一种眼底高光谱成像系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种眼底高光谱成像系统和方法，其中系统包括光源，此外还包括：聚焦设备，用于聚焦光源发出的信号光，形成均匀光斑；数字微镜器件，配置有偏转控制程序，用于接收均匀光斑，并通过偏转控制程序调整，以对均匀光斑进行反射；反射设备，用于将由数字微镜器件反射的均匀光斑反射至被测人眼，且将被测人眼反射的信号光反射至数字微镜器件上；成像探测装置，用于获取所述被测人眼成像信息，形成高光谱图像；方法则是基于该系统；本发明专利技术为眼底高光谱成像系统快速获取目标三维数据立方体提供新的解决途径

【技术实现步骤摘要】
一种眼底高光谱成像系统和方法


[0001]本专利技术涉及眼科学与
，具体而言，涉及一种眼底高光谱成像系统和方法
。

技术介绍

[0002]通过观察眼底，可以直接
、
无创地观察到体内血管，可以提供有关受试者总体健康状况的信息
。
人眼内部
(
通常称为眼底
)
的成像，可被用于筛查如糖尿病等部分疾病，糖尿病会导致视网膜血管出血
。
眼底成像还可以提供许多眼部特有的疾病，如年龄相关性黄斑变性
、
青光眼等，这两种疾病都是导致失明的主要原因
。
因此对眼底疾病的检查十分重要
。
[0003]目前有多种成像方法可获得眼底图像
。
最常用的技术是传统的
RGB
彩色摄影，这在验光诊所广泛使用
。
这项技术的优点是快速和简单，不需要给病人施用造影剂
。
然而，
RGB
摄影只能从三个相当宽的波长波段获取图像，它区分不同的光吸收生物分子的能力是非常有限的
。
这种限制使该技术无法提供可能对诊断有用的定量信息
。
荧光素眼底血管造影术是当前眼科诊断眼底疾病常用的
、
主要的检查方法之一，将荧光造影剂注射到血流中，并获得以特定波长拍摄的眼底时间序列图像，以对血管系统进行成像；但在这一检查过程中会出现一些不良反应，个别病例还会造成严重后果，甚至危及生命
。/>扫描激光检眼镜
(SLO)
通过快速扫描眼底激光来获取图像，并一次记录一个像素的图像，通常可以获得出色的图像；空间分辨率可达
20um
，但所产生的图像往往是明显的空间扭曲
。
光学相干断层扫描
(optical coherence tomography,OCT)
现在被广泛用于鉴别眼底的结构特征，它利用光学干涉现象的断层扫描成像技术，并结合计算机图像技术，可以观察眼内的超微组织结构的横断面
。
[0004]眼底光谱成像可突出神经纤维层
、
视网膜
、
脉络膜等特征
。
眼底多光谱成像使用不同的单波长获得独立的图像，这种方法获得的光谱图像是通过不同波段的
LED
光源照明获得
。
因此只能获得特定波段的光谱图像，限制了在医疗方面的使用
。
高光谱图像可能有数百或数千个波段
。
高光谱从成像特性角度看，可以了解到样品各个位置的光谱信息，从光谱特性角度看，可以了解在特定光谱带内的信号位置分布，也就是说，高光谱设备可以获取更加丰富的细节信息
。
因此发展眼底高光谱相机具有十分重要的意义
。
[0005]现有的高光谱获取方法有空间扫描式
、
光谱扫描式与快照式三大类
。
空间扫描式利用狭缝光阑等机械部件实现对目标的扫描，因此图像采集时间较长；光谱扫描式采用声光可调滤波器或液晶可调滤波器等可调滤波器件对目标进行光谱维度的扫描，而可调滤波器件的响应时间较长，因此完成三维数据立方体的采集与存储耗时较长；快照式光谱成像方法在探测器的一次曝光时间内完成目标所有空间信息与光谱信息的采集，因此采集时间最短，适用于动态变化目标的检测和识别
。
但后期需要复杂的算法重构目标三维数据立方体，因此数据处理花费时间较长，空间分辨率与光谱分辨率较低
。
[0006]虽然空间扫描式光谱成像获得图像质量较好，但其扫描时间较长，数据量大，空间分辨率不可调，从而不适合眼底成像
。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服现有技术缺陷，且提供了一种眼底高光谱成像系统和方法
。
[0008]本专利技术提供的一种眼底高光谱成像系统，其技术方案如下：
[0009]一种眼底高光谱成像系统和方法，包括光源，此外还包括：
[0010]聚焦设备，用于聚焦所述光源发出的信号光，形成均匀光斑；
[0011]数字微镜器件，配置有偏转控制程序，用于接收所述均匀光斑，并通过所述偏转控制程序调整，以对所述均匀光斑进行反射；
[0012]反射设备，用于将由所述数字微镜器件反射的均匀光斑反射至被测人眼，且将所述被测人眼反射的信号光反射至所述数字微镜器件上；
[0013]成像探测装置，用于获取所述被测人眼成像信息，形成高光谱图像；
[0014]其中，
[0015]所述光源设置在所述聚焦设备物平面上，所述数字微镜器件设置在所述聚焦设备像平面上；
[0016]所述数字微镜器件根据自身所配置的偏转控制程序的调整，将所述被测人眼反射的信号光中，由所述反射设备反射的反射光进行部分或全部反射，形成眼底信号光后进入所述成像探测装置
。
[0017]采用上述技术方案，与现有技术相比，本专利技术所提供的技术方案至少可以带来的有益效果有：本技术方案采用了数字微镜器件作为枢纽，而数字微镜器件
(digital micromirror devices,DMD)
是一种电子输入光学输出的微机电系统，由许多微镜
(
铝制反射镜
)
组成，具有较高的反射率，可达
90
％左右，其中微镜偏转可通过编程控制，从而代替传统的机械扫描结构，其偏转频率高达
2000Hz
，并且通过控制每次偏转列数达到分辨率可调的效果，具有分辨率高
、
速度快，体积小
、
稳定性高等优点
。
将其与光源
、
聚焦设备
、
反射设备和成像探测装置的配合下，能有效地解决现有技术中扫描式高光谱设备存在的采集时间长，难以运用在眼底成像中的技术问题，为眼底高光谱成像系统快速获取目标三维数据立方体提供新的解决途径，在一定程度上避免了散瞳剂造成的不利局面
。
[0018]作为优选，所述成像探测装置包括沿所述眼底信号光传播方向设置的聚焦准直装置和成像探测器，所述聚焦准直装置用于对所述眼底信号光进行准直
、
色散和聚焦处理；进而有利于在成像探测器中形成高光谱图像
。
[0019]作为优选，所述聚焦准直装置包括沿所述眼底信号光传播方向设置的准直器件
、
调焦器件
、
分光器件和汇聚器件；进而，当眼底信号光形成之后，依次经过准直器件准直
、
分光器件色散和汇聚器件聚焦，进入成像探测器，加之还有调焦器件的处理，有利于获得关于眼底的清晰
、
精确的高光谱图像
。
[0020]作为优选，所述反射设备与所述被测人眼之间设置有光阑；从而有利于使反射设备所反射的光斑聚集进入被测人眼眼底，同时也能让眼底反射光聚集进入反射设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种眼底高光谱成像系统，包括光源
(1)
，其特征在于：还包括：聚焦设备
(2)
，用于聚焦所述光源
(1)
发出的信号光，形成均匀光斑；数字微镜器件
(3)
，配置有偏转控制程序，用于接收所述均匀光斑，并通过所述偏转控制程序调整，以对所述均匀光斑进行反射；反射设备
(4)
，用于将由所述数字微镜器件
(3)
反射的均匀光斑反射至被测人眼
(6)
，且将所述被测人眼
(6)
反射的信号光反射至所述数字微镜器件
(3)
上；成像探测装置，用于获取所述被测人眼
(6)
成像信息，形成高光谱图像；其中，所述光源
(1)
设置在所述聚焦设备
(2)
物平面上，所述数字微镜器件
(3)
设置在所述聚焦设备
(2)
像平面上；所述数字微镜器件
(3)
根据自身所配置的偏转控制程序的调整，将所述被测人眼
(6)
反射的信号光中，由所述反射设备
(4)
反射的反射光进行部分或全部反射，形成眼底信号光后进入所述成像探测装置
。2.
根据权利要求1所述的眼底高光谱成像系统，其特征在于：所述成像探测装置包括沿所述眼底信号光传播方向设置的聚焦准直装置和成像探测器
(11)
，所述聚焦准直装置用于对所述眼底信号光进行准直
、
色散和聚焦处理
。3.
根据权利要求2所述的眼底高光谱成像系统，其特征在于：所述聚焦准直装置包括沿所述眼底信号光传播方向设置的准直器件
(7)、
调焦器件
(8)、
分光器件
(9)
和汇聚器件
(10)。4.
根据权利要求3所述的眼底高光谱成像系统，其特征在于：所述反射设备
(4)
与所述被测人眼
(6)
之间设置有光阑
(5)。5.
根据权利要求4所述的眼底高光谱成像系统，其特征在于：所述聚焦设备
(2)、
所述准直器件
(7)、
所述调焦器件
(8)、
所述分光器件
(9)
和所述汇聚器件
(10)
的光轴均经过所述数字微镜器件
(3)
的工作面中心
。6.
根据权利要求5所述的眼底高光谱成像系统，其特征在于：所述光源
(1)
包括环形光源，所述反射设备
(4)
包括曲面反射镜<...

【专利技术属性】
技术研发人员：虞益挺，张路明，石颖超，陈飞，
申请(专利权)人：西北工业大学宁波研究院，
类型：发明
国别省市：