BR112020007609B1 - Método e dispositivo de reconstrução de imagem e dispositivo de imagiologia microscópica - Google Patents

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Abstract

São fornecidos um método de reconstrução de imagem, um dispositivo e um dispositivo de imagiologia microscópica. O método inclui calcular um valor de cinza em cada centro de fibra em um feixe de fibras (04) em uma imagem reconstruída de acordo com um valor de cinza em uma posição central de cada fibra, determinada em uma ou mais imagens de amostra; realizar uma interpolação espacial usando o valor de cinza no centro de fibra para obter valores de cinza de outros pontos de pixel no feixe de fibras (04) na imagem reconstruída, de modo a formar a imagem reconstruída. Este método de reconstrução de imagem apenas calcula o valor de cinza do ponto de pixel na posição central de fibra, e em seguida obtém valores de cinza de pontos de pixel de toda a imagem com base na interpolação espacial, reduzindo assim a quantidade de cálculo devido ao cálculo do valor de cinza de cada ponto de pixel, acelerando bastante a velocidade de reconstrução de imagem, e o método é útil para remover os resíduos de grade celular de gradeamento (022) e de feixe de fibras (04) na imagem reconstruída e melhorar a qualidade de imagiologia da imagem reconstruída.

Description

CAMPO TÉCNICO
[001] A presente invenção refere-se a uma tecnologia de processamento de imagem e, em particular, a um método de reconstrução de imagem, dispositivo, e dispositivo de imagiologia microscópica.
FUNDAMENTOS
[002] Microscópios à base de iluminação estruturados têm uma função de imagiologia de seccionamento de suprimir ruído fora-de-foco, e tem as vantagens da estrutura simples e velocidade de imagiologia rápida em comparação com microscópios confocais. Na tecnologia atual, eles são muitas vezes utilizados como um endoscópio convencional, e predizem a ocorrência e a evolução de tumores com antecedência por varrer os órgãos internos tais como o trato digestivo humano e observar alterações nas formas de células, tendo um importante significado de guiamento para rastreamento de câncer.
[003] Os microscópios à base de iluminação estruturados especificamente, por um excitador, emitem fluorescência que excita uma fluorescência do organismo, que passa através de um gradeamento para formar uma fonte de luz sinusoidal com listras em preto e branco; e então, por mover o 1/3 do espaçamento de gradeamento em cada tempo, múltiplas imagens retornadas após a varredura de células humanas são coletadas e adquiridas, por exemplo, imagem I1, imagem I2 e imagem I3; e, em seguida, a imagem I1, imagem I2 e imagem I3 são reconstituídas de acordo com a fórmula de raiz quadrada médiapara obter uma imagem reconstruída I. No entanto, esse método de reconstrução precisa calcular os níveis de cinza de todos os pixels na imagem I1, imagem I2 e imagem I3 usando a fórmula de raiz quadrada média. Portanto, leva muito tempo de cálculo, e o gradeamento e grades celulares de feixe de fibras na imagem reconstruída têm resíduos óbvios, e baixa qualidade de imagiologia.
SUMÁRIO
[004] A fim de resolver os problemas técnicos da técnica anterior, que o microscópio à base de iluminação estruturado tem uma baixa eficiência de reconstrução de imagem, gradeamentos residuais óbvios na imagem, e baixa qualidade de imagiologia, a presente invenção fornece um método de reconstrução de imagem, dispositivo, e dispositivo de imagiologia microscópica, de modo a acelerar a velocidade da reconstrução de imagem, remover o resíduo do gradeamento na imagem reconstruída, e melhorar a qualidade de imagiologia da imagem reconstruída.
[005] A presente invenção fornece um método de reconstrução de imagem, incluindo: calcular um valor de cinza em cada centro de fibra em um feixe de fibras em uma imagem reconstruída de acordo com um valor de cinza em uma posição central de cada fibra, determinada em uma ou mais imagens de amostra; realizar uma interpolação espacial usando o valor de cinza em cada centro de fibra para obter valor de cinza de outros pontos de pixel do feixe de fibras na imagem reconstruída para formar a imagem reconstruída.
[006] Opcionalmente, o método inclui ainda: adquirir uma imagem original de um feixe de fibras uniforme fluorescente; e determinar um ponto de pixel alvo com um valor de pixel superior a valores de pixel circundantes na imagem original, e determinar o ponto de pixel alvo como a posição central de cada fibra no feixe de fibras.
[007] Opcionalmente, a aquisição de uma imagem original de um feixe de fibras uniforme fluorescente inclui: coletar uma pluralidade de imagens de feixe de fibras espaçadas em um tamanho de passo predefinido dentro de um intervalo de gradeamento; e obter uma imagem média da pluralidade de imagens de feixe de fibras para formar a imagem original do feixe de fibras uniforme fluorescente.
[008] Opcionalmente, antes de realizar a interpolação espacial, o método inclui ainda: determinar um peso de interpolação entre cada ponto de pixel no feixe de fibras e a posição central de cada fibra de acordo com a posição central de cada fibra.
[009] Opcionalmente, o método inclui ainda determinar o peso de interpolação usando o seguinte método: formar uma pluralidade de estruturas triangulares usando a posição central de cada fibra e as posições centrais de fibras adjacentes como vértices; e determinar o peso de interpolação entre um ponto de pixel em cada estrutura de triângulo e a posição central de cada fibra de acordo com as estruturas de triângulo.
[0010] Opcionalmente, o método inclui ainda adquirir mais imagens de amostra usando o seguinte método: de acordo com um intervalo de fase predefinido, mover N-1 tempos dentro de um intervalo de gradeamento para obter N imagens de amostra incluindo uma fase inicial e movidos pelo intervalo de fase predefinido em relação à fase inicial em cada tempo.
[0011] Opcionalmente, o intervalo de fase predefinido é de 120 graus; e N = 3.
[0012] Opcionalmente, após determinar o valor de cinza em uma posição central de cada fibra na uma ou mais imagens de amostra, o método inclui ainda: realizar um julgamento de saturação no valor de cinza na posição central de cada fibra; se houver uma fibra cuja posição central tenha um valor de cinza que exceda um limiar de saturação predefinido nas imagens da amostra, determinar que a fibra excedendo o limiar de saturação predefinido é uma fibra a ser corrigida; corrigir o valor de cinza na posição central da fibra a ser corrigida para o limiar de saturação predefinido na imagem reconstruída, e realizar o passo de calcular o valor de cinza em cada centro de fibra no feixe de fibras na imagem reconstruída de acordo com o valor de cinza na posição central de cada fibra determinada nas imagens da amostra depois de correção; e se não houver fibra cuja posição central tenha um valor de cinza que exceda o limiar de saturação predefinido nas imagens de amostra, realizar o passo de cálculo do valor de cinza em cada centro de fibra no feixe de fibras na imagem reconstruída de acordo com o valor de cinza na posição central de cada fibra determinada nas imagens de amostra.
[0013] Opcionalmente, o cálculo de um valor de cinza em cada centro de fibra em um feixe de fibras em uma imagem reconstruída de acordo com um valor de cinza em uma posição central de cada fibra, determinada em mais imagens de amostra inclui: subtrair o valor de cinza na posição central de cada fibra nas mais imagens de amostra umas das outras para obter valores de diferença, e pegar uma soma dos quadrados dos valores de diferença obtidos e então tomar uma raiz quadrada para obter o valor de cinza em cada centro de fibra no feixe de fibras na imagem reconstruída.
[0014] A presente invenção também fornece um dispositivo de reconstrução de imagem, incluindo: um módulo de cálculo, configurado para calcular um valor de cinza em cada centro de fibra em um feixe de fibras em uma imagem reconstruída de acordo com um valor de cinza em uma posição central de cada fibra, determinada em uma ou mais imagens de amostra; e um módulo de formação, configurado para realizar uma interpolação espacial usando o valor de cinza em cada centro de fibra para obter valores de cinza de outros pontos de pixel no feixe de fibras na imagem reconstruída, de modo a formar a imagem reconstruída.
[0015] Opcional, o dispositivo ainda inclui: um primeiro módulo de aquisição, configurado para adquirir uma imagem original de um feixe de fibras uniforme fluorescente; e um primeiro módulo de determinação, configurado para determinar um ponto de pixel alvo com um valor de pixel superior a valores de pixel circundantes na imagem original, e determinar o ponto de pixel alvo como a posição central de cada fibra no feixe de fibras.
[0016] Opcionalmente, o primeiro módulo de aquisição inclui: um submódulo de coleta, configurado para coletar uma pluralidade de imagens de feixe de fibras espaçadas em um tamanho de passo predefinido dentro de um intervalo de gradeamento; e um submódulo de formação, configurado para obter uma imagem média das mais imagens de feixe de fibras para formar a imagem original do feixe de fibras uniforme fluorescente.
[0017] Opcionalmente, o dispositivo inclui ainda: um segundo módulo de determinação, configurado para determinar um peso de interpolação entre cada ponto de pixel no feixe de fibras e a posição central de cada fibra de acordo com a posição central de cada fibra.
[0018] Opcionalmente, o dispositivo inclui ainda: um terceiro módulo de determinação, configurado para formar uma pluralidade de estruturas triangulares usando a posição central de cada fibra e posições centrais de fibras adjacentes como vértices e determinar um peso de interpolação entre um ponto de pixel em cada estrutura de triângulo e a posição central de cada fibra de acordo com a estruturas de triângulo.
[0019] Opcionalmente, o dispositivo inclui ainda: um segundo módulo de aquisição, configurado para mover N-1 tempos dentro de um intervalo de gradeamento de acordo com um intervalo de fase predefinido para obter N imagens de amostra incluindo uma fase inicial e movidos pelo intervalo de fase predefinido em relação à fase inicial em cada tempo.
[0020] Opcionalmente, o intervalo de fase predefinido é 120 graus; e N = 3.
[0021] Opcionalmente, o dispositivo inclui ainda: um módulo de julgamento, configurado para realizar um julgamento de saturação no valor de cinza em uma posição central de cada fibra; o primeiro módulo de processamento, configurado para: quando houver uma fibra cuja posição central tenha um valor de cinza que exceda um limiar de saturação predefinido nas imagens de amostra, determinar que a fibra excedendo o limiar de saturação predefinido é uma fibra a ser corrigida; corrigir o valor de cinza na posição central da fibra a ser corrigida para o limiar de saturação predefinido na imagem reconstruída, e realizar o passo de cálculo do valor de cinza em cada centro de fibra no feixe de fibras na imagem reconstruída de acordo com o valor de cinza na posição central de cada fibra, determinada nas imagens de amostra após a correção; e um segundo módulo de processamento, configurado para: quando não houver fibra cuja posição central tenha um valor de cinza que exceda o limiar de saturação predefinido nas imagens de amostra, realizar o passo de cálculo do valor de cinza em cada centro de fibra no feixe de fibras na imagem reconstruída de acordo com o valor de cinza em uma posição central de cada fibra, determinada nas imagens de amostra.
[0022] Opcionalmente, o módulo de cálculo é especificamente configurado para subtrair o valor de cinza na posição central de cada fibra nas mais imagens de amostra umas das outras para obter os valores de diferença, e pegar uma soma dos quadrados dos valores de diferença obtidos e, em seguida, pegar uma raiz quadrada para obter o valor de cinza em cada centro de fibra no feixe de fibras na imagem reconstruída.
[0023] A invenção também fornece um dispositivo de imagiologia microscópica, incluindo: uma unidade de emissão de luz, uma unidade de ajuste de fase, unidade de direcionamento, um feixe de fibras contendo uma pluralidade de fibras, uma unidade de detecção e uma unidade de processamento, em que: a unidade de emissão de luz é configurada para emitir uma luz de excitação; a unidade de ajuste de fase é fornecida em uma saída de um percurso ótico da luz de excitação, e é conectada à unidade de processamento, e é configurada para ajustar uma fase da luz de excitação de acordo com uma quantidade de ajuste de fase enviada pela unidade de processamento para obter luzes de excitação em diferentes fases; a unidade de direcionamento é configurada para direcionar a luz de excitação em diferentes fases, de modo que as luzes de excitação direcionadas são focalizadas para um tecido a ser detectado ao longo do feixe de fibras e para direcionar fluorescência em diferentes fases retornadas através do tecido a ser detectado; a unidade de detecção é configurada para coletar fluorescência em diferentes fases para formar uma pluralidade de imagens de amostra; e a unidade de processamento é conectada à unidade de detecção, e é configurada para receber a pluralidade de imagens de amostra, e calcular um valor de cinza em cada centro de fibra no feixe de fibras em uma imagem reconstruída de acordo com um valor de cinza em uma posição central de cada fibra no feixe de fibras determinado na pluralidade de imagens de amostra; realizar uma interpolação espacial usando o valor de cinza em cada centro de fibra para obter valores de cinza de outros pontos de pixel no feixe de fibras na imagem reconstruída, de modo a formar a imagem reconstruída.
[0024] Opcionalmente, a unidade de ajuste de fase inclui: um motor e um gradeamento; o motor é conectado à unidade de processamento e ao gradeamento, respectivamente, e é configurado para arrastar o gradeamento para se mover de acordo com a quantidade de ajuste de fase enviada pela unidade de processamento, de modo que a luz de excitação seja transmitida através do gradeamento para obter uma luz de excitação correspondente à quantidade de ajuste de fase.
[0025] Opcionalmente, o motor inclui: um motor de corrente contínua; e correspondentemente, a unidade de processamento determina um quantidade de ajuste de fase de intervalo igual de acordo com um intervalo de fase predefinido; o motor de corrente contínua recebe a quantidade de ajuste de fase de intervalo igual, e arrasta o gradeamento para se mover por uma distância de intervalo igual dentro de um intervalo de espaçamento de gradeamento para permitir que a unidade de processamento obtenha uma pluralidade de imagens de amostra correspondentes ao intervalo de fase predefinido.
[0026] Opcionalmente, o intervalo de fase predefinido é de 120 graus; e a quantidade de ajuste de fase é 3.
[0027] Opcionalmente, a unidade de emissão de luz inclui: um laser, configurado para emitir a luz de excitação; e inclui ainda um focalizador-expansor de feixe fornecido em uma saída da luz de excitação do laser e é configurado para expandir a luz de excitação e focalizá-la unidimensionalmente para um feixe de linha.
[0028] Opcionalmente, a unidade de direcionamento é um espelho dicroico.
[0029] Opcionalmente, o dispositivo inclui ainda: um filtro; o filtro é disposto entre a unidade de ajuste de fase e a unidade de direcionamento e é configurado para filtrar a luz dispersa.
[0030] Opcionalmente, a unidade de detecção inclui: um CCD de dispositivo de carga acoplada.
[0031] Opcionalmente, o dispositivo inclui ainda: uma lente objetiva incluindo uma pluralidade de lentes; a lente objetiva é disposta entre a unidade de direcionamento e o feixe de fibras, e é configurada para realizar um processo de focalização na luz de excitação direcionada pela unidade de direcionamento.
[0032] O método de reconstrução de imagem, dispositivo e dispositivo de imagiologia microscópica da presente invenção são para formar uma imagem reconstruída por calcular um valor de cinza em cada centro de fibra em um feixe de fibras na imagem reconstruída de acordo com um valor de cinza em uma posição central de cada fibra, determinada em uma ou mais imagens de amostra; e realizar uma interpolação espacial usando o valor de cinza em cada centro de fibra para obter valores de cinza de outros pontos de pixel no feixe de fibras na imagem reconstruída. Este método de reconstrução de imagem apenas calcula um valor de cinza de um ponto de pixel no centro da fibra, e, em seguida, obtém valores de cinza de pontos de pixel de toda a imagem com base na interpolação espacial, reduzindo assim a quantidade de cálculo devido ao cálculo do valor de cinza de cada ponto de pixel, acelerando bastante a velocidade da reconstrução de imagem, e o método é útil para remover o gradeamento e resíduos de grade celular de feixe de fibras na imagem reconstruída e melhora a qualidade de imagem da imagem reconstruída.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0033] A Figura 1 é um fluxograma de um método de reconstrução de imagem da presente invenção de acordo com uma modalidade exemplar; a Figura 2 é uma vista esquemática de um dispositivo de microendoscópio de luz estruturada de acordo com a modalidade mostrada na Figura 1; a Figura 3 é um fluxograma de um método de reconstrução de imagem da presente invenção de acordo com outra modalidade exemplar; a Figura 4 é um diagrama esquemático de uma estrutura triangular de um pixel de fibra de acordo com a modalidade mostrada na Figura 3; a Figura 5 é um diagrama estrutural esquemático de um dispositivo de reconstrução de imagem da presente invenção de acordo com uma modalidade exemplar; a Figura 6 é um diagrama estrutural esquemático de um dispositivo de reconstrução de imagem da presente invenção de acordo com outra modalidade exemplar; a Figura 7 é um diagrama estrutural esquemático de um dispositivo de imagiologia microscópica da presente invenção de acordo com uma modalidade exemplar; e a Figura 8 é um diagrama estrutural esquemático de um dispositivo de imagiologia microscópica da presente invenção de acordo com outra modalidade exemplar.
[0034] Números de referência: unidade de emissão de luz 01, laser 011, focalizador-expansor de feixe 012, a unidade de ajuste de fase 02, o motor 021, gradeamento 022, a unidade de direcionamento 03, feixe de fibras 04, unidade de detecção 05, unidade de processamento 06, filtro 07, lente objetiva 08.
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES
[0035] A fim de tornar os objetos, soluções técnicas e vantagens da presente invenção mais claros, as soluções técnicas nas modalidades da presente invenção serão clara e completamente descritas abaixo com referência aos desenhos anexos nas modalidades da presente invenção. Obviamente, as modalidades descritas são apenas parte das modalidades da presente invenção, não todas as modalidades da presente invenção. Todas as outras modalidades obtidas pelos especialistas na técnica com base nas modalidades da presente invenção sem esforços criativos devem estar dentro do escopo de proteção da presente invenção.
[0036] A Figura 1 é um fluxograma de um método de reconstrução de imagem da presente invenção de acordo com uma modalidade exemplar. Como mostrado na Figura 1, o método de reconstrução de imagem da presente invenção é adequado para reconstruções de todas as imagens capturadas oticamente, e é especialmente adequado para uma reconstrução de imagem com base em luz estruturada. Primeiro, nesta modalidade, o princípio da imagiologia de luz estruturada é explicado brevemente tomando um endoscópio baseado em luz estruturado como exemplo: no dispositivo de microendoscópio baseado em luz estruturado mostrado na Figura 2, uma fonte de luz emitida pelo excitador é modulada por um gradeamento para produzir uma luz sinusoidal, e a luz sinusoidal passa através de um espelho dicroico (isto é, luz com uma frequência específica é transmitida e luz com uma frequência não-específica é refletida) e uma lente objetiva, e excita um tecido manchado (por exemplo, um tecido celular no corpo humano) ao longo do feixe de fibras, e fluorescência após a excitação atinge um dispositivo de carga acoplada (CCD) ao longo do feixe de fibras, a lente objetiva e o espelho dicroico e realiza uma coleção de imagem. O CCD, também chamado sensor de imagem ou controlador de imagem, é um dispositivo semicondutor que pode converter uma imagem ótica em sinais elétricos. A fonte de luz sinusoidal modulada está focada em um determinado plano focal do tecido. Por excitar imagiologia de fluorescência em múltiplas fases (por exemplo, três fases), a fluorescência de fundo fora do plano focal é filtrada usando a fórmula de Neil, para realizar uma imagiologia de seccionamento. A tecnologia de imagiologia de seccionamento é um método de interpretação de inversão de prospecção geofísica que calcula inversamente informações obtidas de acordo com a varredura de raios que usa a CT médica como referência, para reconstruir uma imagem de uma lei de distribuição de parâmetros de ondas elásticas e ondas eletromagnéticas de uma massa rochosa em um intervalo medido e, assim, alcança anomalia geológica delineando.
[0037] A fonte de luz da luz estruturada modulada pelo gradeamento pode ser expressa como:
[0038] Na fórmula acima, m é um contraste de modulação; NAé uma frequência espacial normalizada, o valor v pode ser usado para obter o seccionamento de imagens em diferentes profundidades (profundidade axial); ßé uma ampliação entre um plano de amostra e um plano de grade, ^ é um comprimento de onda, v é uma frequência espacial real, e NA é uma abertura numérica.
[0039] Nesta modalidade, as informações de pixel transmitidas a partir de cada fibra no feixe de fibras na Figura 2 precisam ser determinadas para obter com precisão as informações de fluorescência retornadas após a luz estruturada irradiar o tecido manchado, e uma imagem clara e precisa das informações é formada. Os passos de implementação específicos do método de reconstrução de imagem nesta modalidade incluem: passo 101: calcular um valor de cinza em cada centro de fibra em um feixe de fibras em uma imagem reconstruída de acordo com um valor de cinza em uma posição central de cada fibra, determinada em uma ou mais imagens de amostra.
[0040] Especificamente, o dispositivo de microendoscópio de luz estruturado mostrado na Figura 2, um motor de corrente contínua é acionado para mover o gradeamento para adquirir uma ou mais imagens de amostra. As imagens de amostra contêm as informações de pixel transmitidas por cada fibra no feixe de fibras. Para o feixe de fibras, um feixe de fibras geralmente inclui quase 30.000 fibras (a diferença no número pode chegar a vários milhares). As informações de pixel são transmitidas em cada uma das fibras, de modo que o feixe de fibras também pode ser chamado de um multi-sensor. Imagiologia de fibras geralmente mostra uma imagem em uma forma celular hexagonal, e o diâmetro de cada fibra é de preferência de 5 a 6 pixels. Nas mais imagens de amostra, a posição central de cada fibra é determinada, e o valor de cinza do ponto de pixel em cada posição central é obtido. O método para determinar o valor de cinza na posição central pode ser obtido usando a fórmula de raiz quadrada média descrita acima, ou seja, um valor médio de valor de cinza dos valores de cinza na mesma posição central nas mais imagens de amostra é obtido, e o valor médio de valor de cinza calculado é usado como o valor de cinza no centro de fibra na imagem reconstruída e, em seguida, o valor de cinza em cada centro de fibra no feixe de fibras na imagem reconstruída é obtido.
[0041] Passo 102: realizar uma interpolação espacial usando o valor de cinza no centro de fibra para obter valores de cinza de outros pontos de pixel no feixe de fibras na imagem reconstruída, de modo a formar a imagem reconstruída.
[0042] Especificamente, a posição central de cada fibra é usada como referência para encontrar uma relação linear entre os outros pontos de pixel e o ponto de pixel na posição central em cada fibra, de modo que os pesos de interpolação de todos os pontos de pixel em relação ao ponto de pixel na posição central em cada fibra pode ser determinado, isto é, pesos dos outros pontos de pixel em relação ao ponto de pixel na posição central em cada fibra. Portanto, com base no peso de interpolação entre cada ponto de pixel e o centro de fibra, a interpolação espacial é realizada utilizando o valor de cinza no centro de fibra, para obter os valores de cinza dos outros pontos de pixel no feixe de fibras na imagem reconstruída, e a imagem reconstruída é formada.
[0043] O método de reconstrução de imagem desta modalidade forma a imagem reconstruída por calcular o valor de cinza em cada centro de fibra no feixe de fibras na imagem reconstruída de acordo com o valor de cinza em uma posição central de cada fibra, determinada em uma ou mais amostras imagens; realizar a interpolação espacial usando o valor de cinza em cada centro de fibra para obter os valores de cinza de outros pontos de pixel no feixe de fibras na imagem reconstruída. Este método de reconstrução de imagem apenas calcula o valor de cinza do ponto de pixel na posição de centro de fibra, e em seguida obtém os valores de cinza dos pontos de pixel de toda a imagem com base na interpolação espacial, reduzindo assim a quantidade de cálculo devido ao cálculo do valor de cinza de cada ponto de pixel, acelerando bastante a velocidade de reconstrução de imagem, e o método é útil para remover o gradeamento e resíduos de grade celular de feixe de fibras na imagem reconstruída e melhorar a qualidade de imagiologia da imagem reconstruída.
[0044] A Figura 3 é um fluxograma de um método de reconstrução de imagem da presente invenção de acordo com outra modalidade exemplar. Como mostrado na Figura 3, o método de reconstrução de imagem de acordo com esta modalidade inclui: passo 301: adquirir uma imagem original de um feixe de fibras uniforme fluorescente.
[0045] Passo 302: determinar um ponto de pixel alvo com um valor de pixel superior a valores de pixel circundantes na imagem original, e determinar o ponto de pixel alvo como uma posição central de cada fibra no feixe de fibras.
[0046] Especificamente, antes da reconstrução de imagem, uma imagem com uma fluorescência uniforme pode ser obtida, e a imagem com fluorescência uniforme é usada para localizar com precisão as fibras. Para o feixe de fibras, um feixe de fibras geralmente inclui quase 30.000 fibras (a diferença no número pode chegar a vários milhares). Informações de pixel são transmitidas em cada uma das fibras, de modo que o feixe de fibras também pode ser chamado de um multi-sensor. A imagiologia de fibras geralmente mostra uma imagem em uma forma celular hexagonal, e o diâmetro de cada fibra é de preferência de 5 a 6 pixels. Para reduzir a interferência mútua entre fibras, as fibras são dispostas de forma irregular no espaço, em vez de alinhadas em linhas ou colunas. A posição central de fibra nesta modalidade refere- se ao ponto mais brilhante no centro de fibra. O chamado ponto mais brilhante significa um ponto de pixel alvo tendo um valor de pixel determinado como sendo mais alto do que os valores de pixel circundantes na imagem original, e o ponto de pixel alvo é determinado como o centro de fibra de cada fibra no feixe de fibras; outros pontos de pixel em cada fibra são localizados usando as coordenadas do ponto mais brilhante no centro como coordenadas da fibra. Para remover a grade, ou seja, a célula hexagonal da fibra, o valor de cinza no centro de fibra precisa ser utilizado para interpolação espacial para obter os valores de cinza de outros pontos de pixel em todo o feixe de fibras. Geralmente, após o gradeamento ser instalado, a imagem de localização capturada, ou seja, a imagem original terá o gradeamento. Portanto, é possível fotografar após remover o gradeamento, para obter uma imagem original de um feixe de fibras uniforme fluorescente; opcionalmente, uma pluralidade de imagens de feixe de fibras espaçadas em um tamanho de passo predefinido também pode ser coletada dentro de um intervalo de gradeamento; uma imagem média da pluralidade de imagens de feixe de fibras é obtida para formar a imagem original do feixe de fibras uniforme fluorescente. Isto é, o motor de corrente contínua na Figura 2 move uniformemente vários mesmos deslocamentos dentro de um intervalo de espaçamento de gradeamento e, em seguida, a imagem média coletada é tirada. Os especialistas na técnica podem autodeterminar um método para a obtenção de uma imagem original do feixe de fibras uniforme fluorescente, o que não é especificamente limitado nesta modalidade.
[0047] Passo 303: calcular um valor de cinza em cada centro de fibra no feixe de fibras na imagem reconstruída de acordo com um valor de cinza em uma posição central de cada fibra, determinada em uma pluralidade de imagens de amostra.
[0048] Onde a imagem de amostra pode ser obtida por mover N-1 tempos dentro de um intervalo de gradeamento de acordo com um intervalo de fase predefinido, para obter N imagens de amostra incluindo uma fase inicial, e mover pelo intervalo de fase predefinido em relação à fase inicial em cada tempo. Por exemplo, um gradeamento é instalado, e o gradeamento é arrastado por um motor para se mover de modo a obter N imagens de amostra do feixe de fibras. Por exemplo, quando a começar a coletar as imagens de amostra, uma imagem de amostra é feita em uma posição inicial do motor; então o motor é movido para outra posição e outra imagem de amostra é tirada; o motor é movido novamente e ainda outra imagem é tirada, obtendo assim N imagens de amostra. Para garantir a precisão das imagens de amostra obtidas, o motor pode ser girado no sentido horário para várias posições para obter as N imagens de amostra acima. Depois de esperar por um período de tempo, o motor é movido no sentido anti-horário para obter mais N imagens de amostra. Isso pode reconstruir duas imagens de luz estruturadas, e a precisão da imagem reconstruída pode ser garantida por comparação. De preferência, o intervalo de fase predefinido é de 120 graus, e N = 3; correspondentemente, o motor arrasta o gradeamento para se mover horizontalmente, e o limiar de intervalo de fase predefinido para cada movimento é 1/3 do espaçamento de gradeamento. Antes de coletar, a câmera captura uma imagem na posição inicial onde o motor se move, em seguida, o motor se move, a câmera captura uma outra imagem, o motor ainda se move, e a câmera captura ainda uma outra imagem, obtendo, assim, imagens de amostra de três fases, então uma imagem é reconstruída; então para manter um período consistente, aguarde um período de tempo; continue a realizar captura em uma direção de movimento oposta... dessa maneira, duas imagens de luz estruturadas podem ser reconstruídas depois que o motor se move para frente e para trás uma vez. As três imagens de amostra podem ser imagem de amostra de fase de 0 graus I1 (fase inicial), imagem de amostra de fase de 120 graus I2 (mover por um limiar de intervalo de fase predefinido) e imagem de amostra de fase de 240 graus I3 (mover por dois limiares de intervalo de fase predefinidos). Nas imagens de amostra de três fases, de acordo com posições dos centros de fibra, valores de cinza nos centros de fibra das imagens de amostra de três fases são recuperados, em seguida, um valor de cinza G1 do centro de fibra da imagem de amostra de fase de 0 graus I1, um valor de cinza G2 do centro de fibra da imagem de amostra de fase 120 graus I2, e um valor de cinza G3 do centro de fibra da imagem de amostra de fase 240 graus I3 são obtidos. Opcionalmente, o cálculo de um valor de cinza em cada centro de fibra no feixe de fibras na imagem reconstruída pode ser realizado por subtrair o valor de cinza em uma posição central de cada fibra na pluralidade de imagens de amostra umas das outras para obter valores de diferença, e então tomar uma soma de quadrados dos valores de diferença obtidos e, em seguida, pegar uma raiz quadrada para obter o valor de cinza em cada centro de fibra no feixe de fibras na imagem reconstruída. Por exemplo, com base na fórmula de Neil, diferenças entre três valores de cinza centrais nas três imagens de amostra são obtidas e, em seguida, os valores de diferença são elevados ao quadrado, e as diferenças ao quadrado são adicionadas e, em seguida, uma raiz quadrada é obtida, obtendo-se assim o valor de cinza em cada centro de fibra na imagem reconstruída.
[0049] No entanto, para a fórmula de Neil acima, a desvantagem reside em que quando as imagens de amostra são supersaturadas, os valores de cinza centrais sendo subtraídos uns dos outros irão fazer com que o valor de cinza calculado no ponto central seja um ponto preto com um nível de cinza muito pequeno. Isso resultará em uma área preta na imagem reconstruída, impossibilitando capturar imagem das células claramente. Para evitar o problema de imagens pouco claras causadas pela saturação de imagem, uma correção de saturação pode ser aplicada ao valor de cinza no ponto de fibra central. Dessa maneira, a imagem reconstruída pode ter um bom efeito de seccionamento.
[0050] Opcionalmente, após determinar o valor de cinza em uma posição central de cada fibra em uma ou mais imagens de amostra, um passo de realizar julgamento de saturação no valor de cinza na posição central de cada fibra pode ser adicionado. Isto é, se houver uma fibra cuja posição central tem um valor de cinza excedendo um limiar de saturação predefinido nas imagens da amostra, determinar que a fibra excedendo ao limiar de saturação predefinido é uma fibra a ser corrigida; corrigir o valor de cinza na posição central da fibra a ser corrigida para o limiar de saturação predefinido na imagem reconstruída, e de acordo com o valor de cinza na posição central de cada fibra, determinada nas imagens de amostra após a correção, realizar o passo de calcular o valor de cinza em cada centro de fibra no feixe de fibras na imagem reconstruída; se não há fibra cuja posição central tenha um valor de cinza que exceda o limiar de saturação predefinido nas imagens de amostra, realizar o passo de calcular um valor de cinza em cada centro de fibra no feixe de fibras na imagem reconstruída de acordo com o valor de cinza na posição central de cada fibra, determinada nas imagens de amostra.
[0051] O limiar de saturação predefinido pode ser determinado de acordo com o desempenho do CCD. Por exemplo, se os três valores de cinza, o valor de cinza G1 do centro de fibra da imagem de amostra de fase de 0 graus I1, o valor de cinza G2 do centro de fibra da imagem de amostra de fase 120 graus I2, e o valor de cinza G3 do centro de fibra da imagem de amostra de fase 240 graus I3, são maiores do que 4095 (4095 corresponde a um valor máximo de uma imagem de 12 bits, significando que o CCD está saturado) é determinado, e, em seguida, em vez de usar a fórmula de Neil acima G = Ay(G - G)2+(G - G)2 +(G - G)2 para calcular o valor de cinza no ponto central na imagem reconstruída, o limiar de saturação predefinido de 4095 é utilizado diretamente como o valor de cinza no ponto central. Este processamento evita um fenômeno que preto e branco das imagens da amostra e a imagem de luz estruturada reconstruída são visualmente opostos. No entanto, este processamento é um remédio de último recurso. Para os especialistas na técnica, o problema da saturação de imagem ao coletar imagens de amostra deve ser evitado o máximo possível. Por exemplo, medidas, tais como evitar tempos de exposição excessivamente longos e ganho excessivo de parâmetros de câmara, evitando muita mancha fluorescente em uma amostra, e evitando luz laser excessivamente forte emitida pelo laser, podem ser adotadas.
[0052] Da mesma forma, se houver uma fibra cuja posição central tenha um valor de cinza que exceda um limiar de saturação predefinido nas imagens da amostra, é determinado que a fibra excedendo o limiar de saturação predefinido é uma fibra a ser corrigida; o valor de cinza na posição central da fibra a ser corrigida é corrigido para o limiar de saturação predefinido na imagem reconstruída. Isto quer dizer que, se um valor calculado deexceder o limiar de saturação predefinido, a fibra é determinada como a fibra a ser corrigida, e o limiar de saturação predefinido é também usado como o valor de cinza na posição central da fibra, assim alcançando correção de saturação da imagem de amostra.
[0053] Passo 304: determinar um peso de interpolação entre cada ponto de pixel no feixe de fibras e a posição central de cada fibra de acordo com a posição central de cada fibra.
[0054] Especificamente, como descrito acima, ambas de uma imagem de amostra e uma imagem original são imagens óticas de um feixe de fibras da mesma estrutura. Consequentemente, de acordo com a posição central de cada fibra, determinada na imagem original, uma posição central de uma fibra correspondente à imagem de amostra pode ser encontrada, e o valor de cinza neste ponto central pode ser lido. Cada fibra em N imagens de amostra está localizada e seu valor de cinza é obtido. Portanto, cada fibra corresponde aos valores de cinza nas N posições centrais. Com base em um algoritmo predefinido (como a fórmula de Neil de raiz quadrada média, conforme descrito acima), é obtido o valor médio de valor de cinza dos valores de cinza nas N posições centrais, e o valor médio de valor de cinza calculado é usado como o valor de cinza no centro de fibra na imagem reconstruída.
[0055] Para o peso de interpolação entre cada ponto de pixel no feixe de fibras e a posição central de cada fibra, pode ser determinado através da formação de uma pluralidade de estruturas triangulares usando a posição central de cada fibra e posições centrais de fibras adjacentes como vértices; e determinar um peso de interpolação entre um ponto de pixel em cada estrutura de triângulo e a posição central de cada fibra de acordo com a estrutura de triângulo.
[0056] Especificamente, as coordenadas de centro de fibra podem ser obtidas de acordo com um método de um máximo regional, isto é, como mostrado na Figura 4, uma posição central de uma fibra A é usada como um vértice, e as três posições centrais da fibra A e das fibras adjacentes B e C formam um triângulo, de modo que um intervalo de todo o feixe de fibras é dividido em vários triângulos. A relação de interpolação entre pixels e fibras é estabelecida através desses triângulos. Porque o feixe de fibras é aproximadamente hexagonal com uma distribuição irregular, e fibras adjacentes não têm uma relação de alinhamento em coordenadas horizontais ou verticais, um pixel intermediário não pode ser interpolado por quatro vértices regulares, como uma interpolação bilinear convencional. No entanto, usando essa estrutura triangular, o peso de interpolação entre o ponto de pixel em cada estrutura triangular e a posição central de cada fibra também pode ser determinado.
[0057] Passo 305: realizar uma interpolação espacial usando o valor de cinza em cada centro de fibra para obter valores de cinza de outros pontos de pixel no feixe de fibras na imagem reconstruída, de modo a formar a imagem reconstruída.
[0058] Especificamente, após a aquisição da imagem original do feixe de fibras uniforme fluorescente, as posições centrais de todas as fibras contidas no feixe de fibras são determinadas na imagem original, ou seja, as coordenadas de posição de um ponto de pixel mais brilhante em cada fibra. A posição central de cada fibra é usada como referência para encontrar uma relação linear entre outros pontos de pixel em cada fibra e o ponto de pixel na posição central, de modo que os pesos de interpolação de todos os pontos de pixel em cada fibra em relação ao ponto de pixel na posição central são determinados, ou seja, pesos de outros pontos de pixel em cada fibra em relação ao ponto de pixel na posição central. A reconstrução subsequente das imagens de amostra obtidas por irradiar um tecido com uma luz estruturada pode ser baseada nos pesos lineares calculados antecipadamente e multiplicados pelos valores de cinza das fibras durante a reconstrução para obter os valores de cinza dos pixels a serem interpolados para formar uma imagem reconstruída.
[0059] O método de reconstrução de imagem desta modalidade obtém a reconstrução de captura de imagem de luz estruturada por meio de um posicionamento de fibra no espaço de pixel baseado em triângulo, onde apenas os pixel dos pontos centrais das fibras são calculados usando a fórmula de Neil, e então toda a imagem de luz estruturada é reconstruída por interpolação. O tempo de cálculo é grandemente salvo, e a estrutura celular das fibras pode ser removida. Quando as diferenças de fase entre N imagens de amostra, por exemplo, três imagens de amostra, são exatamente 120 graus, traços do gradeamento também estão ausentes. Portanto, o método de reconstrução de imagem da presente invenção pode reduzir bastante a quantidade de cálculo devido ao cálculo do valor de cinza de cada ponto de pixel, acelerar bastante a velocidade de reconstrução de imagem, e também o método é útil para remover o gradeamento e resíduos de grade celular de feixe de fibras na imagem reconstruída e melhorar a qualidade de imagiologia da imagem reconstruída.
[0060] A Figura 5 é um diagrama estrutural esquemático de um dispositivo de reconstrução de imagem da presente invenção de acordo com uma modalidade exemplar. Como mostrado na Figura 5, o dispositivo de reconstrução de imagem de acordo com esta modalidade inclui: um módulo de cálculo 1, configurado para calcular um valor de cinza em cada centro de fibra em um feixe de fibras em uma imagem reconstruída de acordo com um valor de cinza em uma posição central de cada fibra, determinada em uma ou mais imagens de amostra; um módulo de formação 2, configurado para realizar uma interpolação espacial usando o valor de cinza em cada centro de fibra para obter valores de cinza de outros pontos de pixel no feixe de fibras na imagem reconstruída para formar a imagem reconstruída.
[0061] Esta modalidade pode ser usada para implementar a modalidade mostrada na Figura 1, e os princípios de implementação das duas modalidades são semelhantes e os detalhes não são descritos aqui novamente.
[0062] No dispositivo de reconstrução de imagem da presente modalidade, a imagem reconstruída é formada por calcular um valor de cinza em cada centro de fibra em um feixe de fibras em uma imagem reconstruída de acordo com um valor de cinza em uma posição central de cada fibra, determinada em uma pluralidade de imagens de amostra; realizar uma interpolação espacial usando o valor de cinza em cada centro de fibra para obter valores de cinza de outros pontos de pixel no feixe de fibras na imagem reconstruída. Este método de reconstrução de imagem apenas calcula valores de cinza de pontos de pixel de posições centrais de fibras, e, em seguida, obtém valor de cinza de pontos de pixel de toda a imagem com base em uma interpolação espacial, reduzindo assim a quantidade de cálculo devido a calcular o valor de cinza de cada ponto de pixel, acelerando bastante a velocidade da reconstrução de imagem, e o método é útil para remover o gradeamento e resíduos de grade celular de feixe de fibras na imagem reconstruída e melhorar a qualidade de imagiologia da imagem reconstruída.
[0063] A Figura 6 é um diagrama estrutural esquemático de um dispositivo de reconstrução de imagem da presente invenção de acordo com outra modalidade exemplar. Como mostrado na Figura 6, com base na modalidade acima, o dispositivo de reconstrução de imagem nesta modalidade inclui ainda: um primeiro módulo de aquisição 3, configurado para adquirir uma imagem original de um feixe de fibras uniforme fluorescente; um primeiro módulo de determinação 4, configurado para determinar um ponto de pixel alvo com um valor de pixel maior que os valores de pixel circundantes na imagem original, e determinar o ponto de pixel alvo como a posição central de cada fibra no feixe de fibras.
[0064] Opcionalmente, o primeiro módulo de aquisição 3 inclui: um submódulo de coleta 31, configurado para coletar uma pluralidade de imagens de feixe de fibras espaçadas em um tamanho de passo predefinido dentro de um intervalo de gradeamento; um submódulo de formação 32, configurado para obter uma imagem média da pluralidade de imagens de feixe de fibras para formar uma imagem original do feixe de fibras uniforme fluorescente.
[0065] Opcionalmente, o dispositivo inclui ainda: um segundo módulo de determinação 5, configurado para determinar um peso de interpolação entre cada ponto de pixel no feixe de fibras e a posição central de cada fibra de acordo com a posição central de cada fibra.
[0066] Opcionalmente, o dispositivo inclui ainda: um terceiro módulo de determinação 6, configurado para formar uma pluralidade de estruturas triangulares usando a posição central de cada fibra e posições centrais de fibras adjacentes como vértices, e determinar um peso de interpolação entre um pixel em cada estrutura de triângulo e a posição central de cada fibra de acordo com as estruturas de triângulo.
[0067] Opcionalmente, o dispositivo inclui ainda: um segundo módulo de aquisição 7, configurado para mover N- 1 tempos dentro de um intervalo de gradeamento de acordo com um intervalo de fase predefinido para obter N imagens de amostra incluindo uma fase inicial, e mover pelo intervalo de fase predefinido em relação à fase inicial em cada tempo.
[0068] Opcionalmente, o intervalo de fase predefinido é 120 graus; e N = 3.
[0069] Opcionalmente, o dispositivo inclui ainda: um módulo de julgamento 8, configurado para realizar um julgamento de saturação no valor de cinza em uma posição central de cada fibra; um primeiro módulo de processamento 9, configurado para: quando houver uma fibra cuja posição central tenha um valor de cinza que exceda um limiar de saturação predefinido nas imagens de amostra, determinar que a fibra excedendo o limiar de saturação predefinido é uma fibra a ser corrigida; corrigir o valor de cinza na posição central da fibra a ser corrigida para o limiar de saturação predefinido na imagem reconstruída e, de acordo com o valor de cinza em uma posição central de cada fibra, determinada nas imagens de amostra após a correção, realizar o passo de calcular o valor de cinza em cada centro de fibra no feixe de fibras na imagem reconstruída; e um segundo módulo de processamento 10, configurado para: quando não houver fibra cuja posição central tenha um valor de cinza que exceda o limiar de saturação predefinido nas imagens de amostra, realizar o passo de cálculo do valor de cinza em cada centro de fibra no feixe de fibras na imagem reconstruída de acordo com o valor de cinza em uma posição central de cada fibra, determinada nas imagens de amostra.
[0070] Opcionalmente, o módulo de cálculo 1 é configurado especificamente para subtrair o valor de cinza em uma posição central de cada fibra em uma pluralidade de imagens de amostra umas das outras para obter valores de diferença, e pegar uma soma de quadrados dos valores de diferença obtidos e, em seguida, pegar uma raiz quadrada para obter o valor de cinza em cada centro de fibra no feixe de fibras na imagem reconstruída.
[0071] Esta modalidade pode ser usada para implementar a modalidade mostrada na Figura 3, e os princípios de implementação das duas modalidades são semelhantes e os detalhes não são descritos aqui novamente.
[0072] A Figura 7 é um diagrama estrutural esquemático de um dispositivo de imagiologia microscópica da presente invenção de acordo com uma modalidade exemplar. Como mostrado na Figura 7, esta modalidade fornece um dispositivo de imagiologia microscópica incluindo uma unidade de emissão de luz 01, uma unidade de ajuste de fase 02, uma unidade de direcionamento 03, um feixe de fibras 04 contendo uma pluralidade de fibras, uma unidade de detecção 05 e uma unidade de processamento 06, em que: a unidade de emissão de luz 01 é configurada para emitir uma luz de excitação; a unidade de ajuste de fase 02 é fornecida em uma saída de um percurso ótico da luz de excitação, e é conectada à unidade de processamento 06, e é configurada para ajustar a fase da luz de excitação de acordo com uma quantidade de ajuste de fase enviada pela unidade de processamento 06 para obter luzes de excitação em diferentes fases; a unidade de direcionamento 03 é configurada para direcionar as luzes de excitação em diferentes fases, de modo que as luzes de excitação direcionadas são focadas em um tecido a ser detectado ao longo do feixe de fibras 04; e para direcionar fluorescência em diferentes fases retornadas através do tecido a ser detectado; a unidade de detecção 05 é configurada para coletar fluorescência em diferentes fases para formar uma pluralidade de imagens de amostra; e a unidade de processamento 06 é conectada à unidade de detecção 05 e é configurada para receber a pluralidade de imagens de amostra, e calcular um valor de cinza em cada centro de fibra no feixe de fibras na imagem reconstruída de acordo com um valor de cinza em uma posição central de cada fibra no feixe de fibras determinado na pluralidade de imagens de amostra; realizar uma interpolação espacial usando o valor de cinza em cada centro de fibra para obter valores de cinza de outros pontos de pixel no feixe de fibras na imagem reconstruída para formar a imagem reconstruída.
[0073] Especificamente, a luz de excitação emitida pela unidade de emissão de luz 01 passa através da unidade de direcionamento 03 (isto é, luz com uma frequência específica é transmitida e luz com uma frequência não específica é refletida), e excita um tecido manchado (por exemplo, um tecido celular no corpo humano) ao longo do feixe de fibras 04, a fluorescência após excitação atinge a unidade de detecção 05 ao longo do feixe de fibras e a unidade de direcionamento 03, e realiza uma coleção de imagens. A unidade de detecção 05 pode ser um dispositivo de carga acoplada (CCD), também chamado sensor de imagem ou controlador de imagem, e é um dispositivo semicondutor que pode converter uma imagem ótica em sinais elétricos. A luz de excitação emitida pela unidade de emissão de luz 01 é focada em um determinado plano focal do tecido, e a unidade de ajuste de fase 02 ajusta a fase da luz de excitação de acordo com a quantidade de ajuste de fase enviada pela unidade de processamento 06 para obter luzes de excitação em diferentes fases; a unidade de processamento 06 excita a fluorescência para imagiologia em múltiplas fases (por exemplo, três fases), a fórmula de Neil é usada para filtrar a fluorescência de fundo fora do plano focal para realizar a imagiologia de seccionamento. A tecnologia de imagiologia de seccionamento é um método de interpretação de inversão de prospecção geofísica que calcula inversamente as informações obtidas de acordo com a varredura de raios que usa a tomografia computadorizada médica como referência, para reconstruir uma imagem de uma lei de distribuição de parâmetros de ondas elásticas e ondas eletromagnéticas de uma massa de rocha em um intervalo medido e, assim, alcançar anomalia geológica delineando. Especificamente, a unidade de processamento 06 calcula um valor de cinza em cada centro de fibra no feixe de fibras na imagem reconstruída de acordo com um valor de cinza em uma posição central de cada fibra no feixe de fibras determinado em uma pluralidade de imagens de amostra em múltiplas fases; realiza uma interpolação espacial usando o valor de cinza em cada centro de fibra para obter valores de cinza de outros pontos de pixel no feixe de fibras na imagem reconstruída, formando a imagem reconstruída.
[0074] O dispositivo de imagiologia microscópica desta modalidade inclui uma unidade de emissão de luz, uma unidade de ajuste de fase, uma unidade de direcionamento, um feixe de fibras incluindo uma pluralidade de fibras, uma unidade de detecção e uma unidade de processamento, onde a unidade de emissão de luz é configurada emitir uma luz de excitação; a unidade de ajuste de fase é fornecida na saída de um caminho ótico da luz de excitação e é conectada à unidade de processamento e é configurada para ajustar a fase da luz de excitação de acordo com uma quantidade de ajuste de fase enviada pela unidade de processamento para obter luzes de excitação em diferentes fases; a unidade de direcionamento é configurada para direcionar a luz de excitação, em diferentes fases, de modo que as luzes de excitação direcionada são focadas para um tecido a ser detectado ao longo do feixe de fibras; e direcionar a fluorescência em diferentes fases retornadas através do tecido a ser detectado; a unidade de detecção é configurada para coletar fluorescência em diferentes fases para formar uma pluralidade de imagens de amostra; a unidade de processamento é conectada à unidade de detecção, e é configurada para receber a pluralidade de imagens de amostra, e calcular um valor de cinza em cada centro de fibra no feixe de fibras na imagem reconstruída de acordo com um valor de cinza em uma posição central de cada fibra do feixe de fibras determinado na pluralidade de imagens de amostra; realizar uma interpolação espacial usando o valor de cinza no centro de fibra para obter valores de cinza de outros pontos de pixel no feixe de fibras na imagem reconstruída para formar a imagem reconstruída. A unidade de ajuste de fase ajusta a fase da luz de excitação de acordo com a quantidade de ajuste de fase enviada pela unidade de processamento, de modo que a unidade de processamento possa obter múltiplas imagens de amostra nas fases requeridas. Consequentemente, a qualidade de imagiologia da imagem reconstruída obtida após o processamento das múltiplas imagens de amostra pode ser melhorada. Adicionalmente, uso do dispositivo pode reduzir a quantidade de cálculo para os valores de cinza de pontos de pixels na imagem reconstruída, aumentando a taxa de reconstrução de imagem.
[0075] A Figura 8 é um diagrama estrutural esquemático de um dispositivo de imagiologia microscópica da presente invenção de acordo com outra modalidade exemplar. Como mostrado na Figura 8, com base na modalidade acima, a unidade de ajuste de fase 02 inclui: um motor 021 e um gradeamento 022; o motor 021 é conectado à unidade de processamento 06 e ao gradeamento 022, respectivamente, e é configurado para arrastar o gradeamento 022 para se mover de acordo com a quantidade de ajuste de fase enviada pela unidade de processamento 06, para que a luz de excitação seja transmitida através do gradeamento 022 para obter uma luz de excitação correspondente à quantidade de ajuste de fase.
[0076] Opcionalmente, o motor 021 inclui: um motor de corrente contínua; a unidade de processamento 06 determina uma quantidade de ajuste de fase de intervalo igual de acordo com um intervalo de fase predefinido; um motor de corrente contínua recebe a quantidade de ajuste de fase de intervalo igual e arrasta o gradeamento 022 para se mover por uma distância de intervalo igual dentro de um intervalo de espaçamento de gradeamento para permitir que a unidade de processamento 06 obtenha uma pluralidade de imagens de amostra correspondentes ao intervalo de fase predefinido.
[0077] Especificamente, a unidade de processamento 06 aciona o motor de corrente contínua para arrastar o gradeamento 022 para se mover, de modo a adquirir uma pluralidade de imagens de amostra. As imagens de amostra contêm informações de pixel transmitidas por cada fibra no feixe de fibras 04. Para o feixe de fibras 04, um feixe de fibras 04 inclui geralmente quase 30.000 fibras (a diferença no número pode chegar a vários milhares). As informações de pixel são transmitidas em cada fibra, assim o feixe de fibras 04 também pode ser chamado de um multi-sensor. Um diagrama esquemático da imagiologia de fibra é mostrado na Figura 4. A imagiologia de fibra geralmente mostra uma imagem em uma forma celular hexagonal, e o diâmetro de cada fibra é de preferência de 5 a 6 pixels. Na pluralidade de imagens de amostra, a posição central de cada fibra é determinada, e um valor de cinza de um ponto de pixel em cada posição central é obtida. Um método para determinar um valor de cinza em uma posição central pode ser usar a fórmula de raiz média quadrada, ou seja, um valor médio de valor de cinza dos valores de cinza na mesma posição central em uma pluralidade de imagens de amostra é obtido, e o valor médio de valor de cinza calculado é usado como o valor de cinza neste centro de fibra na imagem reconstruída, e, em seguida, o valor de cinza em cada centro de fibra no feixe de fibras 04 na imagem reconstruída é obtido.
[0078] Opcionalmente, o intervalo de fase predefinido é 120 graus; e a quantidade de ajuste de fase é 3.
[0079] Por exemplo, um gradeamento 022 é instalado, e o gradeamento 022 é arrastado por um motor 021 para mover de modo a obter N imagens de amostra do feixe de fibras. Por exemplo, antes de começar a coletar as imagens de amostra, uma imagem de amostra é tirada em uma posição inicial do motor 021; então o motor 021 é movido para outra posição e outra imagem de amostra é tirada; o motor 021 é movido novamente e ainda outra imagem é tirada, obtendo assim N imagens de amostra. A fim de garantir a precisão das imagens de amostra obtidas, o motor 021 pode ser girado no sentido horário para múltiplas posições para obter as N imagens de amostra acima. Depois de esperar por um período de tempo, o motor 021 é movido no sentido anti-horário para obter mais N imagens de amostra. Isso pode reconstruir duas imagens de luz estruturadas, e a precisão da imagem reconstruída pode ser garantida por comparação. No caso onde o intervalo de fase predefinido é 120 graus, e a quantidade de ajuste de fase é 3 (ou seja, N = 3), o motor 021 arrasta o gradeamento para se mover horizontalmente e o limiar de intervalo de fase predefinido para cada movimento é 1/3 do espaçamento de gradeamento 022. Antes de coletar, a câmera captura uma imagem na posição inicial, onde o motor 021 se move, então o motor 021 se move, a câmera captura outra imagem, o motor 021 se move adicionalmente, e a câmera captura ainda uma outra imagem, obtendo assim imagens de amostra de três fases e, em seguida, uma imagem é reconstruída; então, para manter um período consistente, aguarda um período de tempo; continua a capturar em uma direção de movimento oposta... dessa maneira, duas imagens de luz estruturadas podem ser reconstruídas depois que o motor 21 se mover para frente e para trás uma vez. As três imagens de amostra podem ser imagem de amostra de fase de 0 graus I1 (fase inicial), imagem de amostra de fase de 120 graus I2 (mover por um limiar de intervalo de fase predefinido), e imagem de amostra de fase de 240 graus I3 (mover por dois limiares de intervalo de fase predefinidos). Nas imagens de amostra de três fases, de acordo com posições nos centros de fibra, os valores de cinza nos centros de fibra das imagens de amostra de três fases são recuperados, em seguida, um valor de cinza G1 do centro de fibra da imagem de amostra de fase de 0 graus I1, um valor de cinza G2 do centro de fibra da imagem de amostra de fase 120 graus I2, e um valor de cinza G3 do centro de fibra da imagem de amostra de fase 240 graus I3 são obtidos.
[0080] Opcionalmente, a unidade de emissão de luz 01 inclui: um laser 011, configurado para emitir uma luz de excitação; e inclui ainda um expansor-focalizador de feixe 012, fornecido em uma saída da luz de excitação do laser 011 e é configurado para expandir a luz de excitação e unidimensionalmente focalizá-la para um feixe de linha.
[0081] O laser 011 é configurado para emitir a luz de excitação. Pode ser um laser para emitir laser colimado com um comprimento de onda específico. O comprimento de onda específico pode estar no intervalo de 20 nm-2000 nm. A luz do laser nesse intervalo de comprimento de onda pode excitar um amplo intervalo de fluoróforos. O laser 011 pode ser um laser de poço quântico, um laser de estado sólido, um laser de gás (como um laser de íons de argônio), ou um diodo de laser. O expansor-focalizador de feixe 012 é fornecido na saída da luz de excitação do laser 011, e é configurado para expandir a luz de excitação e focalizá-la unidimensionalmente para um feixe de linha. Pode incluir uma lente de expansão de feixe e uma lente cilíndrica. A lente de expansão de feixe é configurada para expandir o feixe colimado emitido pelo laser 011 para alterar um diâmetro do feixe colimado; e a lente cilíndrica unidimensional foca o feixe expandido para um feixe linear e transmite-a para a unidade de direcionamento 03.
[0082] Opcionalmente, a unidade de direcionamento 03 é um espelho dicroico ou um dicroscópio. Pode ter um intervalo de comprimento de onda de 40 nm-2200nm, e pode realizar a transmissão de uma luz a uma frequência específica e reflexão de uma luz a uma frequência não específica.
[0083] Opcionalmente, o dispositivo inclui ainda: um filtro 07; o filtro 07 está disposto entre a unidade de ajuste de fase 02 e a unidade de direcionamento 03, e é configurado para filtrar para fora a luz dispersa para melhorar a qualidade de imagiologia das imagens da amostra e, em seguida, melhorar a qualidade de imagiologia da imagem reconstruída.
[0084] Opcionalmente, a unidade de detecção 05 inclui: um dispositivo de carga acoplada CCD. A unidade de detecção 05 pode ser uma unidade de detecção de matriz linear ou uma unidade de detecção de matriz plana. Por exemplo, uma câmara de matriz linear de CCD (dispositivo de carga acoplada) ou uma câmara de matriz linear de CMOS (Semicondutor de Óxido de Metal Complementar), etc. A velocidade de imagiologia da unidade de detecção de matriz linear está no intervalo de dezenas de quadros a dezenas de milhões de quadros.
[0085] Opcionalmente, o dispositivo inclui ainda: uma lente objetiva 08 incluindo uma pluralidade de lentes; a lente objetiva 08 é disposta entre a unidade de direcionamento 03 e o feixe de fibras 04 e é configurada para realizar processo de focalização na luz de excitação direcionada pela unidade de direcionamento 03.
[0086] O dispositivo de imagiologia microscópica pode ser usado para implementar o método de reconstrução de imagem em qualquer uma das modalidades de método mostradas na Figura 1 e Figura 3, e os princípios de implementação delas são semelhantes e os detalhes não são descritos aqui novamente.
[0087] Os especialistas na técnica apreciarão que a totalidade ou parte dos passos de implementar várias modalidades do método descrito acima pode ser realizada por hardware associado com as instruções de programa. O programa acima mencionado pode ser armazenado em um meio de armazenamento legível por computador. O programa, quando executado, executa os passos incluídos nas modalidades de método anteriores; e o meio de armazenamento anterior inclui vários meios que podem armazenar códigos de programa, como ROM, RAM, disco magnético ou disco compacto.
[0088] Finalmente, deve ser notado que as modalidades acima são meramente ilustrativas das soluções técnicas da presente invenção, e não se destinam a ser limitativas; embora a presente invenção tenha sido descrita em detalhes com referência às modalidades anteriores, os especialistas na técnica entenderão que as soluções técnicas descritas nas modalidades anteriores podem ser modificadas ou algumas ou todas os recursos técnicos podem ser equivalentemente substituídos; e essas modificações ou substituições não fazem as soluções técnicas correspondentes se desviarem do âmbito das soluções técnicas das modalidades da presente invenção.

Claims (21)

1. Método de reconstrução de imagem, caracterizadopelo fato de que compreende: calcular (101) um valor de cinza em cada centro de fibra em um feixe de fibras em uma imagem reconstruída de acordo com um valor de cinza em uma posição central de cada fibra, determinada em uma ou mais imagens de amostra; realizar (102) uma interpolação espacial usando o valor de cinza em cada centro de fibra para obter valor de cinza de outros pontos de pixel no feixe de fibras na imagem reconstruída para formar a imagem reconstruída; em que após determinar o valor de cinza em uma posição central de cada fibra na uma ou mais imagens de amostra, o método compreende ainda: realizar um julgamento de saturação no valor de cinza na posição central de cada fibra; se houver uma fibra cuja posição central tenha um valor de cinza que exceda um limiar de saturação predefinido nas imagens da amostra, determinar que a fibra excedendo o limiar de saturação predefinido é uma fibra a ser corrigida; corrigir o valor de cinza na posição central da fibra a ser corrigida para o limiar de saturação predefinido na imagem reconstruída, e realizar o passo de calcular o valor de cinza em cada centro de fibra no feixe de fibras na imagem reconstruída de acordo com o valor de cinza na posição central de cada fibra determinada nas imagens da amostra depois de correção; e se não houver fibra cuja posição central tenha um valor de cinza que exceda o limiar de saturação predefinido nas imagens de amostra, realizar o passo de cálculo do valor de cinza em cada centro de fibra no feixe de fibras na imagem reconstruída de acordo com o valor de cinza na posição central de cada fibra determinada nas imagens de amostra.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que compreende ainda: adquirir (301) uma imagem original de um feixe de fibras uniforme fluorescente; e determinar (302) um ponto de pixel alvo com um valor de pixel superior a valores de pixel circundantes na imagem original, e determinar o ponto de pixel alvo como a posição central de cada fibra no feixe de fibras.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato de que a aquisição (301) de uma imagem original de um feixe de fibras uniforme fluorescente compreende: coletar uma pluralidade de imagens de feixe de fibras espaçadas em um tamanho de passo predefinido dentro de um intervalo de gradeamento; e obter uma imagem média da pluralidade de imagens de feixe de fibras para formar a imagem original do feixe de fibras uniforme fluorescente.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que antes de realizar (102) interpolação espacial, o método compreende ainda: determinar (304) um peso de interpolação entre cada ponto de pixel no feixe de fibras e a posição central de cada fibra de acordo com a posição central de cada fibra.
5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizadopelo fato de que compreende ainda determinar o peso de interpolação usando o seguinte método: formar uma pluralidade de estruturas triangulares usando a posição central de cada fibra e posições centrais de fibras adjacentes como vértices; e determinar o peso de interpolação entre um ponto de pixel em cada estrutura de triângulo e a posição central de cada fibra de acordo com as estruturas de triângulo.
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que compreende ainda adquirir mais imagens de amostra usando os seguintes métodos: de acordo com um intervalo de fase predefinido, mover N-1 tempos dentro de um intervalo de gradeamento para obter N imagens de amostra compreendendo uma fase inicial e movidas pelo intervalo de fase predefinido em relação à fase inicial em cada tempo.
7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizadopelo fato de que: o intervalo de fase predefinido é 120 graus; e N = 3.
8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o cálculo (101) de um valor de cinza em cada centro de fibra em um feixe de fibras em uma imagem reconstruída de acordo com um valor de cinza em uma posição central de cada fibra, determinada em mais imagens de amostra, compreendendo: subtrair o valor de cinza em uma posição central de cada fibra nas mais imagens de amostra um do outro para obter os valores de diferença, e pegar uma suma de quadrados dos valores de diferença obtidos e, em seguida, pegar uma raiz quadrada para obter o valor de cinza em cada centro de fibra no feixe de fibras na imagem reconstruída.
9. Dispositivo de reconstrução de imagem, caracterizado pelo fato de que compreende: um módulo de cálculo (1), configurado para calcular um valor de cinza em cada centro de fibra em um feixe de fibras (04) em uma imagem reconstruída de acordo com um valor de cinza em uma posição central de cada fibra, determinada em uma ou mais imagens de amostra; um módulo de formação, configurado para realizar uma interpolação espacial usando o valor de cinza em cada centro de fibra para obter valores de cinza de outros pontos de pixel no feixe de fibras na imagem reconstruída, de modo a formar a imagem reconstruída; um módulo de julgamento, configurado para realizar um julgamento de saturação no valor de cinza em uma posição central de cada fibra; um primeiro módulo de processamento, configurado para: quando houver uma fibra cuja posição central tenha um valor de cinza que exceda um limiar de saturação predefinido nas imagens de amostra, determinar que a fibra excedendo o limiar de saturação predefinido é uma fibra a ser corrigida; corrigir o valor de cinza na posição central da fibra a ser corrigida para o limiar de saturação predefinido na imagem reconstruída, e realizar o passo de cálculo do valor de cinza em cada centro de fibra no feixe de fibras na imagem reconstruída de acordo com o valor de cinza na posição central de cada fibra, determinada nas imagens de amostra após a correção; e um segundo módulo de processamento, configurado para: quando não houver fibra cuja posição central tenha um valor de cinza que exceda o limiar de saturação predefinido nas imagens de amostra, realizar o passo de cálculo do valor de cinza em cada centro de fibra no feixe de fibras na imagem reconstruída de acordo com o valor de cinza em uma posição central de cada fibra, determinada nas imagens de amostra.
10. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizadopelo fato de que compreende ainda: um primeiro módulo de aquisição, configurado para adquirir uma imagem original de um feixe de fibras uniforme fluorescente (04); e um primeiro módulo de determinação, configurado para determinar um ponto de pixel alvo com um valor de pixel superior a valores de pixel circundantes na imagem original, e determinar o ponto de pixel alvo como a posição central de cada fibra no feixe de fibras (04); em que o primeiro módulo de aquisição compreende: um submódulo de coleta, configurado para coletar uma pluralidade de imagens de feixe de fibras espaçadas em um tamanho de passo predefinido dentro de um intervalo de gradeamento; e um submódulo de formação, configurado para obter uma imagem média das mais imagens de feixe de fibras para formar a imagem original do feixe de fibras fluorescentes uniforme (04).
11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizadopelo fato de que compreende ainda: um segundo módulo de determinação, configurado para determinar um peso de interpolação entre cada ponto de pixel no feixe de fibras (04) e a posição central de cada fibra de acordo com a posição central de cada fibra; e um terceiro módulo de determinação, configurado para formar uma pluralidade de estruturas triangulares usando a posição central de cada fibra e posições centrais de fibras adjacentes como vértices, e determinar um peso de interpolação entre um ponto de pixel em cada estrutura de triângulo e a posição central de cada fibra de acordo com as estruturas de triângulo.
12. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizadopelo fato de que compreende ainda: um segundo módulo de aquisição, configurado para mover N-1 tempos dentro de um intervalo de gradeamento de acordo com um intervalo de fase predefinido para obter N imagens de amostras compreendendo uma fase inicial e movidas pelo intervalo de fase predefinido em relação à fase inicial em cada tempo; o intervalo de fase predefinido é de 120 graus; e N = 3.
13. Dispositivo de imagiologia microscópica, caracterizadopelo fato de que compreende: uma unidade de emissão de luz (01), uma unidade de ajuste de fase (02), unidade de direcionamento (03), um feixe de fibras (04) compreendendo uma pluralidade de fibras, uma unidade de detecção (05) e uma unidade de processamento (06), em que, a unidade de emissão de luz (01) é configurada para emitir uma luz de excitação; a unidade de ajuste de fase (02) é fornecida em uma saída de um percurso ótico da luz de excitação, e é conectada à unidade de processamento (06), e é configurada para ajustar uma fase de luz de excitação de acordo com uma quantidade de ajuste de fase enviada pela unidade de processamento (06) para obter luzes de excitação em diferentes fases; a unidade de direcionamento (03) é configurada para direcionar as luzes de excitação em diferentes fases, de modo que as luzes de excitação direcionadas sejam focadas em um tecido a ser detectado ao longo do feixe de fibras (04) e para direcionar fluorescência em diferentes fases retornadas através do tecido a ser detectado; a unidade de detecção (05) é configurada para coletar fluorescência em diferentes fases para formar uma pluralidade de imagens de amostra; e a unidade de processamento (06) é conectada à unidade de detecção (05), e é configurada para receber a pluralidade de imagens de amostra, e calcular um valor de cinza em cada centro de fibra no feixe de fibras (04) em uma imagem reconstruída de acordo com um valor de cinza em uma posição central de cada fibra no feixe de fibras (04) determinado na pluralidade de imagens de amostra; realizar uma interpolação espacial usando o valor de cinza em cada centro de fibra para obter valores de cinza de outros pontos de pixel no feixe de fibras (04) na imagem reconstruída, de modo a formar a imagem reconstruída; em que após determinar o valor de cinza em uma posição central de cada fibra na uma ou mais imagens de amostra, o método compreende ainda: realizar um julgamento de saturação no valor de cinza na posição central de cada fibra; se houver uma fibra cuja posição central tenha um valor de cinza que exceda um limiar de saturação predefinido nas imagens da amostra, determinar que a fibra excedendo o limiar de saturação predefinido é uma fibra a ser corrigida; corrigir o valor de cinza na posição central da fibra a ser corrigida para o limiar de saturação predefinido na imagem reconstruída, e realizar o passo de calcular o valor de cinza em cada centro de fibra no feixe de fibras na imagem reconstruída de acordo com o valor de cinza na posição central de cada fibra determinada nas imagens da amostra depois de correção; e se não houver fibra cuja posição central tenha um valor de cinza que exceda o limiar de saturação predefinido nas imagens de amostra, realizar o passo de cálculo do valor de cinza em cada centro de fibra no feixe de fibras na imagem reconstruída de acordo com o valor de cinza na posição central de cada fibra determinada nas imagens de amostra.
14. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopelo fato de que a unidade de ajuste de fase (02) compreende: um motor (021) e um gradeamento (022); o motor (021) é conectado à unidade de processamento (06) e ao gradeamento (022), respectivamente, e é configurado para arrastar o gradeamento (022) para se mover de acordo com a quantidade de ajuste de fase enviada pela unidade de processamento (06), de modo que a luz de excitação seja transmitida através do gradeamento (022) para obter uma luz de excitação correspondente à quantidade de ajuste de fase.
15. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 14, caracterizadopelo fato de que o motor (021) compreende: um motor de corrente contínua; e correspondentemente, a unidade de processamento (06) determina um quantidade de ajuste de fase de intervalo igual de acordo com um intervalo de fase predefinido; o motor de corrente contínua recebe a quantidade de ajuste de fase de intervalo igual, e arrasta o gradeamento (022) para se mover por uma distância de intervalo igual dentro de um intervalo de espaçamento de gradeamento para permitir que a unidade de processamento (06) obtenha uma pluralidade de imagens de amostra correspondentes ao intervalo de fase predefinido.
16. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 15, caracterizadopelo fato de que: o intervalo de fase predefinido é de 120 graus; a quantidade de ajuste de fase é 3.
17. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopelo fato de que a unidade de emissão de luz (01) compreende: um laser (011), configurado para emitir a luz de excitação; e compreende ainda um focalizador-expansor de feixe (012) fornecido em uma saída da luz de excitação do laser (011) e é configurado para expandir a luz de excitação e focalizá-la unidimensionalmente em um feixe de linha.
18. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopelo fato de que a unidade de direcionamento (03) é um espelho dicroico.
19. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopelo fato de que compreende ainda: um filtro (07); o filtro (07) é disposto entre a unidade de ajuste de fase (02) e a unidade de direcionamento (03), e é configurado para filtrar a luz dispersa.
20. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopelo fato de que a unidade de detecção (05) compreende: um dispositivo de carga acoplada CCD.
21. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopelo fato de que compreende ainda: uma lente objetiva (08) compreendendo uma pluralidade de lentes; a lente objetiva (08) é disposta entre a unidade de direcionamento (03) e o feixe de fibras (04), e é configurada para realizar um processo de focalização na luz de excitação direcionada pela unidade de direcionamento (03).
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