[发明专利]基于U型卷积神经网络的胃拉曼飞秒皮秒图像映射方法

权利要求书

1.一种基于U型卷积神经网络的胃拉曼飞秒皮秒图像映射方法，其特征在于，具体步骤为：

S1、针对待测物中的多种组分，选择固定的飞秒激光波长，两束飞秒激光进行分光，并分别搭建皮秒光路和飞秒光路的受激拉曼散射光路，用于成像；

S2、根据S1中固定好的激光波长，首先搭建皮秒光路，将两束飞秒激光啁啾散射成为皮秒激光后，设置两束激光的时延，使其能够对于待测物中的不同组分分别成像；然后搭建飞秒光路，使其能够在两束激光重合的时间零点处对于待测物进行成像；

S3、根据S2中搭建的两条不同的光路，选定待测物中的某一固定区域，分别使用皮秒光路对其进行多种不同组分的物质成像，同时切换到飞秒光路对其进行一次总体成像，然后再切换到其他视野区域再次进行成像，直到所需数据数量收集完毕；

S4、建立一个U型卷积神经网络，将S3中获取的图片输入到神经网络中进行训练，使得将飞秒光路所成的图像输入后，能够输出不同通道对应的皮秒光路所成的像，并与皮秒光路所成的原始图像进行对比，分析其一致性与可替代性；

其中，所述受激拉曼散射光路中，激光器产生飞秒脉冲激光，一端能产生可调谐波长的飞秒激光，作为泵浦光，另一端输出固定波长的飞秒激光，作为斯托克斯光；泵浦光与斯托克斯光分别经过半波片与偏振分光棱镜的组合调整功率后选择飞秒、皮秒光路，皮秒一路通过SF57色散玻璃，完成线性啁啾过程，使得飞秒光拉伸为皮秒光，并且在啁啾过程中光谱按照时间和空间排列，为受激拉曼散射系统提供半高全宽的光谱分辨率，飞秒光路则原路返回；而后，斯托克斯光被电光调制器实现对光脉冲的0、1数字调制，并通过精密位移台改变斯托克斯光的光程，以调节斯托克斯光与泵浦光之间的相对时间延迟；而后，斯托克斯光与泵浦光于二相色镜处合束，再经由显微镜进行扫描，扫描后的光束滤除斯托克斯光后，经过受激拉曼散射作用后的泵浦光被光电探测器探测到，而后通过锁相放大器进行解调得到受激拉曼损失信号；波长较短的二次谐波被光电倍增管收集并转化为电信号，结合被锁相放大器解调的拉曼信号传输到电脑中显示；

其中，通过二次谐波产生通道对胶原进行成像，使用受激拉曼对脂质和蛋白质成像在皮秒光路中，通过精密位移台改变斯托克斯光的光程以使得两束光之间的波数差对应脂质和蛋白质的拉曼峰，从而对脂质和蛋白质分别成像；在飞秒光路中，通过精密位移台找到泵浦光和斯托克斯光重合的时间零点位置对其一次成像；在每一个选定的视野中，通过控制一堆shutter以及精密位移台来选择飞秒和皮秒成像模式，在对一个视野成像完成后，移动到下一个视野中重复此过程。

2.根据权利要求1所述的胃拉曼飞秒皮秒图像映射方法，其特征在于，所述的U型卷积神经网络是一种具有卷积、池化、反卷积层的人工神经网络，它包括1个512x512的输入层、4个卷积层、4个反卷积层、8个池化层，使用BCEWithLogitsLoss损失函数计算损失值，使用优化器Adam对模型参数进行优化的迭代训练。