成像區(qū)域中的光學(xué)信號(hào)；
[0033]數(shù)據(jù)處理模塊(501)，用于對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行必要的參數(shù)設(shè)置和對(duì)所述光學(xué)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與顯示。
[0034]其中，所述系統(tǒng)支撐模塊(101)包括系統(tǒng)支架(102)、數(shù)據(jù)處理模塊支架(103)、同步觸發(fā)裝置支架(104)、圖像顯示模塊支架(105)、光學(xué)平臺(tái)支架(106);
[0035]其中:系統(tǒng)支架(102)，用于支撐起數(shù)據(jù)處理模塊支架(103)、同步觸發(fā)裝置支架(104)、圖像顯示模塊支架(105)、和光學(xué)平臺(tái)支架(106)，并且保證系統(tǒng)支架自身可移動(dòng)，系統(tǒng)支架(102)縱向可調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)后整體的高度范圍是I米?2米;數(shù)據(jù)處理模塊支架(103)用于支撐起數(shù)據(jù)處理模塊(501)。同步觸發(fā)裝置支架(104)用于支撐同步觸發(fā)模塊(202);圖像顯示模塊支架(105)用于支撐圖像顯示模塊(504);光學(xué)平臺(tái)支架(106)用于支撐光學(xué)信號(hào)探測(cè)模塊(401);阻力耦合在系統(tǒng)支架(102)上。
[0036]同步觸發(fā)模塊(201)包括同步觸發(fā)裝置(202)。同步觸發(fā)裝置(202)側(cè)旁具有一個(gè)信號(hào)輸入接口，通過數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)處理模塊(501)的軟件控制模塊(502)相連，接收軟件控制模塊(502)的輸入信號(hào)；同時(shí)，其側(cè)旁還有信號(hào)輸出接口，分別通過數(shù)據(jù)線與光學(xué)信號(hào)探測(cè)模塊(401)中的熒光光源(402)、白光光源(403)、熒光采集裝置(404)、白光采集裝置
(405)相連，用于向熒光光源(402)、白光光源(403)、熒光采集裝置(404)、白光采集裝置輸出同步觸發(fā)信號(hào)。
[0037]光學(xué)信號(hào)探測(cè)模塊(401)包括熒光光源(402)，白光光源(403)、熒光采集裝置(404)、白光采集裝置(405)、多個(gè)濾光片(406)、光學(xué)鏡頭(407)。熒光光源(402)用于提供激發(fā)熒光信號(hào)，熒光光源內(nèi)部前方耦合有濾光片(406)，熒光光源(402)提供的激發(fā)熒光信號(hào)通過濾光片(406)后照射到成像區(qū)域(301)。白光光源(403)用于提供可見光信號(hào)，白光光源
(403)內(nèi)部前方耦合有濾光片(406)，白光光源(403)提供的可見光信號(hào)通過濾光片(406)后照射到成像區(qū)域(301)。白光光源(403)和熒光光源(402)統(tǒng)稱為光源(602)，均勻分布在光學(xué)平臺(tái)支架106上。所述光源602能夠?qū)Τ上駞^(qū)域(301)進(jìn)行廣視角照射。熒光采集裝置
(404)用于采集成像區(qū)域(301)中的熒光信號(hào)，熒光采集裝置(404)內(nèi)部前方具有濾光片
(406)和光學(xué)鏡頭(407)。白光采集裝置(405)用于采集成像區(qū)域(301)中的白光信號(hào)，白光采集裝置(405)內(nèi)部前方具有濾光片(406)和光學(xué)鏡頭(407)。熒光采集裝置404和白光采集裝置405統(tǒng)稱為多光譜光信號(hào)采集裝置(601)，各個(gè)多光譜光信號(hào)采集裝置601均勻分布在光學(xué)平臺(tái)支架106上。能夠?qū)Τ上駞^(qū)域(301)進(jìn)行全視廣視角光信號(hào)采集。
[0038]數(shù)據(jù)處理模塊(501)包括軟件控制模塊(502)、圖像處理模塊(503)和圖像顯示模塊(504)。軟件控制模塊(502)負(fù)責(zé)控制光學(xué)信號(hào)探測(cè)模塊(401)中的熒光光源(402)、白光光源(403)、熒光采集裝置(404)、白光采集裝置(405)設(shè)備的開啟與關(guān)閉、參數(shù)設(shè)置，以及控制它們與同步觸發(fā)模塊(201)的同步，使得熒光光源(402)、白光光源(403)、熒光采集裝置
(404)、白光采集裝置(405)能夠協(xié)同一致地有序工作。軟件控制模塊使光學(xué)信號(hào)采集模塊(401)順利完成對(duì)成像區(qū)域(301)中光學(xué)信號(hào)的廣視角的同步數(shù)據(jù)采集。圖像處理模塊(503)將各個(gè)熒光采集裝置(404)和白光采集裝置(405)采集到的熒光圖像和白光圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，主要分成兩個(gè)方面，首先，將熒光圖像進(jìn)行特征提取，特征增強(qiáng)得到增強(qiáng)特定光譜信號(hào)的熒光圖像，然后對(duì)增強(qiáng)的熒光圖像進(jìn)行偽彩色處理得到偽彩色熒光圖像;并將白光圖像進(jìn)行亮度調(diào)節(jié);然后將熒光圖像和白光圖像序列進(jìn)行配準(zhǔn)，最后，再將配準(zhǔn)后的圖像序列融合在一起，形成連續(xù)的熒光圖像和白光圖像的融合圖像。其次，圖像處理模塊能夠進(jìn)行熒光光源三維重建，根據(jù)該系統(tǒng)位于各個(gè)角度的多光譜光信號(hào)采集裝置采集到的成像區(qū)域(301)中成像目標(biāo)的表面二維圖像信息，結(jié)合多光譜光信號(hào)采集裝置的各個(gè)角度信息，再利用特定的小鼠表面三維結(jié)構(gòu)重建算法，重建出成像目標(biāo)的三維解剖結(jié)構(gòu)信息。同時(shí)，本發(fā)明提出的廣視角光學(xué)分子斷層成像導(dǎo)航系統(tǒng)能夠進(jìn)行廣視角激發(fā)熒光斷層成像光源重建。系統(tǒng)利用(I)重建得到的成像目標(biāo)的三維解剖結(jié)構(gòu)信息、(2)采集到的各個(gè)角度的多光譜熒光圖像和(3)光在生物體表面?zhèn)鬏數(shù)臄?shù)學(xué)模型:光的擴(kuò)散方程(diffus1n equat1n)模型，
(4)結(jié)合有限元處理方法和激發(fā)熒光斷層成像技術(shù)，(5)就能夠通過成像物體表面的熒光分布信息，逆向求導(dǎo)出出成像目標(biāo)內(nèi)部熒光光源的三維結(jié)構(gòu)信息中的物理位置信息和光強(qiáng)信息，并顯示在圖像顯示模塊(504)上，利用重建結(jié)果為相關(guān)人員提供內(nèi)部光源的三維導(dǎo)航信息。圖像顯示模塊(503)將圖像處理模塊(503)處理后的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在顯示器上，供工作人員導(dǎo)航。本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，尤其是光源和采集裝置的設(shè)計(jì)，和特定的圖像序列處理方法保證了無須通過其它結(jié)構(gòu)光學(xué)成像設(shè)備如CT等獲取成像目標(biāo)體的解剖結(jié)構(gòu)信息，來完成三維熒光光源重建的過程。同時(shí)，為進(jìn)行三維熒光光源重建，在采集多光譜數(shù)據(jù)的時(shí)候，也無須移動(dòng)成像目標(biāo)的位置。保證了導(dǎo)航信息高效，順暢的獲取。
[0039]本發(fā)明還提出了一種廣視角光學(xué)分子斷層成像導(dǎo)航方法，包括如下步驟:
[0040]步驟S1:通過系統(tǒng)支撐模塊101將系統(tǒng)支架102和光學(xué)平臺(tái)支架106調(diào)整到合適的高度。打開光學(xué)信號(hào)探測(cè)模塊401中的熒光采集裝置404和白光采集裝置405，同時(shí)打開熒光光源402和白光光源403對(duì)成像區(qū)域301進(jìn)行照射。
[0041 ]步驟S2:打開同步觸發(fā)裝置201中的同步觸發(fā)裝置202。打開數(shù)據(jù)處理模塊501中的軟件控制模塊502，在軟件控制模塊502中設(shè)置同步觸發(fā)裝置202的同步觸發(fā)頻率，同時(shí)設(shè)置熒光采集裝置404和白光采集裝置405的曝光時(shí)間、幀速等參數(shù)，設(shè)置熒光光源402和白光光源403的光譜范圍等參數(shù)，使光學(xué)信號(hào)探測(cè)模塊401對(duì)成像區(qū)域301進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。打開圖像處理模塊503、圖像顯示模塊504。
[0042]步驟S3:根據(jù)軟件控制模塊502設(shè)置的同步觸發(fā)頻率，同步觸發(fā)裝置202同步觸發(fā)熒光光源402、白光光源403對(duì)成像區(qū)域301進(jìn)行預(yù)定角度的廣視角照射，同時(shí)同步觸發(fā)熒光采集裝置402和白光采集裝置405對(duì)成像區(qū)域301進(jìn)行廣視角數(shù)據(jù)采集。熒光光源402和白光光源403統(tǒng)稱為光源602，它們能夠同步地對(duì)成像區(qū)域301進(jìn)行180度廣視角照射，而熒光采集裝置404和白光采集裝置405統(tǒng)稱為多光譜光信號(hào)采集裝置601，由多組分開的設(shè)備構(gòu)成，能夠?qū)Τ上駞^(qū)域進(jìn)行廣視角數(shù)據(jù)采集。
[0043]步驟S4:熒光采集裝置404和白光采集裝置405將采集到的光信號(hào)通過數(shù)據(jù)線傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理模塊501，數(shù)據(jù)處理模塊501中的圖像處理模塊503處理傳輸過來的光信號(hào)數(shù)據(jù)，對(duì)熒光采集裝置404和白光采集裝置405中傳輸過來的光信號(hào)按成像角度和時(shí)間序列進(jìn)行分組，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像，得到一系列熒光圖像和白光圖像，并且對(duì)熒光圖像作特征提取、特征增強(qiáng)得到增強(qiáng)特定光譜信號(hào)的熒光圖像，然后對(duì)增強(qiáng)的熒光圖像進(jìn)行偽彩色處理得到偽彩色熒光圖像。對(duì)白光圖像進(jìn)行亮度調(diào)整、特征提取等操作，然后將熒光圖像和白光圖像序列進(jìn)行配準(zhǔn)，最后，再將配準(zhǔn)后的圖像序列融合在一起，形成連續(xù)的熒光圖像和白光圖像的融合圖像。。
[0044]步驟S5:接下來，進(jìn)行三維重建，根據(jù)處理后的二維白光圖像序列，和相應(yīng)的角度信息和光譜信息，重建出成像目標(biāo)體的表面的三維結(jié)構(gòu)信息，從而得到成像目標(biāo)體的表面結(jié)構(gòu)。并根據(jù)熒光光譜和白光光譜的光學(xué)特性和參數(shù)，重建出成像目標(biāo)的內(nèi)部的光學(xué)參數(shù)信息。再者，根據(jù)激發(fā)熒光斷層成像重建的技術(shù)原理，對(duì)成像目標(biāo)體進(jìn)行內(nèi)部發(fā)光熒光光源的三維重建，重建出成像目標(biāo)內(nèi)部發(fā)光熒光光源在三維結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)信息中的物理位置和熒光強(qiáng)度，并顯示在圖像顯示模塊504上，為相關(guān)人員提供內(nèi)部光源的三維導(dǎo)航信息。
[0045]步驟S6:在數(shù)據(jù)顯示模塊504中，有多個(gè)選項(xiàng)，根據(jù)各個(gè)選項(xiàng)，可以顯示熒光圖像、顯示熒光圖像序列(熒光視頻)，顯示白光圖像、顯示白光圖像序列(白光視頻)，顯示融合圖、顯示融合圖像序列(融合圖像視頻)，顯示重建的三維圖像、顯示重建的三維圖像序列(動(dòng)態(tài)三維圖像)。使用人員可以在數(shù)據(jù)顯示模塊504中根據(jù)顯示的三維斷層圖像數(shù)據(jù)導(dǎo)航信息進(jìn)行特定的操作。
[0046]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在