CN101810466B - 多光谱成像装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多光谱成像装置，包括：相机，分色镜，平面反射镜和小动物支架。从小动物体表发出的荧光，先经平面反射镜反射到分色镜上，分色镜允许照射到其上的一部分光反射，一部分光透射，以此把光束分成两部分，透过的光束直接在相机上成像，反射的部分经过平面反射镜再次反射进入相机成像，这样，可以同时得到两个不同波段的像，且两个图像完全分离，不重叠。根据得到的图像，利用图像重建算法，可以得到小动物体内荧光光源的位置和强度。用不同波长的光信息进行重建可提高重建的精度。本发明可用于生物自发光和生物激发光的成像装置中，用来获取小动物表面不同波段荧光成像信息。
Description
技术领域
本发明属于一种成像设备，涉及对物体三维表面成像的设备，尤其涉及将物体表面的光分成多个谱段同时成像的设备。
背景技术
自发荧光断层成像技术是近年来新兴的活体动物体内光学分子影像技术。生物自发荧光是用荧光素酶基因标记细胞或DNA，将Fluc基因整合到细胞染色体DNA上以表达荧光素酶。在ATP以及氧气存在的情况下，若给活体动物注入底物荧光素，荧光素酶将会催化荧光素的氧化反应并产生光子。激发荧光是用激光照射体内含有发光蛋白质的小动物体，蛋白质发出光子。在活体动物体外，利用高灵敏度的光学检测仪器，可以直接捕捉到逸出动物体外的光子，然后利用有效的荧光光源重建算法，就可以得到体内荧光光源的位置和强度，进而可以观测到活体动物体内的细胞行为和基因行为。通过上述这种技术，可以观测活体动物体内肿瘤的生长及转移、疾病的发生发展、基因的表达及反应等生物学过程。
逸出小动物体外的光都具有一定的光谱宽度，当利用不同波长的光图像对荧光光源进行重建时，能极大地提高重建的精确度。目前，要想获得不同波长的光的图像，一种方法是在透镜前放置特定波长或者具有一定带宽的带通滤光片，利用通过的光进入CCD成像，它的缺点是只利用了全部发光中的很少一部分，其它部分都被滤掉了，浪费了很多信息。一种方法是王革在文章“Digital spectral separation methodsand systems for bioluminescence imaging”中提到的数字光谱分离系统，他在一块平面反射镜的上表面镀上一层分色膜，利用光分别在上表面和下表面反射形成的光程差将两个图像错开，这种方法的缺点是由于光程差角小，形成的两个图像基本重叠，需要复杂的算法才能将图像分开，而后才能用于图像的重建，而且当图像重叠时，图像重建误差大。
发明内容
本发明的目的是克服现有多光谱成像的弊端，充分利用光信息，来同时得到两个波长或两个波段的图像，且两个图像完全分离，省去了图像分离的繁琐程序。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：在成像光路中加入两个平面反射镜和一个分色镜，将光分成两部分，一部分通过分色镜后直接进入相机成像，一部分再经过一个平面反射镜反射进入相机成像，对于一个侧面像成两个并排的两个波长的图像。镜组围绕小动物转动，小动物放在透明匀质的托板上，托板固定在一个支架上，小动物体位置可以上下左右移动，从而可以对小动物四周360度成像。
本发明的有益效果是：充分利用了发出光的全部信息，同时得到两个不同波长或波段的像，且两个图像为并排形式，不重叠，利用获得的图像进行重建，提高了重建的精度。
附图说明
图1是多光谱成像装置示意图。
图2是多光谱成像原理图。
图3是两幅图像并排形式示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。如图1所示，将体内含有荧光光源的小动物放置在托板上，托板和一个支架相连，小动物位置可以上下左右移动，相机放在平台上，先使平面反射镜和分色镜装置位于小动物的上部，图2是多光谱成像原理图。小动物体宽40mm，长90mm，其背部发出的光线AB首先通过与其身体长度成45度的平面反射镜1反射到分色镜上，分色镜与纸面成45度放置，光线BC被分色镜分成两部分，一部分光透射直接进入相机，一部分光反射，反射的光线CD垂直于纸面传播，光线CD射到平面反射镜2上，经平面反射镜2反射后进入相机成像，相机能同时得到同一侧面的两幅不同波长的像，且两幅图像并排放置。镜组的中心和镜头的光轴在同一条直线上，镜组可以旋转，当拍摄完一个侧面时，旋转镜组，改变小动物的位置可以实现对小动物四周成像。图3是两幅图像并排形式示意图，1为CCD探测器，2和3为小动物侧面图像，充分利用了CCD的面积。
Claims (3)
1.一种多光谱成像装置，包括有CCD相机、分色镜、第一平面反射镜(1)、第二平面反射镜(2)和小动物支架，其特征在于：CCD相机平放在平台上，小动物平放在一个透明匀质托板上，该托板固定在小动物支架上，小动物身体长度方向垂直于CCD相机，第一平面反射镜(1)与小动物被测面成45度角，分色镜与小动物体横截面成45度角，第二平面反射镜(2)与分色镜平行放置，小动物体表的荧光首先通过第一平面反射镜(1)反射到分色镜上，分色镜允许一部分光透射另一部分光反射，透射光直接进入CCD相机成像，反射光经第二平面反射镜(2)反射后进入CCD相机成像；通过移动小动物的上下左右的位置，并相应的旋转第一平面反射镜(1)、第二平面反射镜(2)和分色镜，能够获得小动物四周的360度图像；利用同时得到的被测面不同波长的图像，运用图像重建算法，重建出荧光光源的位置和强度。
2.根据权利要求1所述的多光谱成像装置，其特征在于所述荧光是生物激发荧光，或生物自发荧光。
3.根据权利要求1所述的多光谱成像装置，其特征在于利用同时得到的被测面不同波长的图像进行重建，能够提高重建的精确度。
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