[發明專利]基于光纖的顯微圖像的連續和實時校準方法及對應的裝置

有效

• 申請號: 201280035093.0
• 申請日: 2012-05-16
• 公開（公告）號: CN103959328B
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發明（設計）人: N·薩瓦雷;T·韋科特朗
• 申請（專利權）人: 莫納克亞技術公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司72002
• 代理人: 陳松濤,韓宏

技術領域

本發明總體上涉及用于處理圖像的方法，圖像是借助于具有非一致的傳遞函數和不規則的空間位置的圖像檢測器，尤其是借助于由多個光纖組成的像導(image guide)獲取的。

背景技術

在通過光纖束執行激光掃描成像時，原始輸出是由檢測器在掃描過程中直接觀察到的信號樣本的集合。

如美國專利No.7,903,848中所述的，可以首先從這個原始輸出重構原始圖像。在這個原始圖像中，若干像素可以與每一個給定光纖相關聯。與給定光纖相關聯的這些像素中的每一個都提供由在其遠端面向光纖的相同空間體積的組織返回的信號的不同測量。這個返回的信號起因于熒光、反向散射，或者由入射光與組織之間的相互作用引起的任何其他輻射。

那些各種各樣的測量不同，因為在掃描過程中注入光纖中的激發光的準確量實際上取決于激光斑點相對于光纖的空間位置。而且，如果激光斑點與若干光纖重疊，相應的測量會合成由這些光纖收集的返回信號。依據原始數據值，可能與朝向光纖的空間體積相關聯的返回信號的估計通常可以由某種方式的方法來進行，如美國專利No.5,878,159所述的，或者借助如美國專利No.7,903,848中的嚴格統計模型。所得到的估計是可與給定光纖相關聯的測量。

如此進行，每一個光纖都可以概念性地視為用作單個檢測器或CCD像素。但至少由于以下四個原因，這個想象的CCD與通常的CCD不同：

a.光纖束不是由規則間隔的光纖構成。這個想象的CCD不是方形網格；

b.注入、傳送及隨后收集的光量對于每一個光纖也是特定的，部分由于光纖參數不完全相同，并且臨近的系統光學器件具有偏差。結果，這個想象的CCD的像素通常至少具有不同的靈敏度；

c.一些光學散射效應(瑞利、菲涅耳、拉曼等)會在界面處或光纖內出現，由此，一些或者是線性的或者是非線性的信號也會出現。為此，即使沒有由組織直接產生的對象信號，從光纖收集的返回信號也是非空的。此外，這個背景值對于每一個光纖都不同；及

d.另外，以上的這三個現象會隨時間改變。例如，在熒光成像環境下，如果光纖呈現一些自發熒光，其強度由于光漂白通常將降低。

總之，在原始像素與光纖關聯后，每一個光纖都可以視為具有特定傳遞函數(例如，特定偏移或特定增益或靈敏度)的單像素檢測器。成像系統從而是不規則的，因為傳遞函數是時變的且非一致的，即與像素有關的，并且因為像素不規則地定位在空間域中。在下文中，為了清楚，我們將這些概念性檢測器稱為光纖，但應明確，論述不必局限于實際的物理光纖。

在美國專利No.5,878,159中，利用相干光纖束，即在整個束的長度內保持光纖的空間布置的光纖束，執行通過光纖束的成像。在其他場合中，使用相干光纖束會具有優勢。在該情況下，原始像素至光纖的關聯還需要考慮入出(in-out)光纖對應性，使得每個光纖仍然可以視為單像素檢測器，其相對于遠端處的其他光纖的空間位置是已知的。通過諸如在Lazaro等的Sensors,2009或者Demuynck and Menendez,WSEAS Transactions on Signal Processing,2008中描述的不同手段，可以進行入出光纖對應性的恢復。美國專利No.7,903,848和美國專利Pat.No.5,878,159提出了處理來自具有非一致的光纖傳遞函數的檢測器的數據的不同手段。美國專利Pat.No.5,878,159僅公開了以下發明，其中光纖傳遞函數是簡單線性函數(返回的光纖信號建模為由與光纖有關的增益常數乘以對象信號)。因此沒有解決當對象信號為空時背景信號非空的情況。美國專利No.7,903,848公開了一種圖像處理方法，其補償仿射光纖傳遞函數。這可以通過獲取兩個圖像來實現，一個在均質背景介質中(例如，空氣或水)，一個在具有強對象信號的均質介質中(例如，熒光顯微鏡情況下的熒光溶液)。于是從這兩個圖像推導出仿射光纖傳遞函數(即，偏移和增益)。應注意，為了清楚，即使我們將這些參考圖像稱為在均質介質中獲取的，但在其他環境中，它們也可以簡單地對應于均勻對象信號(例如平面場圖像)。