一種人體組織紅外非直觀顯微成像裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種人體組織紅外非直觀顯微成像裝置。該裝置包括計(jì)算機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、紅外光源控制器、紅外CMOS相機(jī)、微型電機(jī)、波片、紅外環(huán)形LED光源和檢偏器。方法為：將待測(cè)人體組織樣品放置于體視顯微鏡的載物臺(tái)，打開紅外環(huán)形LED光源對(duì)載物臺(tái)上的樣品進(jìn)行照明，同時(shí)由計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和紅外CMOS相機(jī)，控制微型電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)和紅外CMOS相機(jī)采圖，其中微型電機(jī)控制波片進(jìn)行周期性的轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)動(dòng)固定角度紅外CMOS相機(jī)通過檢偏器進(jìn)行一次采圖，多次采樣得到多幅帶有不同偏振信息的圖，CMOS相機(jī)所采集的帶有不同偏振信息的圖輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，從而獲得待測(cè)人體組織樣品的非直觀圖像。本發(fā)明具有成像速度快、成本低、分辨率高的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
一種人體組織紅外非直觀顯微成像裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于光學(xué)醫(yī)學(xué)影像學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種人體組織紅外非直觀顯微成像 裝置及方法。
[0002] 背景介紹
[0003] 對(duì)于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像學(xué)，目前常用的有CT(Computed Tomography)、PET(Positron emission tomography)、B超以及MRI (Magnetic Resonance Imaging)等等。但是上述的方 法都有它們的缺陷，CT利用的是高頻高能射線，能對(duì)人體組織造成不可逆轉(zhuǎn)的破壞;PET掃 描則伴隨著大量的輻射劑量，甚至致癌風(fēng)險(xiǎn);B超是利用的超聲波，其分辨率很低，易產(chǎn)生漏 診，而且孕婦濫查B超可能易致胎兒畸形;MRI的確診率不高，對(duì)于孕婦以及危重病人不適 用，檢查的時(shí)間也比較長(zhǎng)。
[0004] 為了解決以上問題，人們開始探索光學(xué)成像這種無損的人體組織探測(cè)方法。90年 代開始人們發(fā)展了一系列的先進(jìn)光學(xué)取像方法:比如時(shí)間分辨透射投影層析成像超短激光 脈沖與時(shí)間門相結(jié)合的取像方法、雙光子熒光成像、光子密度波方法、空間低頻光共焦掃描 透射成像法以及光學(xué)相干層析術(shù)(OCT)等。但是由于組織結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，光學(xué)取像方法還很 不成熟。從探測(cè)深度、分辨率和實(shí)用性等方面綜合評(píng)定，目前OCT技術(shù)是最有發(fā)展前途的一 種，但是目前OCT僅僅對(duì)于組織結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的眼睛有較好的探測(cè)結(jié)果，對(duì)于復(fù)雜組織成像 存在速度較慢、成本高、成像的分辨率低等問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種成像速度快、成本低、分辨率高的人體組織紅外非直 觀顯微成像裝置及方法。
[0006] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種人體組織紅外非直觀顯微成像裝置，包 括計(jì)算機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、紅外光源控制器和體視顯微鏡模塊，其中體視顯微鏡模塊包括紅外 CMOS相機(jī)、微型電機(jī)、波片、紅外環(huán)形LED光源和檢偏器，紅外環(huán)形LED光源設(shè)置于體視顯微 鏡的載物臺(tái)和物鏡之間，體視顯微鏡的物鏡與紅外CMOS相機(jī)之間設(shè)置一個(gè)波片，該波片通 過微型電機(jī)帶動(dòng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，波片與紅外CMOS相機(jī)之間設(shè)置檢偏器;計(jì)算機(jī)通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 接入微型電機(jī)，紅外光源控制器與紅外環(huán)形LED光源連接，紅外CMOS相機(jī)與計(jì)算機(jī)連接；
[0007] 將待測(cè)人體組織樣品放置于體視顯微鏡的載物臺(tái)，打開紅外環(huán)形LED光源對(duì)載物 臺(tái)上的樣品進(jìn)行照明，同時(shí)由計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和紅外CMOS相機(jī)，控制微型電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) 和紅外CMOS相機(jī)采圖，其中微型電機(jī)控制波片進(jìn)行周期性的轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)動(dòng)固定角度紅外 CMOS相機(jī)通過檢偏器進(jìn)行一次采圖，多次采樣得到多幅帶有不同偏振信息的圖，CMOS相機(jī) 所采集的帶有不同偏振信息的圖輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，從而獲得待測(cè)人體組織樣品的非直 觀圖像。
[0008] 優(yōu)選地，所述紅外LED環(huán)形光源采用LED陣列照明，發(fā)光方向與光源軸心夾角為30 ~45度，波段為近紅外波長(zhǎng)范圍。
[0009] 優(yōu)選地，所述紅外LED環(huán)形光源7距離體視顯微鏡的樣品載物臺(tái)上表面的距離為75 ~85mm〇
[0010] 一種基于所述人體組織紅外非直觀顯微成像裝置的人體組織紅外非直觀顯微成 像方法，步驟如下：
[0011]步驟1，利用體積濃度為70%的乙醇涂于人體組織樣品的表面，然后將樣品置于體 視顯微鏡的載物臺(tái)上；
[0012] 步驟2,打開紅外光源控制器點(diǎn)亮紅外環(huán)形LED光源，利用體視光學(xué)顯微鏡和紅外 CMOS相機(jī)獲得一幅光強(qiáng)圖片，作為未被處理的原始圖像并輸入計(jì)算機(jī)；
[0013] 步驟3,通過微型電機(jī)控制波片進(jìn)行周期性的旋轉(zhuǎn)，并且通過紅外CMOS相機(jī)采集圖 像，獲得多幅光強(qiáng)圖并輸入計(jì)算機(jī)；
[0014] 步驟4,計(jì)算機(jī)根據(jù)輸入的光強(qiáng)圖確定光強(qiáng)圖的相位差和方位角；
[0015] 步驟5,利用步驟4所得相位差、方位角的值分別形成灰度圖像，所述灰度圖像中每 點(diǎn)的灰度值代表相位差或方位角的大小，對(duì)不同顏色進(jìn)行賦值形成假彩色圖像，調(diào)整成像 的對(duì)比度獲得待測(cè)人體組織樣品的相位差非直觀圖像、方位角非直觀圖像；
[0016] 步驟6,根據(jù)相位差、方位角，通過Mueller矩陣確定Stokes參量并進(jìn)行Stokes參數(shù) 非直觀成像。
[00?7] 進(jìn)一步地，步驟6所述根據(jù)相位差、方位角，通過Muel Ier矩陣確定Stokes參量并進(jìn) 行Stokes參數(shù)非直觀成像，所采用的公式為：
[0018]
[0019] 式中，Idp是像素點(diǎn)所在每幅圖的平均光強(qiáng)彳目息，δ是相位差，P是方位角，So、Si、S2、 S3是Stokes的四個(gè)參數(shù)。
[0020] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)在于：（1)成像速度快:采用光學(xué)成像方法，成 像的時(shí)間幾乎是零，主要時(shí)間用在獲得各種偏振態(tài)下的圖像，但耗時(shí)也在5分鐘以內(nèi)；（2)結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單且視場(chǎng)較大，不需要進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的掃描，成本低；（3)采用非直觀光波參數(shù)成像，利用 偏振參數(shù)成像，通過計(jì)算多幅圖像，對(duì)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)進(jìn)行瘦身，從而繞開了衍射極限，獲得高 分辨率的假彩色圖像。
【附圖說明】
[0021] 圖1是本發(fā)明人體組織紅外非直觀顯微成像裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖2是本發(fā)明實(shí)施實(shí)例中腳步表皮試樣的普通顯微鏡直接成像效果圖。
[0023] 圖3是本發(fā)明實(shí)施實(shí)例中腳步表皮試樣的非直觀顯微成像效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0025]本發(fā)明利用非直觀光波參數(shù)圖進(jìn)行人體組織結(jié)構(gòu)分析，其中非直觀光波參數(shù)圖是 指利用成像光的相位差、位相角、Stokes參數(shù)進(jìn)行成像。人體組織紅外非直觀顯微成像裝置 的優(yōu)勢(shì)在于對(duì)于各項(xiàng)異性的人體組織具有超高敏感度，從而通過測(cè)量擬合來強(qiáng)化光學(xué)顯微 系統(tǒng)的分辨。該裝置主要是依據(jù)一臺(tái)普通的顯微鏡進(jìn)行改造，所以大大降低了裝置的設(shè)計(jì) 難度。
[0026]具體而言，本發(fā)明人體組織紅外非直觀顯微成像裝置如圖1所示，包括計(jì)算機(jī)1、電 機(jī)驅(qū)動(dòng)器2、紅外光源控制器3和體視顯微鏡模塊，其中體視顯微鏡模塊包括紅外CMOS相機(jī) 4、微型電機(jī)5、波片6、紅外環(huán)形LED光源7和檢偏器8,紅外環(huán)形LED光源7設(shè)置于體視顯微鏡 的載物臺(tái)和物鏡之間，體視顯微鏡的物鏡與紅外CMOS相機(jī)4之間設(shè)置一個(gè)波片6,該波片6通 過微型電機(jī)5帶動(dòng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，波片6與紅外CMOS相機(jī)4之間設(shè)置檢偏器8;計(jì)算機(jī)1通過電機(jī)驅(qū) 動(dòng)器2接入微型電機(jī)5,紅外光源控制器3與紅外環(huán)形LED光源7連接，紅外CMOS相機(jī)4與計(jì)算 機(jī)1連接；
[0027]將待測(cè)人體組織樣品放置于體視顯微鏡的載物臺(tái)，打開紅外環(huán)形LED光源7對(duì)載物 臺(tái)上的樣品進(jìn)行照明，同時(shí)由計(jì)算機(jī)1驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器2和紅外CMOS相機(jī)4,控制微型電機(jī)5 轉(zhuǎn)動(dòng)和紅外CMOS相機(jī)4采圖，其中微型電機(jī)5控制波片6進(jìn)行周期性的轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)動(dòng)固定角度 紅外CMOS相機(jī)4通過檢偏器8進(jìn)行一次采圖，多次采樣得到多幅帶有不同偏振信息的圖， CMOS相機(jī)4所采集的帶有不同偏振信息的圖輸入計(jì)算機(jī)1進(jìn)行處理，從而獲得待測(cè)人體組織 樣品的非直觀圖像。
[0028] 所述紅外LED環(huán)形光源7采用LED陣列照明，發(fā)光方向與光源軸心夾角為30~45度， 波段為近紅外波長(zhǎng)范圍。對(duì)于照明光源，波長(zhǎng)小于600nm的可見光，光的吸收會(huì)由于血紅蛋 白、黑色素以及其它色素的影響而升高;在紫外波段，又會(huì)由于蛋白質(zhì)、核酸的強(qiáng)吸收而升 高；在紅外段，組織中的水吸收占主要地位。只有通常所稱為"治療窗口"即波長(zhǎng)為650-950nm范圍內(nèi)，對(duì)大多數(shù)軟組織來說，光吸收相對(duì)較低，散射相對(duì)較強(qiáng)，因而會(huì)有較強(qiáng)的散射 光從組織中反射或透射出來成為可被探測(cè)到的光。
[0029] 所述紅外LED環(huán)形光源7距離體視顯微鏡的樣品載物臺(tái)上表面的距離為75~85mm。
[0030] 非直觀算法的基本原理是：利用光的偏振信息進(jìn)行成像，對(duì)于各向異性的樣品進(jìn) 行成像，通過利用線性雙折射的物理模型，獲得多幅不同偏振態(tài)下的光強(qiáng)信息，通過光強(qiáng)表 達(dá)式，通過利用計(jì)算傅里葉級(jí)數(shù)系數(shù)的方法，獲得所需要的參數(shù)，從而獲得所需要的參數(shù) 圖。
[0031] 本發(fā)明基于權(quán)所述人體組織紅外非直觀顯微成像裝置的人體組織紅外非直觀顯 微成像方法，步驟如下：
[0032]步驟1，利用體積濃度為70%的乙醇涂于人體組織樣品的表面，然后將樣品置于體 視顯微鏡的載物臺(tái)上。
[0033] 步驟2,打開紅外光源控制器3點(diǎn)亮紅外環(huán)形LED光源7,利用體視光學(xué)顯微鏡和紅 外CMOS相機(jī)4獲得一幅光強(qiáng)圖片，作為未被處理的原始圖像并輸入計(jì)算機(jī)1。
[0034] 步驟3,通過微型電機(jī)5控制波片6進(jìn)行周期性的旋轉(zhuǎn)，并且通過紅外CMOS相機(jī)4采 集圖像，獲得多幅光強(qiáng)圖并輸入計(jì)算機(jī)1;
[0035] 所述的微型電機(jī)5控制波片6進(jìn)行周期性旋轉(zhuǎn)，可以獲得不同相位延遲下的圖像， 為非直觀光波參數(shù)成像提供足夠的光強(qiáng)信息。
[0036] 步驟4,計(jì)算機(jī)1根據(jù)輸入的光強(qiáng)圖確定光強(qiáng)圖的相位差和方位角，具體如下：
[0037]根據(jù)Jones矩陣得到光強(qiáng)函數(shù)1( ω )，
[0038] Ι( ω ) =ai+a2sin(2a)+a3sin(4a)+bicos(4a)
[0039] 其中ai，a2，a3，bi由光強(qiáng)的電場(chǎng)分量Ex，Ey表不，通過多組光強(qiáng)函數(shù)的值擬合得到方 位角P和相位差δ，α是波片旋轉(zhuǎn)的角度。
[0040] 步驟5,利用步驟4所得相位差、方位角的值分別形成灰度圖像，所述灰度圖像中每 點(diǎn)的灰度值代表相位差或方位角的大小，對(duì)不同顏色進(jìn)行賦值形成假彩色圖像，調(diào)整成像 的對(duì)比度獲得待測(cè)人體組織樣品的相位差非直觀圖像、方位角非直觀圖像。
[0041 ] 步驟6,根據(jù)相位差、方位角，通過Mueller矩陣確定Stokes參量并進(jìn)行Stokes參數(shù) 非直觀成像，所采用的公式為：
[0042]
[0043] 式中，Idp是像素點(diǎn)所在每幅圖的平均光強(qiáng)信息，δ是相位差，是方位角(慢軸與X 方向的夾角），So、S1、S2、S3是Stokes的四個(gè)參數(shù)。
[0044] 本發(fā)明是利用紅外的偏振參數(shù)進(jìn)行組織成像。先利用偏振調(diào)制，得到多幅單偏振 狀態(tài)下的圖像，從中進(jìn)行參數(shù)提取，得到利用各參數(shù)值進(jìn)行成像的圖像。與直接利用遠(yuǎn)場(chǎng)的 光強(qiáng)進(jìn)行成像相比，偏振參數(shù)對(duì)于物體結(jié)構(gòu)各項(xiàng)異性的變化更加的靈敏，更為重要的是通 過利用均方根擬合，篩選出擬合度高于95%的像素點(diǎn)，使得PSF寬度變窄，這樣就可以突破 光學(xué)成像的衍射極限，大大提高了成像的分辨率。因此，本發(fā)明提供了一種新的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影 像學(xué)的方法，該方法基于非直觀參數(shù)成像技術(shù)，突破了衍射極限，獲得了高分辨率圖像。
[0045] 綜合探測(cè)方法和所采用的光源，紅外光源使得探測(cè)有一定的深度，但是紅外成像 的分辨率較低，而偏振參數(shù)成像恰好彌補(bǔ)了紅外光源的缺點(diǎn)，提高了成像的分辨率，而且該 方法的優(yōu)勢(shì)是不需要進(jìn)行掃描，大大節(jié)約了成像效率和成本。
[0046] 綜上，本發(fā)明主要有三大優(yōu)勢(shì):成像速度快、成本低、成像的分辨率高。
[0047] 實(shí)施例1
[0048]下面結(jié)合附圖詳細(xì)介紹該發(fā)明裝置和實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品進(jìn)行光波參數(shù)成像的步驟。
[0049] (1)結(jié)合附圖詳細(xì)介紹該發(fā)明裝置：
[0050] 結(jié)合圖1，本發(fā)明利用非直觀光波參數(shù)圖進(jìn)行人體組織結(jié)構(gòu)分析的裝置，包括計(jì)算 機(jī)1、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器2、紅外光源控制器3和體視顯微鏡模塊，其中體視顯微鏡模塊包括紅外 CMOS相機(jī)4、微型電機(jī)5、波片6、紅外環(huán)形LED光源7和檢偏器8,紅外環(huán)形LED光源7設(shè)置于體 視顯微鏡的載物臺(tái)和物鏡之間，體視顯微鏡的物鏡與紅外CMOS相機(jī)4之間設(shè)置一個(gè)波片6， 該波片6通過微型電機(jī)5帶動(dòng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，波片6與紅外CMOS相機(jī)4之間設(shè)置檢偏器8;計(jì)算機(jī)1 通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)器2接入微型電機(jī)5,紅外光源控制器3與紅外環(huán)形LED光源7連接，紅外CMOS相 機(jī)4與計(jì)算機(jī)1連接。
[0051] 將待測(cè)人體的腳部的表皮試樣放置于體式顯微鏡的載物臺(tái)上，打開紅外環(huán)形LED 光源7進(jìn)行照明，同時(shí)由計(jì)算機(jī)1驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器2和紅外CMOS相機(jī)4,通過已集成好的算法 軟件，控制微型電機(jī)5轉(zhuǎn)動(dòng)和紅外CMOS相機(jī)4采圖，其中微型電機(jī)5控制波片6進(jìn)行周期性的 轉(zhuǎn)動(dòng)，利用體視顯微鏡模塊成像進(jìn)行采圖，獲得多幅帶有不同偏振信息的圖，進(jìn)行計(jì)算獲得 理想的非直觀光波參數(shù)圖像。紅外環(huán)形LED光源7采用LED陣列照明，環(huán)狀陣列外徑尺寸為 120mm，發(fā)光方向與光源軸心夾角為45度，波段為近紅外940nm不可見光照明，其中環(huán)形通過 紅外光源控制器3控制，紅外光源控制器3可以實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)連續(xù)變化，采用短路保護(hù)，輸出電壓 24V，輸出功率為25W，單通道。紅外環(huán)形LED光源7距離樣品載物臺(tái)上表面的距離為75~ 85_。微型電機(jī)5控制波片6進(jìn)行周期性旋轉(zhuǎn)，可以獲得不同相位延遲下的圖像，為非直觀光 波參數(shù)成像提供足夠的光強(qiáng)信息。計(jì)算機(jī)1中的算法集成軟件，可以將所獲得多幅光強(qiáng)圖進(jìn) 行非直觀算法的計(jì)算，最終獲得各種參數(shù)圖像，也就是非直觀光波參數(shù)圖像。
[0052] (2)實(shí)現(xiàn)對(duì)該裝置的光波參數(shù)成像方法的具體步驟如下：
[0053]步驟1，利用70%的乙醇處理人體組織樣品，增加紅外光的透過率，將樣品置于體 視顯微鏡的載物臺(tái)上。
[0054] 步驟2,打開紅外光源控制器3點(diǎn)亮紅外光940nm的紅外環(huán)形LED光源7,利用利用體 視光學(xué)顯微鏡和紅外CMOS相機(jī)4,獲得一幅視場(chǎng)較大的光強(qiáng)圖片，作為未被處理的原始圖 像；
[0055]步驟3,通過微型電機(jī)5控制波片6進(jìn)行周期性的旋轉(zhuǎn)，并且通過紅外CMOS相機(jī)4進(jìn) 行取圖，獲得多幅光強(qiáng)圖；
[0056]步驟4,由步驟3所得到的圖像，由計(jì)算機(jī)1通過集成好的軟件進(jìn)行非直觀顯微成像 的算法運(yùn)算，從而獲得光強(qiáng)圖的相位差，方位角等參數(shù)信息。
[0057] 步驟5,利用每一種參數(shù)的值形成一幅灰度圖像，其中每點(diǎn)的灰度值代表參數(shù)值的 大小，也可以對(duì)不同顏色進(jìn)行賦值，形成假彩色圖像，通過算法也可以調(diào)整成像的對(duì)比度， 獲得較高對(duì)比度的相位差非直觀圖像、方位角非直觀圖像；
[0058] 步驟6,根據(jù)相位差、方位角，通過Mueller矩陣確定Stokes參量并進(jìn)行Stokes參數(shù) 非直觀成像。
[0059] 對(duì)獲得的圖像進(jìn)行處理，可以獲得分辨率較高的圖像。主要是采用了參數(shù)的非直 觀算法，通過點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的瘦身，從而打破了分辨率的極限，從而獲得了較高的分辨率成 像。非直觀算法的基本原理主要是利用光的偏振信息進(jìn)行成像，對(duì)于各向異性的樣品進(jìn)行 成像，通過利用線性雙折射的物理模型，獲得多幅不同偏振態(tài)下的光強(qiáng)信息，通過光強(qiáng)表達(dá) 式，可以通過利用計(jì)算傅里葉級(jí)數(shù)系數(shù)的方法，獲得我們所需要的參數(shù)，從而獲所需要的參 數(shù)圖。
[0060] 除了可以將計(jì)算出來的位相差，偏振方位角等參數(shù)進(jìn)行成像，還可以利用通過 Muel Ier矩陣計(jì)筧出的Stokes參量講行參數(shù)成像，如下式所示：
[0061]
[0062] 式中1<^是指的像素點(diǎn)所在每幅圖的平均光強(qiáng)信息，δ是相位差，方位角(慢軸與X 方向的夾角）。
[0063] 綜上，本發(fā)明通過在普通的體式顯微鏡的改造，增加了非直觀光波參數(shù)成像的核 部件，通過多次測(cè)量不同偏振態(tài)下的光強(qiáng)圖，反演計(jì)算獲得分辨率比原光強(qiáng)圖更好的效果 圖。同時(shí)由于非直觀算法對(duì)于散射光更加的敏感，紅外"醫(yī)療窗口"下，能夠?qū)崿F(xiàn)一定深度的 成像。相對(duì)于傳統(tǒng)的光學(xué)成像方法具有分辨率高的優(yōu)勢(shì)，相較于傳統(tǒng)的醫(yī)療影像學(xué)器械具 有成本低的優(yōu)勢(shì)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種人體組織紅外非直觀顯微成像裝置，其特征在于，包括計(jì)算機(jī)（1)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 (2)、紅外光源控制器(3)和體視顯微鏡模塊，其中體視顯微鏡模塊包括紅外CMOS相機(jī)(4)、 微型電機(jī)(5)、波片(6)、紅外環(huán)形Lm)光源（7)和檢偏器(8)，紅外環(huán)形Lm)光源(7)設(shè)置于體 視顯微鏡的載物臺(tái)和物鏡之間，體視顯微鏡的物鏡與紅外CMOS相機(jī)(4)之間設(shè)置一個(gè)波片 (6)，該波片(6)通過微型電機(jī)(5)帶動(dòng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，波片(6)與紅外CMOS相機(jī)(4)之間設(shè)置檢偏 器(8);計(jì)算機(jī)（1)通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)器（2)接入微型電機(jī)(5)，紅外光源控制器（3)與紅外環(huán)形 L邸光源(7)連接，紅外CMOS相機(jī)(4)與計(jì)算機(jī)(1)連接； 將待測(cè)人體組織樣品放置于體視顯微鏡的載物臺(tái)，打開紅外環(huán)形Lm)光源(7)對(duì)載物臺(tái) 上的樣品進(jìn)行照明，同時(shí)由計(jì)算機(jī)（1)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(2)和紅外CMOS相機(jī)(4)，控制微型電 機(jī)(5)轉(zhuǎn)動(dòng)和紅外CMOS相機(jī)(4)采圖，其中微型電機(jī)(5)控制波片(6)進(jìn)行周期性的轉(zhuǎn)動(dòng)，每 轉(zhuǎn)動(dòng)固定角度紅外CMOS相機(jī)(4)通過檢偏器(8)進(jìn)行一次采圖，多次采樣得到多幅帶有不同 偏振信息的圖，CMOS相機(jī)(4)所采集的帶有不同偏振信息的圖輸入計(jì)算機(jī)（1)進(jìn)行處理，從 而獲得待測(cè)人體組織樣品的非直觀圖像。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體組織紅外非直觀顯微成像裝置，其特征在于，所述紅外 L邸環(huán)形光源(7)采用Lm)陣列照明，發(fā)光方向與光源軸屯、夾角為30~45度，波段為近紅外波 長(zhǎng)范圍。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體組織紅外非直觀顯微成像裝置，其特征在于，所述紅外 L邸環(huán)形光源(7)距離體視顯微鏡的樣品載物臺(tái)上表面的距離為75~85mm。4. 一種基于權(quán)利要求1所述人體組織紅外非直觀顯微成像裝置的人體組織紅外非直觀 顯微成像方法，其特征在于，步驟如下： 步驟1，利用體積濃度為70%的乙醇涂于人體組織樣品的表面，然后將樣品置于體視顯 微鏡的載物臺(tái)上； 步驟2,打開紅外光源控制器(3)點(diǎn)亮紅外環(huán)形Lm)光源（7)，利用體視光學(xué)顯微鏡和紅 外CMOS相機(jī)(4)獲得一幅光強(qiáng)圖片，作為未被處理的原始圖像并輸入計(jì)算機(jī)(1); 步驟3,通過微型電機(jī)(5)控制波片（6)進(jìn)行周期性的旋轉(zhuǎn)，并且通過紅外CMOS相機(jī)(4) 采集圖像，獲得多幅光強(qiáng)圖并輸入計(jì)算機(jī)(1); 步驟4,計(jì)算機(jī)(1)根據(jù)輸入的光強(qiáng)圖確定光強(qiáng)圖的相位差和方位角； 步驟5,利用步驟4所得相位差、方位角的值分別形成灰度圖像，所述灰度圖像中每點(diǎn)的 灰度值代表相位差或方位角的大小，對(duì)不同顏色進(jìn)行賦值形成假彩色圖像，調(diào)整成像的對(duì) 比度獲得待測(cè)人體組織樣品的相位差非直觀圖像、方位角非直觀圖像； 步驟6,根據(jù)相位差、方位角，通過Mueller矩陣確定Stokes參量并進(jìn)行Stokes參數(shù)非直 觀成像。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的人體組織紅外非直觀顯微成像方法，其特征在于，步驟6所述 根據(jù)相位差、方位角，通過Mueller矩陣確定Stokes參量并進(jìn)行Stokes參數(shù)非直觀成像，所 采用的公式為：式中，Idp是像素點(diǎn)所在每幅圖的平均光強(qiáng)f旨息，δ是相位差，是方位角，So、Si、S2、S3是 Stokes的四個(gè)參數(shù)。
【文檔編號(hào)】A61B5/00GK106073701SQ201610361344
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年5月26日
【發(fā)明人】劉學(xué)峰, 趙軍
【申請(qǐng)人】南京理工大學(xué)