[发明专利]旋转式扩散荧光层析成像系统

权利要求书

1.旋转式扩散荧光层析成像系统，其特征在于：该系统包括半导体激光器(1)、计算机(2)、旋转工作台(4)、步进电机(6)和CCD相机(8)；

旋转工作台(4)为“匚”形，设有两个水平臂和一个竖直杆，竖直杆中心点(11)与支架(3)连接，旋转工作台(4)以竖直杆中心点(11)为中心在竖直平面旋转；半导体激光器(1)和半导体制冷盒(9)分别固定在旋转工作台(4)的二个水平臂上，CCD相机(8)位于半导体制冷盒(9)内；

样品固定夹(7)固定在支架(3)上，并且位于CCD相机(8)与半导体激光器(1)之间，工作时，半导体激光器(1)的激光出射孔、CCD相机(8)的镜头光学中心和位于样品固定夹(7)上的成像样品(10)的中心位于在一条直线上；

步进电机(6)与旋转工作台(4)相连，带动固定在旋转工作台(4)水平臂上的CCD相机(8)和半导体激光器(1)以旋转工作台(4)的竖直杆中心点(11)为中心旋转；

CCD相机(8)和计算机(2)之间通过滑环(5)连接，计算机(2)向旋转工作台(4)和CCD相机(8)传送控制信号，接收CCD相机(8)传送的图像数据，并对图像数据进行分析处理。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：计算机(2)按照下述过程对图像数据进行处理：

(1)将一组样品光学参数带入下述方程(1)(2)(3)，利用有限元方法计算得到光在样品中传播的过程中光强Φ(r)的分布；

$-D\left(r\right){\▿}^2\mathrm{\Φ}\left(r\right)+{\mathrm{\μ}}_a\mathrm{\Φ}\left(r\right)=\frac{S_0\left(r\right)}{4\mathrm{\π}}---\left(1\right)$

$2\mathrm{\ρD}\left(r\right)\frac{\∂}{\∂n}\mathrm{\Φ}\left(r\right)+\mathrm{\Φ}\left(r\right)+S\left(r\right)=0---\left(2\right)$

D(r)＝(3(μ_α+(1+g)μ_s))^-1    (3)

其中，Φ(r)为稳态光强值，D(r)为样品约化传输系数，r为样品某一点的空间位置；μ_a为样品吸收系数，μ_s为样品的散射系数，S₀(r)为光源强度，ρ为折射率不匹配系数，n为介质外法向方向，g为各向异性因子；

(2)从CCD相机得到的多幅图像中选取与约化传输系数D(r)的位置相应的图像，提取图像中样品外表面的光强值Φ(r)，将这组值与假设模型得到的Φ(r)进行比较，当它们之间的差大于误差值时候判断为假设的约化传输系数D(r)和吸收系数μ_a不符合要求；

(3)通过最小二乘优化算法重新假设一组光学参数，约化传输系数D(r)和吸收系数μ_a，再进行计算与误差值比较，直到实际光强值与理论上的光强值的差小于误差值时候，判断这次假设的光学参数分布为样品的光学参数分布，得到样品的三维光学参数的分布值D(r)，μ_a和μ_s；

(4)根据光学参数的分布值D(r)，μ_a和μ_s，在图像重建软件中重建得到样品的图像。