成像系统，包括：
[0007]支座，设有用于安装图像传感器的安装部；
[0008]图像传感器，用于在光束照射待监测物时拍照以获取待监测物图像，且所述图像传感器的正上方设有用于放置待监测物的监测位；所述监测位的上方设有呈环形阵列排布的发光点，所述监测位位于环形阵列中心的正下方；
[0009]光源，用于在环形阵列排布的每个发光点依次照射出覆盖监测位的光束；
[0010]三维成像器，用于根据图像传感器获取的图像进行三维重建成像。
[0011]进一步改进的方案：所述光源包括安装架，呈环形阵列排布的所述发光点均位于
安装架上，且每个发光点均设有一个LED灯。
[0012]基于上述方案，通过在每一个发光点设置一个LED灯，可以通过控制每一个LED灯依次发光，从而实现在环形阵列排布的每个发光点依次照射出覆盖监测位的光束。
[0013]进一步改进的方案：所述安装架包括上部的球面顶和下部的圆筒形外壳，所述LED灯设置在球面顶的一个圆周上，所述支座通过连杆设置在圆筒形的中心。
[0014]进一步改进的方案：所述球面顶上每个LED灯处均设有一个遮挡片，每个所述遮挡片上均设有一个轴线穿过监测位的圆孔，所述LED灯照射出的光束通过圆孔后照射向监测位的待监测物。
[0015]基于上述方案：从LED发出的光要先透过圆孔才能到达图像传感器，光线通过圆孔后的发散角通常在30
°
以内；由于采用环形阵列，圆孔是斜置的且通过圆孔的光束朝向检测位；相对于现有技术中的平面阵列(发出的光束并非正朝向检测位)光线通过圆孔后的发散角小于30
°
角的照明，本专利技术的照明有效范围更大。
[0016]进一步改进的方案：所述光源包括驱动组件、旋转支架以及固定在旋转支架上的LED灯或激光灯；旋转支架与驱动组件的输出端相连；所述发光点环绕旋转支架设置，所述旋转支架在旋转时，LED灯或激光灯依次经过发光点且在发光点处发射出光束。
[0017]进一步改进的方案：所述光源包括带有显示屏的终端设备，所述发光点设置在显示屏上且所述显示屏通过依次点亮每个发光点来照射出光束，且在每个发光点照射出光束时，显示屏的其余部分调整为暗。
[0018]进一步改进的方案：所述图像传感器为CMOS图像传感器或CCD图像传感器。
[0019]进一步改进的方案：所述三维成像器通过光学衍射层析算法或滤波反投影算法对图像传感器获取的图像进行三维重建。
[0020]进一步改进的方案：生物组织在线三维成像系统还包括用于控制光源在环形阵列排布的每个发光点依次发光，且在所述光源向监测位的待监测物照射光束时，控制图像传感器拍摄待监测物图像的控制器。
[0021]进一步改进的方案：所述控制器为树莓派、单片机、DSP芯片、FPGA芯片或计算机；
[0022]所述三维成像器为DSP芯片、FPGA芯片或计算机。
[0023]本专利技术的有益效果为：
[0024]本专利技术中的三维成像系统，光源在环形阵列排布的每个发光点照射出的光束均覆盖监测位，光源每在一个发光点照射出光束时，图像传感器拍摄并获取不同角度的待监测物照片，通过然后三维成像器根据图像传感器获取的图像进行三维重建成像；在三维重建过程中无需对对细胞进行荧光标记，便可以实现无标记的三维重建成像。
[0025]而本专利技术中由于发光点呈环形阵列排布且光束均覆盖位于环形阵列中心正下发的监测位，光线沿入射方向进行回传重建时，回传的光线仍然会汇聚到一点，即恢复样品点，最大程度上减小图像传感器上方的玻璃等因折射对成像效果的影响，重建的三维图像精确度较高。
[0026]此外，本专利技术由支座、图像传感器、光源和三维成像器，整体的结构较现有的成像装置结构简单且成本低，整个系统可以进行小型化设计，直接放置在培养箱内直接进行成像，无需将将类器官从培养箱内取出进行成像。
[0027]本专利技术中，环形阵列排布的每个发光点相比于平面形阵列体积更小；由于环形阵
列排布的每个发光点到达图像传感器的距离都相等，则所有角度入射光的强度都相等，提高了成像的精确度。由于相同的入射角度，环形阵列排布的每个发光点到达图像传感器的距离都要小于平面阵列，因此光线到达图像传感器上时的光强也要大于平面阵列。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简要介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关附图。
[0029]图1是本专利技术三维成像系统的结构示意图。
[0030]图2是本专利技术三维成像系统的内部结构示意图。
[0031]图3是本专利技术三维成像系统中部分LED灯的结构示意图。
[0032]图4是本专利技术中LED灯的电路示意图。
[0033本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物组织在线三维成像系统，其特征在于，包括：支座，设有用于安装图像传感器的安装部；图像传感器，用于在光束照射待监测物时拍照以获取待监测物图像，且所述图像传感器的正上方设有用于放置待监测物的监测位；所述监测位的上方设有呈环形阵列排布的发光点，所述监测位位于环形阵列中心的正下方；光源，用于在环形阵列排布的每个发光点依次照射出覆盖监测位的光束；三维成像器，用于根据图像传感器获取的图像进行三维重建成像。2.根据权利要求1所述的一种生物组织在线三维成像系统，其特征在于，所述光源包括安装架，呈环形阵列排布的所述发光点均位于安装架上，且每个发光点均设有一个LED灯。3.根据权利要求2所述的一种生物组织在线三维成像系统，其特征在于：所述安装架包括上部的球面顶和下部的圆筒形外壳，所述LED灯设置在球面顶的一个圆周上，所述支座通过连杆设置在圆筒形的中心。4.根据权利要求3所述的一种生物组织在线三维成像系统，其特征在于，所述球面顶上每个LED灯处均设有一个遮挡片，每个所述遮挡片上均设有一个轴线穿过监测位的圆孔，所述LED灯照射出的光束通过圆孔后照射向监测位的待监测物。5.根据权利要求1所述的一种生物组织在线三维成像系统，其特征在于：所述光源包括驱动组件、旋转...

【专利技术属性】
技术研发人员：王一飞，王运生，
申请(专利权)人：杭州准星医学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：