[发明专利]一种非侵入式成像方法及装置

说明书

本发明公开了一种非侵入式成像方法及装置，该方法包括：将扫描角度矩阵进行分块，从所有矩阵块中随机选取一部分进行采样，对于每一个采样块，同时将N束强度相同、波长相同的激光束入射到散射介质的同一个点，使得荧光物体在每束激光产生的散斑叠加下激发出荧光，并记录总荧光量，依次利用测量矩阵Φ中的每一行的N个元素对N束激光进行衰减最终得到每一个采样块对应的压缩荧光向量；利用重构算法从压缩荧光向量中重构出所有的采样块，然后重构出完整的荧光强度矩阵，从而恢复得到物体的图像。本发明的非侵入式成像方法可以在保证成像质量的前提下，显著地减小数据采集复杂度，实现快速高效的成像。

技术领域

本发明涉及计算成像、生物医学成像、压缩感知、图像重构等技术领域，尤其涉及一种非侵入式成像方法。

背景技术

在医学成像、工业检测等领域，往往需要对诸如生物组织细胞、工业芯片等微小结构进行成像以作为分析诊断和检测的依据；但是由于这些成像介质往往是半透明的散射层，传统的基于几何光学的成像方法不再适用，除非破坏散射层或往散射层内注入辅助成像的物质，但这些手段容易对所观察的物体造成破坏。

近年来，一种基于激光散斑扫描的非侵入式成像方法被提出，它可以在不破坏散射层的前提下得到隐藏在散射层背后的物体的清晰的像。在这种方法中，一束激光射到散射层的固定位置，在散射作用下形成激光散斑并照射在荧光物体所在的平面上；落在荧光物体上的散斑激发出的荧光被反射回散射层且被采集，采集到的荧光光强加起来的和作为激光在该入射角度下的总荧光量；将激光按照扫描角度矩阵中的角度进行逐一扫描，可以得到相应荧光强度矩阵，即荧光强度矩阵中的每一元素值为激光按照扫描角度矩阵中对应元素的角度入射下的总荧光量；最后可以利用相位恢复算法从荧光强度矩阵中恢复出物体的像。

如图1所示，为传统的基于激光散斑扫描的非侵入式成像装置的示意图，包括散射介质10、荧光物体20和相机30，当一束激光40垂直摄入散射介质10 所在的层时，在荧光物体2所在平面(记为u-v平面)形成散斑图样，记为S(u,v)，当激光以与发现成θ角(θ＝(θ_x,θ_y))入射时，散斑存在的“记忆效应”使得此时u-v平面上的散斑只是发生平移，而图样基本不发生改变，即此时 S′＝S(u-d₁θ_x,v-d₁θ_y)，从而在荧光采集端的总荧光量为：

I(θ)＝∫∫O(u,v)S(u-d₁θ_x,v-d₁θ_y)dudv＝[O*S](θ)

将入射激光按照扫描矩阵Θ上的角度进行逐一扫描，记录每一个入射角度下的总荧光量，最终形成荧光强度矩阵I。在这种传统的方法中，为了得到较好的成像效果，扫描矩阵的尺寸需要足够大，因此需要激光扫描的总的角度数量巨大，而且由于在实际中荧光信号较弱，需要加大荧光采集装置的曝光时间，最终使得总的成像数据的采集时间十分漫长。由于长时间的激光照射，容易造成被测物品的损害，因此必须要降低扫描复杂度，减少扫描时间。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种非侵入式成像方法，在不影响成像的质量的前提下，大大缩短成像数据的采集时间。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明公开了一种非侵入式成像方法，包括以下步骤：

A1：将扫描角度矩阵进行分块形成多个矩阵块，其中每个所述矩阵块的大小为p×q；

A2：从步骤A1中所有的所述矩阵块中随机选出部分所述矩阵块来进行采样；