[发明专利]一种基于智能手机的光学投影断层成像装置、系统及方法

权利要求书

1.一种基于智能手机的光学投影断层成像装置，其特征在于，所述基于智能手机的光学投影断层成像装置设置有：

均匀面光源、透明样品、步进电机、步进电机驱动器、控制板、移动终端、支架；

均匀面光源，用于发射可见光；

所述透明样品悬挂于步进电机的下方，所述透明样品浸入装匹配溶剂的容器中；

步进电机，用于旋转透明样品，所述透明样品与所述步进电机同步旋转；

步进电机驱动器，用于控制步进电机的旋转角度及旋转速度；

控制板，用于通过控制步进电机驱动器进行步进电机的旋转；

移动终端，设置有蓝牙或Wi-Fi，用于控制装置运行、图像采集以及重建结果展示；所述移动终端搭载有基于智能手机的光学投影断层成像系统；所述控制板与所述移动终端通过蓝牙或Wi-Fi进行通信；

支架，用于支撑均匀面光源、步进电机以及移动终端，同时用于调节所述步进电机与移动终端的高度；

所述透明样品为包裹于透明凝胶且经过透明化的成像物体；所述匹配溶剂可为BABB、饱和盐溶液或清水中的其中一种；所述BABB即苯甲醇和苯甲酸苄酯以1：2配比成的透明化溶剂；

所述支架包括底座、升降台以及置物台；

所述升降台，用于调整步进电机以及透明样品的高度；所述置物台用于放置匹配溶剂的容器；

所述基于智能手机的光学投影断层成像系统包括：

前端子系统与数据处理子系统；

所述前端子系统，包括数据采集模块、系统运行模块以及结果展示模块；用于进行数据采集、传输以及重建结果的显示；

所述数据处理子系统，包括图像预处理模块以及图像重建模块，用于进行图像重建；

所述前端子系统包括：

数据采集模块，用于利用设置于所述移动终端上的摄像设备进行图像数据的采集；

系统运行模块，用于拍摄时与所述基于智能手机的光学投影断层成像装置的控制板进行实时通信；同时用于控制基于智能手机的光学投影断层成像装置的步进电机旋转；

结果展示模块，用于进行重建结果的显示。

2.如权利要求1所述基于智能手机的光学投影断层成像装置，其特征在于，所述数据处理子系统包括：

图像预处理模块，用于进行图像数据重建前的预处理；

图像重建模块，用于将预处理后的图像数据重建为断层图像。

3.一种如权利要求1所述基于智能手机的光学投影断层成像装置的基于智能手机的光学投影断层成像方法，其特征在于，所述基于智能手机的光学投影断层成像方法包括：

步骤一，利用蓝牙建立移动终端与光学投影断层成像系统的通讯连接，并测试其连接稳定性；将透明样品固定到步进电机下方并浸入匹配溶剂；

步骤二，利用移动终端通过基于智能手机的光学投影断层成像系统打开均匀面光源，并调整使得均匀面光源、透明样品以及移动终端相机依次在一条直线上；

步骤三，利用移动终端控制步进电机在0.1°到1°每秒的速度下以转-停-转的方式进行360°旋转；利用移动终端控制设置于移动终端上的摄像设备在步进电机转-停-转的停阶段对透明样品进行图像数据采集；

步骤四，将采集到的图像数据进行数据重建，并将重建好的图像重新下载至移动终端；利用移动终端展示重建结果。

4.如权利要求3所述基于智能手机的光学投影断层成像方法，其特征在于，所述对透明样品进行图像数据采集包括：

使用平均亮度法不断调整图像亮度，利用相位检测法不断的对透明样品进行对焦，使用冗余采集获取图像数据；

所述将采集到的图像数据进行数据重建包括：

（1）将采集的彩色图像数据的每个像素按照0.30、0.59以及0.11的比例对红、绿以及蓝三个通道进行加权求和，得到灰度图像数据；

（2）取所有角度下灰度图像数据的某一相同行，将这些行数据按角度重新排列，得到对应的弦图；

（3）从弦图的角度方向进行剪切，直到弦图按照角度方向可以首尾平滑连接；

（4）从弦图的非角度方向进行剪切，直到弦图以图的正中心为对称点呈中心对称；

（5）更换行数重复步骤（2）至步骤（4）直至所有目标行都被执行一遍；通过平行束滤波反投影重建算法将得到的所有弦图进行重建，得到重建图像。