本公开提供了一种光声显微成像装置及方法，能够通过部署光学相位整形元件，将检测光束转换为目标相位延迟模式，使得检测光束所对应的点扩散函数具有多周期，并且点扩散函数在相邻轴向位置的互相关系数低于预设阈值，使得检测光束在轴向位置上具有切片能力，再根据点扩散函数以及由检测光束转换成的声波信号生成三维图像，从而提高三维图像的轴向分辨率。
【技术实现步骤摘要】
本公开涉及显微成像，具体而言，涉及一种光声显微成像装置及方法。
技术介绍
1、光声显微成像是一种结合了光学成像和声学成像的高分辨率显微成像技术，在生物医学领域中有广泛的应用，特别是在活体组织的成像方面，如生物微循环网络的结构和功能性成像。它利用激光脉冲激发样品产生声波，然后通过探测器来捕获这些声波的信息。通过测量声波的传播时间和振幅，可以重构出生物组织的三维结构分布。
2、为获取微血管网络信息，需要足够高的分辨率。但传统光声显微成像的三维空间分辨率不均匀。光声显微成像在横向分辨率上具有很高的性能，但轴向分辨率受限于超声换能器的探测带宽、成像拖尾效应等问题，通常比横向分辨率低1至2个数量级。
技术实现思路
1、本公开实施例至少提供一种光声显微成像装置及方法，用于解决光声显微成像中轴向分辨率低的问题。
2、第一方面，本公开实施例提供了一种光声显微成像装置，所述装置包括光束发射组件、光学相位整形元件、声波接收组件以及成像组件；
3、所述光束发射组件用于发射针对待成像对象的检测光束；
4、所述光学相位整形元件用于将所述检测光束转换为目标相位延迟模式；所述目标相位延迟模式下的检测光束所对应的点扩散函数具有多个周期；所述周期下各点扩散函数切片用于区分所述检测光束的轴向位置；所述点扩散函数在相邻轴向位置的互相关系数低于预设阈值；
5、所述声波接收组件用于接收所述待成像对象受到在目标相位延迟模式下的检测光束的影响所产生的声波信号；
6、所述成像组件用于基于所述点扩散函数，将所述声波信号转换为所述待成像对象对应的三维图像。
7、一种可选的实施方式中，所述光学相位整形元件包括相位掩模板或空间光调制器。
8、一种可选的实施方式中，所述目标相位延迟模式下的检测光束所对应的点扩散函数为多周期螺旋结构。
9、一种可选的实施方式中，所述光学相位整形元件的纹路包括多个拉盖尔-高斯环。
10、一种可选的实施方式中，所述光学相位整形元件对应的相位分布通过以下步骤确定：
11、对预设景深范围内沿所述检测光束的轴向位置的平均克拉默-拉奥下界crlb和相邻切片间的归一化互相关系数之和进行优化，得到所述crlb在优化后的各阶拉盖尔高斯多项式的比例系数值；
12、基于所述比例系数值，确定所述光学相位整形元件对应的相位分布。
13、一种可选的实施方式中，所述成像组件具体用于：
14、基于所述点扩散函数以及所述声波信号，确定所述待成像对象中多个成像点的坐标；
15、基于各个所述成像点的坐标，确定待成像对象对应的三维图像。
16、一种可选的实施方式中，所述待成像对象中多个成像点的坐标和所述声波信号满足以下公式：
17、；
18、其中，x表示所述声波信号在预设坐标系的横轴下的坐标，y表示所述声波信号在预设坐标系下的纵轴的坐标，t表示接收到所述声波信号的时间，c表示所述声波信号在成像介质中的传播速度，z表示所述声波信号在预设坐标系下的轴向坐标，表示声波接收组件脉冲响应时间序列，表示所述目标相位延迟模式下的检测光束的聚焦光斑堆栈集，n表示噪声，表示（x,y）上的时间卷积，表示（x,y）上的某深度上的二维卷积；其中，z= t·c。
19、一种可选的实施方式中，所述噪声通过以下步骤确定：
20、基于所述声波信号生成待降噪图像，并确定所述待降噪图像对应的多个噪声水平图像；
21、将所述待降噪图像以及所述噪声水平图像输入至预先训练好的神经网络模型，得到所述声波信号对应的噪声。
22、一种可选的实施方式中，所述成像组件具体用于：
23、基于改进的快速迭代收缩阈值算法fista以及所述公式进行反卷积计算，确定所述待成像对象中多个成像点的坐标。
24、一种可选的实施方式中，所述成像组件具体用于：
25、基于神经网络正则化因子以及所述点扩散函数，将所述声波信号转换为所述待成像对象对应的三维图像。
26、第二方面，本公开实施例还提供一种光声显微成像方法，应用于如上述第一方面或第一方面中任一种实施方式的光声显微成像装置，该方法包括：
27、发射针对待成像对象的检测光束；
28、将所述检测光束转换为目标相位延迟模式；所述目标相位延迟模式下的检测光束所对应的点扩散函数具有多个周期；所述周期下各点扩散函数切片用于区分所述检测光束的轴向位置；
29、接收所述待成像对象受到在目标相位延迟模式下的检测光束的影响所产生的声波信号；
30、基于所述点扩散函数，将所述声波信号转换为所述待成像对象对应的三维图像。
31、第三方面，本公开实施例还提供一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行上述第二方面中的步骤。
32、第四方面，本公开实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述第二方面中的步骤。
33、本公开实施例提供的光声显微成像装置及方法，通过部署光学相位整形元件，将检测光束转换为目标相位延迟模式，使得检测光束所对应的点扩散函数具有多个周期，并且点扩散函数在相邻轴向位置的互相关系数低于预设阈值，使得检测光束在轴向位置上具有明显区别，再根据点扩散函数以及由检测光束转换成的声波信号生成三维图像，从而提高三维图像的轴向分辨率。
34、为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
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【技术保护点】
1.一种光声显微成像装置，其特征在于，所述装置包括光束发射组件、光学相位整形元件、声波接收组件以及成像组件；
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光学相位整形元件包括相位掩模板或空间光调制器。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述目标相位延迟模式下的检测光束所对应的点扩散函数为多周期螺旋结构。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光学相位整形元件的纹路包括多个拉盖尔-高斯环。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光学相位整形元件对应的相位分布通过以下步骤确定：
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述成像组件具体用于：
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述待成像对象中多个成像点坐标和所述声波信号满足以下公式：
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述噪声通过以下步骤确定：
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述成像组件具体用于：
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述成像组件具体用于：
<
p>11.一种光声显微成像方法，其特征在于，应用于如权利要求1至10任一所述的光声显微成像装置；...
【技术特征摘要】
1.一种光声显微成像装置，其特征在于，所述装置包括光束发射组件、光学相位整形元件、声波接收组件以及成像组件；
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光学相位整形元件包括相位掩模板或空间光调制器。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述目标相位延迟模式下的检测光束所对应的点扩散函数为多周期螺旋结构。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光学相位整形元件的纹路包括多个拉盖尔-高斯环。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光学相位整形元件对应的相位分布通过以下步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：晏恒峰，沈乐成，丛冰，赵佳玉，封晓华，
申请(专利权)人：英诺激光科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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