[發明專利]一種旋轉式光學層析成像系統及成像方法

有效

• 申請號: 201710405335.5
• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN107314742B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 李保生;權靚;岳翔;王易誠;劉善林;陶曉杰
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G06T5/50
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

1.一種旋轉式光學層析成像系統的成像方法，其特征在于，旋轉式光學層析成像系統包括沿著待測物(10)待測面的正面方向依次順序布置的道威棱鏡(20)和陣列探測器(40)；所述陣列探測器(40)連接計算機(50)；所述道威棱鏡(20)以其光軸為旋轉軸，由電機帶動旋轉，所述電機與計算機(50)電連接；所述待測物(10)和陣列探測器(40)視場的中心點均位于道威棱鏡(20)的光軸所在直線上；所述電機采用步進的控制方式，電機每轉動一個設定的周期角度即帶動道威棱鏡(20)轉動一個所述周期角度，所述陣列探測器(40)獲取道威棱鏡(20)位于轉動后的位置時的待測物(10)的圖像投影數據；所述電機和所述陣列探測器(40)通過信號同步控制器實現同步；所述陣列探測器(40)設置為面陣工作模式；成像方法包括以下步驟：

S1，需要得到待測物(10)待測面分辨率為n*n的圖像時，將分辨率為n*n、黑底白點的標的圖像置于待測物(10)的位置，標的圖像表示為S(x,y)，x、y分別表示水平方向和垂直方向上的坐標，x＝1,2,3…,n，y＝1,2,3…,n，點S(x,y)表示第x行、第y列的像素點；電機帶動道威棱鏡(20)繞其光軸旋轉一個α角度，所述α角度小于180°且180/α為整數，使標的圖像在光照下產生的反射光射入道威棱鏡(20)，經過道威棱鏡(20)后所射出的光線射在陣列探測器(40)的靶面上形成另一個圖像投影，陣列探測器(40)采集圖像投影信息，獲得標的圖像的圖像投影數據；然后繼續使道威棱鏡(20)轉動α角度，直至道威棱鏡(20)旋轉180°，此時得到180/α個圖像投影，圖像投影表示為S_i(x,y)，i＝1,2,3…,180/α，180/α表示道威棱鏡(20)旋轉180°所需的次數，x、y分別表示水平方向和垂直方向上的坐標，x＝1,2,3…,n，y＝1,2,3…,n，點S_i(x,y)表示旋轉第i次獲得圖像投影的第x行、第y列的像素點；

S2，找出步驟S1中獲得的標的圖像的180/α個圖像投影S_i(x,y)中白點的圓心，即白點的質心，質心坐標表示為(x_i,y_i)，i＝1,2,3…,180/α，其中第一張標的圖像的圖像投影S₁(x,y)中白點的質心坐標為(x₁,y₁)；然后通過采樣擬合圓曲線方法對180/α個質心坐標(x_i,y_i)擬合成圓，得到擬合圓的圓心(A,B)，擬合圓的半徑為R；

S3，以步驟S2中得到的(A,B)為圓心，以質心坐標(x₁,y₁)為起始點將其圍繞圓心旋轉360°，每2α角度采集一次圖像信息，共得到180/α張質心坐標(x₁,y₁)的旋轉圖像H_i(corrx_i,corry_i)，i＝1,2,3…,180/α，H_i(corrx_i,corry_i)表示第i張旋轉圖像的坐標，具體公式如下：

corrx_i＝[(x₁-A)cos(2ai)-(y₁-B)sin(2ai)]

corry_i＝[(x₁-A)sin(2ai)-(y₁-B)cos(2ai)]

S4，對步驟S2中獲得的180/α個圖像投影Si(x,y)中的質心坐標(x_i,y_i)和步驟S3中得到的旋轉圖像H_i(corrx_i,corry_i)，通過以下公式求差：

Vector(i,1)＝corrx_i-x_i

Vector(i,2)＝corry_i-y_i

其中，Vector(i,1)和Vector(i,2)分別表示第i張圖像在水平方向和垂直方向上的平移矢量；

S5，將步驟S1中的標的圖像換成待測物(10)，待測物(10)的待測面表示為U(x,y)，x、y分別表示水平方向和垂直方向上的坐標，x＝1,2,3…,n，y＝1,2,3…,n，點U(x,y)表示第x行、第y列的像素點，重復步驟S1，獲得待測物(10)的180/α個圖像投影，表示為U_i(x,y)，i＝1,2,3…,180/α，180/α表示道威棱鏡(20)旋轉180°的次數，x、y分別表示水平方向和垂直方向上的坐標，x＝1,2,3…,n，y＝1,2,3…,n，點U_i(x,y)表示旋轉第i次獲得圖像投影的第x行、第y列的像素點；

S6，將待測物(10)待測面的180/α個圖像投影U_i(x,y)均在水平方向上平移Vector(i,1)、在垂直方向上平移Vector(i,2)，得到校正后的180/α個圖像投影V_i(corrx_i,corry_i)，i＝1,2,3…,180/α；

S7，對步驟S6中獲得的待測物(10)待測面的多個圖像投影V_i(corrx_i,corry_i)進行濾波處理，得到多個經過修正的線投影，再將此修正后的線投影做反投影運算，即進行反投影重建，得到多個投影圖像，將此多個投影圖像整合重建成最終的重構圖像。