[发明专利]一种超声调制光学成像方法

说明书

本发明属于光学成像技术领域，更具体地，涉及一种超声调制光学成像方法及其系统，包括：激光入射到待测样品后被高速相机采集记录，拍摄得到原始散斑图像，并计算原始散斑图像的标准差std₁；激光入射到待测样品发射激光中，并对待测样品聚焦超声波信号，对激光进行调制，拍摄得到超声散斑图像，并计算超声散斑图像的标准差std₂；根据标准差std₁与标准差std₂计算得到样品的UOT信号std_UOT；改变聚焦位置，重复步骤S1至步骤S3，得到样品不同位置的UOT信号，得到样品的光吸收分布图。本方案中通过计算散斑图像的标准差大小来判断光子数波动的剧烈强度，从而得到UOT信号的强弱，实现高速成像，其成像质量好，分辨率更高、成本较低，且可用于活体检测。

技术领域

本发明属于光学成像技术领域，更具体地，涉及一种超声调制光学成像方法及其系统。

背景技术

超声调制光学成像(UOT)最终是通过检测标记光的强度大小来反映对应组织光吸收的强弱。在检测上，存在两大难题，一是大背景检测小信号，由于超声聚焦区小，超声调制效率有限，且仅有少部分散射光经过超声聚焦区被调制，最终探测到的光大部分为未标记光，标记光与未标记光相比很微弱，如果直接检测，会造成信噪比较低；二是散斑去相关的影响，光子到达探测器的路径是随机的，造成散斑非相干叠加，因此探测器检测到的是散斑。生物组织的随机运动，如血液的流动，肌肉的运动，散射体热运动等，都会破坏散斑的静态模式，这就要求高速成像，使成像时间在散斑去相关时间之内(一般为1ms)，保证采集到的散斑信息有效。

如何从背景光中检测标记光，即UOT信号，提高信噪比，提高成像质量，是制约超声光学成像的主要因素。

目前一帧图高速成像方法有使用离轴数字全息结合傅里叶变换的方法提取UOT信号，但这样会损失过多信息；另一种是使用lock-in相机检测UOT信号，但是其最高只能实现300*300的像素检测。

如中国专利CN109164691A公开了一种实现透过散射介质聚焦的离轴数字全息相位共轭方法，包括：相位提取和相位共轭还原过程，其中，相位提取过程基于离轴数字全息原理，搭建相位提取系统，利用相位提取系统获取物光和参考光的离轴全息干涉图，并利用二维傅里叶变换和空间滤波得到相位共轭图；相位共轭还原过程中参考光照射在加载了相位共轭图的空间光调制器上，产生时间反演光从而实现透过散射介质聚焦。其会损失过多的信息，成像分辨率不够高、结果不够精准。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中的至少一个缺陷，提供一种超声调制光学成像方法及其系统，其能够实现高速成像，且效果更好、分辨率更高，性能更好。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供一种超声调制光学成像方法，包括以下步骤：

S1：激光入射到待测样品后被高速相机采集记录，拍摄得到原始散斑图像，并计算原始散斑图像的标准差std₁；

S2：激光入射到待测样品发射激光中，并对待测样品聚焦超声波信号，对激光进行调制，拍摄得到超声散斑图像，并计算超声散斑图像的标准差std₂；

S3：根据标准差std₁与标准差std₂计算得到样品的UOT信号std_UOT；

S4：多次改变聚焦位置，重复步骤S1至步骤S3，得到样品的多个不同位置的UOT信号std_UOT，组合得到样品的光吸收分布图。