[发明专利]一种基于景深融合的光学投影断层成像图像获取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学投影断层成像技术领域，尤其涉及一种基于景深融合的光学投影断层成像图像获取方法。

背景技术

光学投影断层成像(Optical Projection Tomography，OPT)技术可以实现1-10毫米尺度生物样本的结构和分子特异性成像。OPT成像过程中样本比较薄且相对透明，可见光穿过样本时散射效应可以忽略不计，样本对光子主要表现为吸收作用，因此可认为光线沿直线传播穿过样本。OPT扫描时将样本固定在一个高精度旋转台上，采用高稳定的LED或激光器作为照射源，照射在样本上，穿过样本的光信号通过显微装置放大后传输到高灵敏度的电子倍增式CCD探测器，由CCD探测器采集并成像，系统每采集一幅二维投影图，旋转台旋转一个固定角度，系统采集下一幅图像，依次共采集360°范围内的投影数据。因此，光学投影断层成像系统扫描采集到的数据是一系列不同角度下光线穿过样本的二维投影图像。将所有投影图像运用滤波反投影方法进行重建，即可得到三维图像。二维投影图的清晰与否，直接关系到三维图像分辨率的高低。

光学投影断层成像技术属于显微成像。在显微光学成像中，低倍显微镜工作距离长，景深比较大，由于显微镜物镜焦深范围小，随着放大倍数的增大，景深会相应减小。只有那些在聚焦平面或其附近的结构才是可见的，这使得即便是结构最简单的、三维深度相对平坦的物体也不可能在一幅图像中完全聚焦清晰。而在光学投影断层成像中，样本厚度一般为2～3mm，当高倍数放大后景深问题变得尤为严重。而观察样本时，要求显微镜成像既要有更高的分辨率又要有足够的景深，这是传统光学硬件的矛盾。然而对于光学投影断层成像而言，这又是不得不解决的问题，所以景深问题是制约光学投影断层成像获得高分辨率图像的一个瓶颈。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种基于景深融合的光学投影断层成像图像获取方法。该方法包括：

步骤1、通过在同一旋转角度下，移动样本与显微装置的相对位置，采集不同聚焦位置上的二维图像序列；

步骤2、在所述二维图像序列中，选取每个像素位置在该二维图像序列中最清晰的点进行合成，生成全景深图。

本发明可实现光学投影断层成像系统采集的不同聚焦位置图像融合，得到的全景深图像用于三维重建，提高了三维图像的分辨率。

附图说明

图1为本发明实施例中基于景深融合的光学投影断层成像图像获取方法中成像系统数据采集的原理示意图；

图2为本发明实施例中基于景深融合的光学投影断层成像图像获取方法中图像合成的步骤流程图；

图3为本发明实施例中基于景深融合的光学投影断层成像图像获取方法的具体实验结果图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是在可接受的误差容限或设计约束内近似于所述值。

本发明公开了一种基于景深融合的光学投影断层成像图像获取方法。本发明专门针对光学投影断层成像在某一固定旋转角度下、不同聚焦位置图像进行景深融合，选取每个像素位置在图像序列上最清晰点的像素值作为合成图像上该像素的灰度值进行图像融合，生成全景深图，从而提高三维图像的分辨率。

本发明公开的上述方法分为两个主要步骤：数据获取、图像融合。其中，数据获取步骤用于利用光学投影断层成像采集某一固定旋转角度下、不同聚焦位置的二维序列图像；图像融合步骤用于根据所获取到的二维图像序列中每个像素位置在该二维图像序列上最清晰的点进行合成，生成全景深图，用于三维重建，从而提高三维重建体分辨率。

本发明公开的上述方法的详细步骤如下：

步骤S1：通过在同一旋转角度下，移动样本与显微装置的相对位置，采集到不同聚焦位置上的二维图像序列。

光学投影断层成像技术属于显微成像，当样本尺寸非常小时，需要采用高放大倍数的显微装置，进行光信号放大。而高倍数放大时，景深随之变得非常小，这将导致在某一固定角度下不能采集到每个位置都很清晰的图像。但是在实际使用光学投影断层成像系统时，要求成像既要有高的分辨率又要有足够的景深，这是传统光学硬件的矛盾。解决此问题的一个有效方法是利用数字图像处理技术，对图像序列进行景深融合。