基于偏振选通的散斑超分辨率成像系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于偏振选通的散斑超分辨率成像系统及其方法，涉及成像技术领域，包括：点光源、第一偏振调控元件、分光棱镜和目标，目标靠近分光棱镜的一侧覆盖有散射介质；至少部分平行光射向散射介质表面后再反射至分光棱镜为第一平行光，至少部分平行光透射散射介质射向目标表面后再反射至分光棱镜为第二平行光；第二偏振调控元件，第二偏振调控元件位于分光棱镜的侧面，第一平行光经分光棱镜反射后射向第二偏振调控元件，转换为第一点光；第二平行光经分光棱镜后射向第二偏振调控元件，转换为第二点光；成像装置，用于接收第一点光形成第一图像，接收第二点光形成第二图像。本发明专利技术提高图像的分辨率。本发明专利技术提高图像的分辨率。本发明专利技术提高图像的分辨率。

【技术实现步骤摘要】
基于偏振选通的散斑超分辨率成像系统及其方法


[0001]本专利技术属于成像
，具体涉及一种基于偏振选通的散斑超分辨率成像系统及其方法。

技术介绍

[0002]光学成像方法作为一种新兴技术，在实现高分辨率、低损伤、非侵入式等方面具有巨大优势，已成为生物医学成像领域的研究热点。
[0003]生物组织对光的影响包括吸收、散射、各向异性、折射等方面，不同组织间表现的光学特性也有较大差别，通过区分这些差异可以实现目标区域的检测。其中，最主要的两种影响是吸收和散射，使得光在组织中传播过程能量不断衰减。生物组织中包含的血液、色素、蛋白分子、细胞核等等各种结构，这些结构的折射率存在巨大差异，导致光的传播并不是沿同一个方向，而会发生散射，导致光波的传播方向杂乱无章；光在经历大量的散射碰撞后，其最初的偏振状态会发生改变，改变的程度随散射介质的结构及材料的不同而产生差异，进一步，造成成像的分辨率较低，组织深层信息难以被探测到。
[0004]因此，亟需改善现有技术中成像系统的结构和成像过程，获取高分辨率的图像。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于偏振选通的散斑超分辨率成像系统及其方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种基于偏振选通的散斑超分辨率成像系统，包括：
[0007]点光源，用于向周围空间发射均匀光；
[0008]第一偏振调控元件，位于点光源的一侧，用于将点光源发出的光转换为平行光，且转换为线偏振光、圆偏振光或椭圆偏振光；
[0009]分光棱镜，位于第一偏振调控元件背离电光源的一侧；至少部分平行光透射分光棱镜沿直线传播；
[0010]目标，位于分光棱镜背离第一偏振调控元件的一侧，目标靠近分光棱镜的一侧覆盖有散射介质；至少部分平行光射向散射介质表面后再反射至分光棱镜为第一平行光，至少部分平行光透射散射介质射向目标表面后再反射至分光棱镜为第二平行光；
[0011]第二偏振调控元件，第二偏振调控元件位于分光棱镜的侧面，第一平行光经分光棱镜反射后射向第二偏振调控元件，转换为第一点光；第二平行光经分光棱镜后射向第二偏振调控元件，转换为第二点光；
[0012]成像装置，位于第二偏振调控元件背离分光棱镜的一侧，用于接收第一点光形成第一图像，接收第二点光形成第二图像。
[0013]第二方面，本专利技术还提供一种基于偏振选通的散斑超分辨率成像方法，应用于本专利技术提供的成像系统，包括：
[0014]打开点光源；
[0015]点光源发射的光射向第一偏振调控元件，经过第一偏振调控元件转换为平行光，并且调整第一偏振调控元件的位置，将平行光转换为线偏振光、圆偏振光或椭圆偏振光；
[0016]经过第一偏振调控元件转换的平行光射向分光棱镜，至少部分平行光透射分光棱镜沿直线传播；
[0017]经过分光棱镜直线传播的平行光光至少部分射向散射介质表面，至少部分透射散射介质射向目标表面；射向散射介质表面的平行光反射后射向分光棱镜为第一平行光，射向目标表面的平行光反射后射向分光棱镜为第二平行光；
[0018]第一平行光经过分光棱镜反射后射向第二偏振调控元件，经过第二偏振调控元件转换为第一点光；第二平行光经分光棱镜反射后射向第二偏振调控元件，经过第二偏振调控元件转换为第二点光；并且调整第二偏振调控元件的位置，将平行光转换为线偏振光、圆偏振光或椭圆偏振光；
[0019]第一点光射向成像装置，形成第一图像；第二点光射向成像装置，形成第二图像；
[0020]通过调整第一偏振调控元件的位置或第二偏振调控元件的位置，获取占优位置的第一图像和占优位置的第二图像；
[0021]将占优位置的第一图像和占优位置的第二图像进行迭代处理，获得优化图像。
[0022]本专利技术的有益效果：
[0023]本专利技术提供的一种基于偏振选通的散斑超分辨率成像系统及其方法，点光源用于向周围空间发射均匀光，第一偏振调控元件接受到点光源发出的光，并进行转换，转换成平行光，以及线偏振光、圆偏振光或椭圆偏振光，平行光经分光棱镜后，一部分进行反射，一部分进行透射直线传播，其中，反射的一部分不作处理，透射的平行光会射向散射介质，其中，一部分由散射介质表面反射后再射向分光棱镜，被定为第一平行光，另一部分透射散射介质后射向目标表面，并被反射后再射向分光棱镜，被定义为第二平行光；第一平行光经分光棱镜的反射后射向第二偏振调控元件，并转换成点光源，由成像装置形成第一图像，第二平行光经分光棱镜的反射后射向第二偏振调控元件，并转换为点光源，由成像装置形成第二图像，第二图像中携带了散射介质的信息，将第一图像和第二图像进行差异化对比，去除散射介质的影响，进一步提高图像的分辨率。
[0024]以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0025]图1是本专利技术实施例提供的基于偏振选通的散斑超分辨率成像系统的一种结构示意图；
[0026]图2是本专利技术实施例提供的基于偏振选通的散斑超分辨率成像方法的一种流程示意图。
具体实施方式
[0027]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0028]请参见图1，图1是本专利技术实施例提供的基于偏振选通的散斑超分辨率成像系统的一种结构示意图，本专利技术所提供的一种基于偏振选通的散斑超分辨率成像系统，包括：
[0029]点光源10，用于向周围空间发射均匀光；
[0030]第一偏振调控元件20，位于点光源10的一侧，用于将点光源10发出的光转换为平行光，且转换为线偏振光、圆偏振光或椭圆偏振光；
[0031]分光棱镜30，位于第一偏振调控元件20背离电光源的一侧；至少部分平行光透射分光棱镜30沿直线传播；
[0032]目标40，位于分光棱镜30背离第一偏振调控元件20的一侧，目标40靠近分光棱镜30的一侧覆盖有散射介质50；至少部分平行光射向散射介质表面后再反射至分光棱镜30为第一平行光，至少部分平行光透射散射介质50射向目标表面后再反射至分光棱镜30为第二平行光；
[0033]第二偏振调控元件60，第二偏振调控元件60位于分光棱镜30的侧面，第一平行光经分光棱镜30反射后射向第二偏振调控元件60，转换为第一点光；第二平行光经分光棱镜30后射向第二偏振调控元件60，转换为第二点光；
[0034]成像装置70，位于第二偏振调控元件60背离分光棱镜30的一侧，用于接收第一点光形成第一图像，接收第二点光形成第二图像。
[0035]具体而言，请继续参见图1所示，本实施例中提供的一种基于偏振选通的散斑超分辨率成像系统，通过第一偏振调控元件20和第二偏振调控元件60对光的转换特性，利用转换成的圆偏振光或椭圆偏振光在散射介质50中具有更大的响应和更好的保偏特性，从而实现目标40和散射介质50的分离，对后续重建高分辨率图像起到关键作用。
[0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于偏振选通的散斑超分辨率成像系统，其特征在于，包括：点光源，用于向周围空间发射均匀光；第一偏振调控元件，位于所述点光源的一侧，用于将所述点光源发出的光转换为平行光，且转换为线偏振光、圆偏振光或椭圆偏振光；分光棱镜，位于所述第一偏振调控元件背离所述电光源的一侧；至少部分平行光透射所述分光棱镜沿直线传播；目标，位于所述分光棱镜背离所述第一偏振调控元件的一侧，所述目标靠近所述分光棱镜的一侧覆盖有散射介质；至少部分平行光射向所述散射介质表面后再反射至所述分光棱镜为第一平行光，至少部分平行光透射所述散射介质射向所述目标表面后再反射至所述分光棱镜为第二平行光；第二偏振调控元件，所述第二偏振调控元件位于所述分光棱镜的侧面，所述第一平行光经所述分光棱镜反射后射向所述第二偏振调控元件，转换为第一点光；所述第二平行光经所述分光棱镜后射向所述第二偏振调控元件，转换为第二点光；成像装置，位于所述第二偏振调控元件背离所述分光棱镜的一侧，用于接收所述第一点光形成第一图像，接收所述第二点光形成第二图像。2.根据权利要求1所述的基于偏振选通的散斑超分辨率成像系统，其特征在于，所述第一偏振调控元件包括依次排布的第一准直透镜、第一偏振片和第一四分之一波片，所述点光源位于所述准直透镜背离所述第一四分之一波片的焦点位置。3.根据权利要求2所述的基于偏振选通的散斑超分辨率成像系统，其特征在于，所述第一偏振片的轴与所述第一四分之一波片的快轴之间的夹角为0
°
，则经过所述第一偏振调控元件转换的光为线偏振光；所述第一偏振片的轴与所述第一四分之一波片的快轴之间的夹角为45
°
，则经过所述第一偏振调控元件转换的光为圆偏振光；所述第一偏振片的轴与所述第一四分之一波片的快轴之间的夹角除去0
°
和45
°
外的任意角，则经过所述第一偏振调控元件转换的光为椭圆偏振光。4.根据权利要求1所述的基于偏振选通的散斑超分辨率成像系统，其特征在于，所述第二偏振调控元件包括依次排布的第二四分之一波片、第二偏振片和第二准直透镜，所述第二四分之一波片位于第二准直透镜靠近所述分光棱镜的一侧。5.根据权利要求4所述的基于偏振选通的散斑超分辨率成像系统，其特征在于，所述第二偏振片的轴与所述第二四分之一波片的快轴之间的夹角为0
°
，则经过所述第二偏振调控元件转换的光为线偏振光；所述第二偏振片的轴与所述第二四分之一波片的快轴之间的夹角为45
°
，则经过所述第二偏振调控元件转换的光为圆偏振光；所述第二偏振片的轴与所述第二四分之一波片的快轴之间的夹角除去0
°
和45
°
外的任意角，则经过所述第二偏振调控元件转换的光为椭圆偏振光。6.根据权利要求1所述的基于偏振选通的散斑超分辨率成像系统，其特征在于，所述成像装置包括成像镜头和图像传感器。7.一种基于偏振选通的散斑超分辨率成像方法，应用于如权利要求1～6中任一项基于偏振选通的散斑超分辨率成像系统，其特征在于，包括：
打开所述点光源；所述点光源发射的光射向所述第一偏振调控元件，经过所述第一偏振调控元件转换为平行光，并且调整所述第一偏振调控元件的位置，将平行光转换为线偏振光、圆偏振光或椭圆偏振光；经过所述第一偏振调控元件转换的平行光射向所述分光棱镜，至少部分平行光透射所述分光棱镜沿直线传播；经过所述分光棱镜直线传播的平行光光至少部分射向所述散射介质表面，至少部分透射所述散射介质射向所述目标表面；射向所述散射介质表面的平行光反射后射向所述分光棱镜为第一平行光，射向所述目标表面的平行光反射后射向所述分光棱镜为第二平行光；所述第一平行光经过所述分光棱镜反射后射向所述第二偏振调控元件，经过所述第二偏振调控元件转换为第一点光；所述第二平行光经所述分光棱镜反射后射向所述第二偏振调控元件，经过所述第二偏振调控元件转换为第二点光；并且调整所述第二偏振调控元件的位置，将平行光转换为线偏振光、圆偏振光或椭圆偏振光；所述第一点光射向所述成像装置，形成所述第一图像；所述第二点光射向所述成像装置，形成第二图像；通过调整所述第一偏振调控元件的位置或所述第二偏振调控元件的位置，获取占优位置的第一图像和占优位置的第二图像；将所述占优位置的第一图像和所述占优位置的第二图像进行迭代处理，获得优化图像。8.根据权利要求7所述的基于偏振选通的散斑超分辨率成像方法，其特征在于，还包括：当所述散射介质为动态散射介质，以0.1s～1s的间隔，获取多个所述占优位置的第一图像和所述占优位置的第二图像；当所述散射介质为静态散射介质，平移所述散射介质，获取多个所述占有位置的第一图像和所述占优位置的第二图像。9.根据权利要求7所述的基于偏振选通的散斑超分辨率成像方法，其特征在于，所述调整所述第一偏振调控元件的位置包括：所述第一偏振调控元件包括依次排布的第一准直透镜、第一偏振片和第一四分之一波片；固定所述第一偏振片或所述第一四分之一波片的位置，调整所述第一四分之一波片或所述第一偏振片的位...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘飞，相萌，邓凯，袁琳，邵晓鹏，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：