一种多模光纤的弯曲内窥成像方法及相关设备技术

本发明专利技术公开了一种多模光纤的弯曲内窥成像方法及相关设备，将多模光纤受到弯曲扰动之后发生的不同位置处出射焦点畸变看作空间变点扩展函数的弥散带来的信息交叠，通过对空间变化点扩展函数进行建模并基于LR算法做反卷积处理恢复原始图像；利用LR反卷积成像算法结合基于主成分分析的空间点扩展函数分解的方法可以对多模光纤在弯曲扰动下的成像失真问题做出有效的恢复，并且通过选取不同数量的特征点扩展函数完成低噪声影响下图像的快速重建或高噪声影响下图像的鲁棒性重建，解决了光纤弯曲会直接对多模光纤成像的质量产生影响的问题，进行图像反卷积优化后其与原始图像的相关系数能够提升10%左右，对多模光纤弯曲扰动下成像过程具有指导意义。动下成像过程具有指导意义。动下成像过程具有指导意义。

【技术实现步骤摘要】
一种多模光纤的弯曲内窥成像方法及相关设备


[0001]本专利技术涉及光纤成像
，尤其涉及一种多模光纤的弯曲内窥成像方法及相关设备。

技术介绍

[0002]微创和介入手术是当前医学诊疗技术发展的一个重要趋势。光学内窥镜作为微创手术的关键设备，为医生提供实时、精准的影像信息；目前最先进的内窥镜可分为两类：基于光纤束或GRIN透镜的宽视场内窥镜和基于扫描的单模光纤内窥系统。
[0003]多模光纤成像技术，能够以单根光纤实现传输上万像素、甚至百万像素的成像效果，解决了内窥成像中超细与高分辨之间的矛盾，通过入射波前优化，使得在多模光纤输出段生成目标照明图案，该方法仅需单次传输矩阵标定的要求带来了成像速度上的优势，降低了成像的时间成本，多模光纤内窥系统适用于常用的自由空间显微技术；目前主流的基于多模光纤内窥成像方法主要依靠调制光纤入射端面波前，在远端出射端面生成扫描衍射受限焦点，并通过收集样品散射光强信息获得图像，其中光学反射率的变化给出物体的结构信息。
[0004]但是，多模光纤对外界的扰动非常敏感，以基于传输矩阵的成像方法为例，光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多模光纤的弯曲内窥成像方法，其特征在于，所述的多模光纤弯曲的内窥成像方法包括：将光波输入到多模光纤中，控制所述光波对目标成像物体进行照明，得到受多模光纤弯曲扰动影响的原始图像；获取所述多模光纤的参数和所述光波的参数，根据所述多模光纤的参数和所述光波的参数进行建模，得到弥散点扩展函数图像；对所述弥散点扩展函数图像进行主成分分析，得到特征点扩展函数图像以及所述特征点扩展函数图像对应的系数分布；根据所述特征点扩展函数图像和所述特征点扩展函数图像对应的系数分布对所述原始图像进行迭代恢复处理，得到目标图像。2.根据权利要求1所述的多模光纤的弯曲内窥成像方法，其特征在于，所述的将光波输入到多模光纤中，控制所述光波对目标成像物体进行照明，得到受多模光纤弯曲扰动影响的原始图像，具体包括：通过空间光调制器对所述光波进行波前整形，得到目标光波；在所述多模光纤的远端根据所述目标光波输出不同的照明图案，根据不同的照明图案对所述目标成像物体进行照明，得到所述目标成像物体在不同位置的反射信息；将所述反射信息转化为电信号，并从所述电信号中提取信息形成受多模光纤弯曲扰动影响的原始图像。3.根据权利要求1所述的多模光纤的弯曲内窥成像方法，其特征在于，所述的获取所述多模光纤的参数和所述光波的参数，根据所述多模光纤的参数和所述光波的参数进行建模，得到弥散点扩展函数图像，具体包括：获取所述多模光纤的指定参数和所述光波的指定参数，根据所述多模光纤的指定参数和所述光波的指定参数进行建模，得到指定参数下的多模光纤的可支持传播模式数和场分布情况；根据所述可支持传播模式数和所述场分布情况计算得到弯曲光纤的传输矩阵与直光纤的传输矩阵，将所述弯曲光纤的传输矩阵与所述直光纤的传输矩阵的逆矩阵相乘，并进行仿真处理得到弥散点扩展函数图像。4.根据权利要求1所述的多模光纤的弯曲内窥成像方法，其特征在于，所述的根据所述多模光纤的参数和所述光波的参数进行建模，得到弥散点扩展函数图像，之后还包括：将所述弥散点扩展函数图像重新定义为一组正交函数的和，得到目标函数，所述目标函数表示为；将所述原始图像表示为清晰的目标图像与所述目标函数卷积成像的过程，表示为：；其中，为所述目标图像，为所述原始图像，，为所述目标图像的平面坐标，，为所述原始图像的平面的坐标，表示正交的目标函数分量，表示正交的目标函数分量在图像域上的变化，i表示正交的目标函数分量的序数，N表示所述目
标函数的数量。5.根据权利要求4所述的多模光纤的弯曲内窥成像方法，其特征在于，所述的对所述弥散点扩展函数图像进行主成分分析，得到特征点扩展函数图像以及所述特征点扩...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙云旭，刘珅驿，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：