CN103565415A - 产生层析图像的方法和设备 - Google Patents

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CN103565415A CN201310308798.1A CN201310308798A CN103565415A CN 103565415 A CN103565415 A CN 103565415A CN 201310308798 A CN201310308798 A CN 201310308798A CN 103565415 A CN103565415 A CN 103565415A
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张在德
俞贤昇
李性德
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Abstract

提供一种产生层析图像的方法和设备。所述方法和设备确定空间光调制器的至少一个基本图案，其中，空间光调制器根据布置了像素的图案来调制入射光线的相位；通过执行空间移位调制获得基础图案的多个移位图案，其中，所述空间移位调制针对基础图案将像素的布置竖直或水平地移动预定数量；通过使用通过穿过空间光调制器并进入对象的入射光线获得的光线的谱信号，产生基础图案的层析图像和基础图案的多个移位图像的层析图像；基于产生的层析图像，从基础图案和多个移位图案之中选择产生最清晰的层析图像的一个图案；通过使用选择的图案来产生最终层析图像。

Description

产生层析图像的方法和设备
本申请要求于2012年7月20日提交到美国专利商标局的第61/674,051号美国临时申请和于2012年11月27日提交到韩国知识产权局的第10-2012-0135556号韩国专利申请的权益，所述申请的公开通过引用全部包含于此。
技术领域
本公开涉及一种通过使用光产生层析图像（tomography image）的方法和设备。
背景技术
通过使用包括单色性、相干性和指向性的光学特性，光当前正被用于各个领域。在生物和医学领域，光被用于以各种方式观察组织或细胞、诊断疾病、或者执行激光手术。
通过使用光的各种特性，可捕捉活的组织或细胞的高分辨率图像，并因此观察人体和活体的内部结构，而不需要切开它们。在医学领域，它们被用于容易安全地识别各种类型的疾病的原因、位置和发展。当通过使用光捕捉人体或活体的层析图像时，必须增加光的传输深度，从而将光发射到人体或活体的深位置的细胞或组织。
发明内容
提供一种用于产生层析图像的方法和设备，通过所述方法和设备，光的传输深度被增强。提供一种存储有程序的计算机可读记录介质，当所述程序被计算机执行时，所述程序执行所述方法。用于产生层析图像的方法和设备的技术问题不限于上述问题，但可包括其他问题。
将在接下来的描述中部分阐述本发明另外的方面，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明的实施而得知。
根据本发明的一方面，一种产生层析图像的方法，所述方法包括：确定空间光调制器的至少一个基本图案，其中，空间光调制器根据布置了像素的图案来调制入射光线的相位；通过执行空间移位调制获得基础图案的多个移位图案，其中，所述空间移位调制针对基础图案将像素的布置竖直或水平地移动预定数量；通过使用通过穿过空间光调制器并进入对象的入射光线获得的光线的谱信号，产生基础图案的层析图像和基础图案的多个移位图像的层析图像；基于产生的层析图像，从基础图案和基础图案的多个移位图案之中选择产生最清晰的层析图像的一个图案；通过使用选择的图案来产生对象的最终层析图像。
根据本发明的另一方面，一种层析图像产生设备包括：发光单元，发射入射到对象上的光线；空间光调制器，根据布置了像素的图案来调制入射光线的相位；调制控制单元，确定空间光调制器的至少一个基础图案，通过执行针对基础图案将像素的布置竖直或水平地移动预定数量的空间移位调制来获得基础图案的多个移位图案，控制将基础图案和基础图案的多个移位图像的每个顺序施加到空间光调制器；检测单元，基于穿过空间光调制器并进入对象的入射光线获得的光线，检测基础图案和基础图案的多个移位图案的谱信号；图像产生单元，通过使用谱信号产生基础图案的层析图像和基础图案的多个移位图像的层析图像；图像处理单元，基于产生的层析图像，从基础图案和基础图案的多个移位图案之中选择产生最清晰的层析图像的一个图案，其中，图像产生单元通过使用将选择的图案施加到空间光调制器获得的光线的谱信号产生对象的最终层析图像。
根据本发明的另一方面，一种光学相干层析设备包括：发光单元，发射入射到对象上的光线；空间光调制器，根据布置了像素的图案来调制入射光线的相位；调制控制单元，确定空间光调制器的至少一个基础图案，通过执行针对基础图案将像素的布置竖直或水平地移动预定数量的空间移位调制来获得基础图案的多个移位图案，控制将基础图案和基础图案的多个移位图像的每个顺序施加到空间光调制器；干涉仪，将入射光线分离为测量光线和参考光线，将测量光线照射到对象，接收通过照射的测量光线从对象反射的响应光线；检测单元，检测由响应光线和参考光线导致的干涉信号，并基于干涉信号分别针对基础图案和基础图案的多个移位图像检测谱信号；图像产生单元，通过使用谱信号产生基础图案的层析图像和基础图案的多个移位图像的层析图像；图像处理单元，基于产生的层析图像，从基础图案和基础图案的多个移位图案之中选择产生最清晰的层析图像的一个图案，其中，图像产生单元通过使用将选择的图案施加到空间光调制器获得的干涉信号的谱信号产生对象的最终层析图像，空间光调制器调制从发光单元发射的入射光线、测量光线或参考光线中的任意一个。
根据本发明的另一方面，一种记录有用于在计算机上实现产生层析图像的方法的计算机程序的非暂时计算机可读记录介质。
附图说明
通过下面结合附图对实施例进行的描述，这些和/或其他方面将会变得清楚并更易于理解，其中：
图1是示出根据实施例的用于产生层析图像的设备的框图；
图2A是示出当光线未被空间光调制器调制时被发送和聚焦在对象上的光线的图示；
图2B是示出当光线已经被图1示出的空间光调制器调制时被发送和聚焦在对象上的光线的图示；
图3A是示出通过由图1示出的调制控制单元对基础图案执行空间移位调制获得的多个移位图案的示例；
图3B是示出用于通过由图1示出的调制控制单元对基础图案执行空间移位调制获得多个移位图案的操作的示例；
图4是示出从由图1示出的图像处理单元产生的相移谱图像之中选择示出了规律的相移的相移谱图像的操作的示例；
图5是示出与图1示出的用于产生层析图像的设备的实施例对应的光学相干层析设备；
图6是示出根据实施例的产生层析图像的方法的流程图；
图7是示出根据另一实施例的产生层析图像的方法的流程图。
具体实施方式
现在，将详细参照实施例，实施例的示例在附图中示出，其中，相同的标号始终表示相同的元件。为此，本实施例可具有不同的形式，并且不应被解释为限于在此阐述的描述。因此，通过参照附图仅在下面描述实施例以解释本描述的各个方面。当位于一列元素之后时，诸如“……中的至少一个”的表述修饰整列元素，而不修饰列的单个元素。
下面，将参照附图描述示例性实施例。
图1是示出根据实施例的用于产生层析图像的设备的框图。参照图1，层析图像产生设备100包括发光单元110、空间光调制器120、调制控制单元130、检测单元140、图像产生单元150、图像处理单元160。
图1示出的层析图像产生设备100仅包括与本实施例相关的元件，以防止本实施例的特征变得不清楚。因此，与本发明相关领域的技术人员可理解，还可包括除了图1示出的元件之外的其他通用元件。
根据本实施例的层析图像产生设备100表示通过使用光获得对象的层析图像的设备，并且包括可使用光学相干性获得层析图像的所有光学图像设备，例如，光学相干层析（OCT）设备、光学相干显微镜（OCM）和光学显微镜。
发光单元110发射入射到对象10上的光线。例如，发光单元110可发射波长扫描光、激光等，但不限于此。从发光单元110发出的光线经由空间光调制器120进入对象10。
空间光调制器120根据布置了像素的图案调制入射光线的相位。例如，空间光调制器120可以是数字微镜装置（DMD），但不限于此。在图2A和图2B中进行空间光调制器120的相位调制的详细描述。
调制控制单元130确定空间光调制器120的至少一个基础图案，并对基础图案执行空间移位调制，以获得基础图案的多个移位图案。调制控制单元130控制空间光调制器120，从而基础图案和多个移位图案之中的每个图案被顺序地施加到空间光调制器120。
基础图案表示用于执行空间移位调制的参考图案。空间移位调制针对一个基础图案将像素的布置竖直或水平地移动预定数量，以获得移位图案。调制控制单元130可针对一个基础图案获得多个移位图案。在图3A和图3B中进行调制控制单元130的空间移位调制的详细描述。
检测单元140基于通过经由空间光调制器120进入对象10的入射光线获得的光线，检测基础图案和多个移位图案的谱信号。获得的光线表示当入射光线通过空间光调制器120进入对象10时通过诸如透射、反射、散射等现象获得的光线。例如，获得的光线可以是通过参考光线与通过测量进入对象10的光线获得的响应光线之间的干涉现象获得的光线。作为另一示例，获得的光线可以是通过响应光线和参考光线之中的每个光线的二次谐波信号之间的干涉现象获得的光线。然而，它们不限于此。
图像产生单元150产生基础图案和多个移位图案的层析图像。例如，调制控制单元130将基础图案施加到空间光调制器120，检测单元140检测施加的基础图案的谱信号，图像产生单元150基于基础图案的谱信号产生层析图像。随后，调制控制单元130将通过基础图案的竖直或水平空间移位调制形成的第一移位图案施加到空间光调制器120，检测器140检测第一移位图案的谱信号，图像产生单元150基于第一移位图像的谱信号产生层析图像。同样地，调制控制单元130获得通过基础图案的以与第一移位图案不同的移动方向和/或移动量的空间移位调制形成的多个移位图案，例如，第二移位图案、第三移位图案等，图像产生单元150基于通过顺序施加所述多个移位图案获得的谱信号，获得所述多个移位图案（例如，第二移位图案、第三移位图案和其他移位图案）的层析图像。
图像处理单元160从基础图案和基础图案的多个移位图案之中选择产生最清晰的层析图像的一个图案。例如，最清晰的层析图像是允许进入对象10的所有光线同相的层析图像。如果进入对象10的所有光线同相，则同相的光线聚焦在对象10的一个点上，光线的能量被最大化。因此，最清晰的层析图像当在获得的层析图像处光的能量最大化时被表现出来，并且表示获得的层析图像之中具有最大光强的层析图像，即，最亮的层析图像。图像处理单元160从基础图案和基础图案的多个移位图案之中选择与被选择作为最清晰的层析图像的层析图像相应的一个图案。例如，图像处理单元160确定产生最清晰的层析图像的一个图案的操作可通过计算机算法等自动执行。
根据本实施例的图像处理单元160可对应于或包括至少一个处理器。此外，图像处理单元160可位于图1示出的层析图像产生设备100中，但是可位于层析图像产生设备100的外部。
图像产生单元150通过使用通过将选择的图案施加到空间光调制器120而检测的谱信号来产生对象10的最终层析图像。
根据实施例，层析图像产生设备100可使用多个基础图案。多个基础图案调制进入对象10的每个光线的相位，以产生针对对象10最优化的最终层析图像。
根据该实施例，调制控制单元130可确定对象10的多个基础图案，并针对所述多个基础图案的每个获得多个移位图案。在此情况下，调制控制单元130可确定多个基础图案，使得所述多个基础图案在根据空间移位调制的入射光线的相位调制中彼此不相关。作为一个实施例，调制控制单元130可确定多个基础图案，从而所述多个基础图案具有彼此正交的关系。此外，可基于阿达玛（Hadamard）图案的置换来确定具有不相关关系的多个基础图案。
调制控制单元130对每个基础图案执行空间移位调制，以针对每个基础图案获得多个移位图案。调制控制单元130将多个基础图案和每个基础图案的多个移位图案顺序地施加到空间光调制器120，以产生层析图像。根据施加到空间光调制器120的图案，图像产生单元150产生多个基础图案和每个基础图案的多个移位图案的层析图像。
图像处理单元160重复从每个基础图案和每个基础图案的多个移位图案之中选择产生最清晰的层析图像的一个图案的操作，以获得多个选择的图案。多个选择的图案对应于根据对象10的材料特性最优地调制进入对象10的入射光的相位的图案的集合。为了确定具有最优相位调制量的一个图案，图像处理单元160将多个选择的图案相加为一个叠加图案。为了将叠加图案施加到空间光调制器120，图像处理单元160基于预定阈值将叠加图案二元化，并形成二元化的最终图案。调制控制单元130将该最终图案施加到空间光调制器120。图像产生单元150通过使用上述最终图案产生对象的最终层析图像。最终层析图像对应于根据对象10的材料特性相位被调制并被最优化的层析图像。
根据一个实施例，层析图像产生设备100可通过仅使用多个基础图案之中的显示出规律的相移的一些基础图案来产生最终图案。图像处理单元160通过使用基础图案的谱图像和基础图案的多个移位图案的谱图像来产生一个相移谱图像。相移谱图像表示根据空间移位调制获得的光线的相移。图像处理单元160针对多个基础图案产生多个相移谱图像。
根据该实施例，图像产生单元150可基于谱信号获得一个基础图案的谱图像和该基础图案的多个移位图案的谱图像。图像处理单元160基于基础图案的谱图像根据移动方向和移动量，以矩阵形式布置基础图案的多个移位图案的谱图像。图像处理单元160产生基础图案的一个相移谱图像。
图像处理单元160针对多个基础图案中的每个基础图案，重复产生一个相移谱图像的操作，以获得多个相移谱图像。
图像处理单元160仅使用所述多个相移谱图像之中的显示出规律的相移的相移谱图像的基础图案以及所述相移谱图像的基础图案的多个移位图案，以产生最终图案。因此，图像处理单元160仅对显示出规律的相移的相移谱图像的基础图像以及所述相移谱图像的基础图案的多个移位图案，来执行选择一个产生最清晰的层析图像的图案的操作。图像处理单元160通过仅使用经由所述选择操作选择的图案来产生最终图案。
规律的相移可表示根据空间移位调制的相移量以特定规律改变。例如，如果在相移谱图像中表现的相移具有正弦特性，则可确定存在规律的相移。在此情况下，图像处理单元160确定相移谱图像是否具有规律的相移的操作可通过计算机算法等自动执行。
根据实施例的层析图像产生设备100还可包括光控制单元（未示出）。光控制单元（未示出）确定与光线所聚焦的对象10的期望传输深度相应的兴趣区域（ROI），并控制光线聚焦在确定的ROI上。图像产生单元150通过使用最终图案产生最终层析图像，其中，所述最终图案通过对确定的对象10的ROI执行以最优相位调制量获得最终图案的操作来获得。
光控制单元（未示出）可确定具有光线所聚焦的对象10的不同传输深度的多个ROI。因此，光控制单元（未示出）控制光线顺序地聚焦在多个ROI上。图像产生单元150顺序针对多个ROI产生最终层析图像，以获得多个最终层析图像。图像处理单元160结合所述多个最终层析图像，以产生一个编辑的层析图像。因此，层析图像产生设备100可结合针对每个传输深度最优化的最终层析图像，以获得与全部传输深度相应的一个层析图像。
根据一个实施例，光控制单元（未示出）可基于根据对象10的传输深度的谱信号的强度来确定光线所聚焦的对象10的传输深度，并可将与确定的传输深度相应的区域确定为ROI。例如，图像产生单元150可使用基础图案和基础图案的多个移位图案的具有最高强度的谱信号来产生层析图像。随着对象10的传输深度增加，谱信号的强度逐渐减小。因此，层析图像产生设备100可通过基于具有最高强度的谱信号产生层析图像，来获得具有特定传输深度的层析图像。基于谱信号的强度确定光线所聚焦的对象10的传输深度的操作可通过计算机算法自动执行。
此外，光控制单元（未示出）可水平地移动光线进入的对象10的位置。随着光线的位置移动，图像产生单元150顺序地获得与每个移动光线的位置相应的多个最终层析图像。图像处理单元160结合所述多个最终层析图像，以产生与在对象10上的全部移动距离相应的区域的一个层析图像。因此，层析图像产生设备100可组合针对通过光控制单元（未示出）移动的位置最优化的最优层析图像，以获得与全部水平移动距离相应的一个层析图像。
图2A是示出当光线未被空间光调制器调制时被发送和聚焦在对象上的光线的图示。
参照图2A，聚焦在对象10的内部的光线从发光单元110被发射。每个光线的相位调制量被表示为Φ1、Φ2、Φ3。图2A的光线的相位调制量为0，所述光线是相位未被空间光调制器120调制的光线。从发光单元110发出的光线进入对象10。在此情况下，被产生层析图像的对象10的材料特性是不均匀且浑浊。因此，当光线在进入对象10之前同相时，每个光线的相位由于对象10的材料特性而被改变。因此，在被获得层析图像的点（焦点）处，光线不同相。因此，与同相的情况下相比，光线的聚焦能量降低。
图2B是示出当光线已经被图1示出的空间光调制器调制时被发送和聚焦在对象上的光线的图示。从发光单元110发射的光线进入图2B的空间光调制器120，并聚焦在对象10的内部。与图2A相同，将被产生层析图像的对象10的材料特性是不均匀且浑浊。
图2B的光线的相位被空间光调制器120调制，并且调制的光线被发送到对象10。图2B的每个光线的相位调制量被表示为Φ1=1.32，Φ2=-2.1，Φ3=0.71。图2B的光线的相位被空间光调制器120调制为彼此不同。当光线在进入对象10之前不同相时，光线在层析图像将被获得的焦点处变得同相，结果，光线的聚焦能量被最大化。
为了最大化进入不均匀且浑浊的对象10的光线的聚焦能量，根据本实施例的层析图像产生设备100可利用空间移位调制来控制每个光线的相位调制量。
根据本实施例的层析图像产生设备100可在基础图案和通过使用空间移位调制获得的基础图案的多个移位图案之中选择产生最清晰的层析图像的图案，并可使用选择的图案产生最优的层析图像。选择的图案表示最适合于对应对象10的材料特性的相位调制量。
图3A是示出通过由图1示出的调制控制单元对基础图案执行空间移位调制获得的多个移位图案的示例。图3A示出的图案表示通过在基础图案的基础上将像素的布置逐个水平地移动而获得的移位图案。
调制控制单元130确定第一基础图案310，并针对第一基础图案水平地执行空间移位调制，以获得第一基础图案310的多个移位图案320-340。
第一移位图案被标记为B1 1，在第一基础图案310的基础上已经沿着x轴（水平方向）移动了0，沿y轴（竖直方向）移动了0，并且与第一基础图案310相同。第一基础图案310的第二移位图案320被标记为B2 1，并且表示在第一基础图案310B1的基础上已经沿着x轴（水平方向）移动了1，沿y轴（竖直方向）移动了0。第一基础图案310的第三移位图案330被标记为B3 1，并且表示在第一基础图案310B1的基础上已经沿着x轴（水平方向）移动了2，沿y轴（竖直方向）移动了0。图3A的调制控制单元130在第一基础图案310的基础上以1水平地执行空间移位调制9次。第一基础图案310的最终移位图案（即，第十图案340）被标记为B10 1，在第一基础图案310B1的基础上已经沿着x轴（水平方向）移动了9，沿y轴（竖直方向）移动了0。
调制控制单元130还可沿着竖直方向对第一基础图案310执行空间移位调制。调制控制单元130可对通过执行水平空间移位调制获得的10个移位图案之中的每个以1竖直地执行空间移位调制，以获得包括基础图案310的总共100个移位图案。
调制控制单元130可顺序地将该总共100个移位图案施加到空间光调制器120，图像产生单元150产生每个移位图案的层析图像。
层析图像产生设备100可对除第一基础图案310之外的其他基础图案执行上述空间移位调制，以获得每个基础图案的多个移位图案，并可将每个基础图案以及每个基础图案的每个移位图案施加到空间光调制器120以产生层析图像。
图3B是示出用于通过由图1示出的调制控制单元对基础图案执行空间移位调制获得多个移位图案的操作的示例。参照图3B，调制控制单元针对基础图案将像素的布置竖直或水平移动预定数量。为了便于描述，图3B的空间光调制器120在下面被描述为数字微镜装置（DMD）。DMD包括反射入射光线的微镜，控制每个微镜的开/关操作，并根据开/关像素的布置形成图案。为了便于描述，下面假设黑色为开，白色为关。然而，开/关颜色可以是相反的颜色。
空间光调制器120对基础图案执行空间移位调制，以针对由像素的开/关布置形成的一个基础图案将像素的开/关布置水平或竖直地移动给定数量。在本实施例中，尽管空间移位调制被示出为将基础图案竖直地移动1，但是不限于此。该预定的数量可以是其他数量。
参照图3B，对于第一基础图案350，在开/关布置中的最左侧列的像素除了从顶部开始的第四像素之外都是关状态。当观察针对第一基础图案350竖直地空间移位调制了1的第一移位图案360时，最左侧列中像素中的从顶部开始第五的像素变为开。当观察针对第一基础图案350竖直地空间移位调制了4的第四移位图案370时，最左侧列中像素中的从顶部开始第三的像素变为开。
如上所述，调制控制单元130可在一个基础图案的基础上，将空间光调制器的像素的开/关布置顺序地竖直或水平地移动，以执行空间移位调制。
图4是示出从由图1示出的图像处理单元产生的相移谱图像之中选择示出了规律的相移的相移谱图像的操作的示例。图4中示出的相位调制谱图像包括通过对每个基础图案执行空间移位调制99次获得的100个移位图案的谱图像。
图4仅示出作为总共10个基础图案的相位调制谱图像的一些的六个谱图像。
图像产生单元150基于从检测单元140获得的谱信号，获得每个基础图案的谱图像和每个基础图案的多个移位图案的谱图像。图像处理单元160根据空间移位调制的移动方向和移动量以矩阵形式布置每个基础图案的多个移位图案的谱图像。图像处理单元160产生每个基础图案的相移谱图像。相移谱图像表示根据基础图案和基础图案的移位图案的空间移位调制的光线的相移。100个移位图案的谱图像根据移动方向和移动量以矩阵形式布置在图4的每个相移谱图像中。
第一基础图案（基础1）的相移谱图像410示出根据空间移位调制的规律的相移。具体地，相移谱图像410显示出具有正弦特征的相移。第三基础图案（基础3）的相移谱图像420与相移谱图像410相比具有更少规律的相移，但是与右侧的相移谱图像440-460相比显示出具有正弦特征的相移。第十基础图案（基础10）的相移谱图像430也显示出根据空间移位调制的规律的相移。
另一方面，第二基础图案（基础2）的相移谱图像440显示出根据空间移位调制的不规律的相移。其他相移谱图像450和460也显示出根据空间移位调制的不规律的相移，并且没有显示出正弦特征。
图像处理单元160可仅使用多个相移谱图像410至460之中的显示出规律的相移的相移谱图像410至430的基础图案以及所述基础图案的相移图案，以产生最终图案。即，调制控制单元130仅将显示出规律的相移的相移谱图像410至430的基础1、基础3和基础10以及所述基础图案的100个移位图案施加到空间光调制器120。因此，图像产生单元150仅针对基础1、基础3和基础10以及所述基础图案（即，基础1、基础3和基础10）的100个移位图案中的每个来产生层析图像。图像产生单元160执行从基础1、基础3和基础10以及所述基础图案的多个移位图案的各个中选择产生最清晰的层析图像的一个图案。
如上所述，层析图像产生设备100仅使用表现出规律的相移的相移谱图像的基础图案以及所述基础图案的移位图案，以产生最终图案。
图5是示出与图1示出的用于产生层析图像的设备的实施例对应的光学相干层析设备。参照图5，光学相干层析设备500包括发光单元510、空间光调制器521、调制控制单元530、检测单元540、图像产生单元550、图像处理单元560、干涉仪570、光学探头580。关于图1的发光单元110、空间光调制器120、调制控制单元130、检测单元140、图像产生单元150、图像处理单元160作出的描述可被应用到图5示出的发光单元510、空间光调制器521、调制控制单元530、检测单元540、图像产生单元550、图像处理单元560，因此可不作出关于它们的详细描述。因此，可以看到，即使下面没有给出，上面关于图1-4的层析图像产生设备100作出的描述也被应用到图5的光学相干层析设备500。
图5的光学相干层析设备500仅示出与本实施例相关的元件，以防止本实施例的特征变得不清楚。因此，本领域技术人员可理解，还可包括除了图5示出的元件之外的其他通用元件。
发光单元510发射入射到对象上的光线。在此情况下，从发光单元510发射的光线可对应于波长扫描光或激光，但不限于此。发光单元510将发射的光线传送到干涉仪570。根据本发明的一个实施例，空间光调制器521可位于发光单元510和干涉仪570之间。因此，被空间光调制器521相位调制的光线可被传送到干涉仪570。
空间光调制器521根据布置了像素的图案调制光线的相位。光学相干层析设备500的空间光调制器521可调制测量光线、参考光线、从发光单元510发射的所述光线中的任意一个的相位。参照图5，光学相干层析设备500的空间光调制器521可位于第二位置522、第三位置523以及发光单元310和干涉仪570之间的位置。即，空间光调制器521可位于发光单元310和干涉仪570之间的位置、干涉仪570的参考镜574和分束器572之间的位置、分束器572和探头580之间的从分束器572分离出的测量光线朝着探头580进入的位置中的任意一个位置。
调制控制单元530确定空间光调制器521的至少一个基础图案，执行针对基础图案将像素的布置竖直或水平地移动预定数量的空间移位调制，并控制空间光调制器521，从而基础图案以及基础图案的多个移位图案被顺序地施加到空间光调制器521。
干涉仪570将从发光单元510发射的光线分离为测量光线和参考光线，将测量光线导向对象10，并接收作为测量光线的从对象10的反射的响应光线。
检测单元540检测响应光线和参考光线产生的干涉信号，并基于干涉信号检测基础图案和基础图案的多个移位图案的每个的谱信号。检测单元540将检测的谱信号传送到图像产生单元550。
图像产生单元550使用谱信号以产生基础图案和基础图案的多个移位图案的层析图像。
图像处理单元560基于产生的层析图像从基础图案和基础图案的多个移位图案之中选择产生最清晰的层析图像的一个图案。图像产生单元550通过使用基于通过将选择的图案施加到空间光调制器521获得的干涉信号的谱信号，来产生对象10的最终层析图像。
干涉仪570可包括分束器572和参考镜574。从发光单元510传送的光线在分束器572被分为测量光线和参考光线。在分束器572分离出的测量光线被传送到光学探头580，参考光线被传送到参考镜584并被参考镜584反射，然后返回到分束器582。同时，被传送到光学探头580的测量光线被导向对象10（对象10的内部层析图像通过光线探头580被捕获），作为测量光线的从对象10的反射的响应光线通过光学探头580被传送到干涉仪570的分束器572。响应光线和从参考镜574反射的参考光线在分束器572引起干涉。
光学探头580可包括准直透镜582、贾法尼扫描仪（galvano scanner）584、透镜586。在此情况下，贾法尼扫描仪584是可在特定轴上在给定范围旋转的镜，并且可被实现为微电子机械系统（MEMS）扫描仪，其中，MEMS扫描仪从MEMS获取旋转所必需的驱动力。从干涉仪570传送的测量光线可以通过光学探头580的准直透镜582被准直，并从贾法尼扫描仪584被反射，从而测量光线的行进方向被调整并且光线在穿过透镜586之后被照射到对象10上。
因此，光学相干层析设备500可在基础图案和通过使用空间移位调制获得的基础图案的多个移位图案之中产生最清晰的层析图像的图案，以获得反映最适合于对象10的材料特性的相位调制量的图案，并使用获得的图案产生传输深度增加了的最优层析图像。
图6是示出根据实施例的产生层析图像的方法的流程图。参照图6，图6中示出的方法包括在图1至5示出的层析图像产生设备100或光学相干层析设备500时间顺序处理的步骤。因此，可以看到，即使没有给出，以上关于图1至5示出的层析图像产生设备100或光学相干层析设备500作出的描述被应用到图6中示出的方法。
在步骤610，根据布置了像素的图案调制入射光线的相位的调制控制单元130确定空间光调制器120的至少一个基础图案。在步骤620，调制控制单元130针对基础图案执行将像素的布置竖直或水平地移动预定数量的空间移位调制，以获得基础图案的多个移位图案。在步骤630，图像产生单元150通过使用通过穿过空间光调制器120和进入对象10的光线获得的光线的谱信号，产生基础图案和基础图案的多个移位图案的层析图像。
在步骤640，图像处理单元160基于产生的层析图像，从基础图案以及基础图案的多个移位图案之中选择产生最清晰的层析图像的图案。
在步骤650，图像产生单元150通过使用选择的图案产生对象10的最终层析图像。
图7是示出根据另一实施例的产生层析图像的方法的流程图。参照图7，图7示出的方法包括在图1至5示出的层析图像产生设备100或光学相干层析设备500时间顺序处理的步骤。因此，可以看到，即使没有给出，以上关于图1至5示出的层析图像产生设备100或光学相干层析设备500作出的描述被应用到图7中示出的方法。
在步骤710，根据布置了像素的图案调制入射光线的相位的调制控制单元130确定空间光调制器120的多个基础图案。调制控制单元130针对每个基础图案执行将像素的布置竖直或水平地移动预定数量的空间移位调制，以获得每个基础图案的多个移位图案。
在此情况下，对象10的多个基础图案在根据空间移位调制的光线的相位调制中彼此不相关。例如，基础图案B1、基础图案B2、基础图案B100彼此不相关，并且不影响对每个基础图案执行的根据空间移位调制的相位调制。
在步骤720，图像处理单元160通过使用通过穿过空间光调制器120和进入对象10的光线获得的光线的谱信号，产生基础图案和基础图案的多个移位图案的层析图像。图像处理单元160基于产生的层析图像，从每个基础图案以及每个基础图案的多个移位图案之中选择产生最清晰的层析图像的图案。层析图像产生设备100针对每个基础图案重复选择产生最清晰的层析图像的图案的操作，并获得多个选择的图案。
在步骤730，图像处理单元160通过使用每个基础图案以及每个基础图案的多个移位图案来产生每个基础图案的相移谱图像，并从产生的相移谱图像之中选择示出了规律的相移的相移谱图像。在步骤730示出的曲线图表示每个基础图案的相移谱图像的相移。例如，规律的相移可以是正弦特性。在步骤730，基础图案B1、B3和B100的相移谱图像的相移示出了正弦特性。因此，仅B1、B3和B100的多个移位图案可被用于产生最终图案。
图像处理单元160可按下面的方式产生相移谱图像。图像产生单元150基于谱信号获得每个基础图案以及每个基础图案的多个移位图案的谱信号。图像处理单元160基于基础图案以及基础图案的多个移位图案的谱图像，根据空间移位调制的移动方向和移动量以矩阵形式布置基础图案的多个移位图案的谱图像。图像处理单元160针对多个基础图案的每个重复获得多个相移谱图像的操作。
根据一个实施例，可仅对多个相移谱图像之中的示出了规律的相移的相移谱图像的基础图案执行在每个基础图案以及每个基础图案的多个移位图案之中选择产生最清晰的层析图案的操作。在步骤740，对于B1、B3和B100，选择的产生最清晰的层析图像的图案分别是B4 1、B5 3、B10 100。
在步骤740，图像处理单元160将多个选择的图案相加为叠加图案。参照图7，仅将B4 1、B5 3、B10 100的图案相加以产生一个叠加图案。
在步骤750，图像处理单元160形成通过基于预定阈值二元化叠加图案获得的最终图案。
在步骤760，图像产生单元150使用最终图案来产生对象10的最终层析图像。
通过使用上述产生层析图像的方法，可通过将相位调制量调整为最适合对象的材料特性来产生具有增加的传输深度的最优层析图像。
可通过在通过对基础图案执行空间移位调制获得的多个移位图像之中选择产生最清晰的层析图像的图案，来确定最适合对象的材料特性的相位调制量。
同时，上述方法可被写为计算机程序，并可在使用计算机可读记录介质执行程序的通用数字计算机中被实施。此外，在上述本发明的实施例中使用的数据的结构可通过多种手段被记录到计算机可读记录介质。计算机可读记录介质的示例包括磁存储介质（例如，ROM、软盘、硬盘等）和光学读取介质（例如，CD-ROM或DVD）。
本领域技术人员将理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可进行形式和细节上的各种改变。优选实施例应被认为仅是描述意义的，而非为了限制的目的。因此，本发明的范围不是由本发明的详细描述限定，而是由权利要求限定，在该范围内的所有不同应被解释为包括在本发明中。
应该理解，这里描述的示例性实施例应被认为仅是描述意义的，而非为了限制的目的。每个实施例内的特征或方面的描述通常被认为对于其他实施例中的其他类似特征或方面是可用的。

Claims (19)

1.一种产生层析图像的方法，所述方法包括：
确定空间光调制器的至少一个基本图案，其中，空间光调制器根据布置了像素的图案来调制入射光线的相位；
通过执行空间移位调制获得基础图案的多个移位图案，其中，所述空间移位调制针对基础图案将像素的布置竖直和/或水平地移动预定数量；
通过使用通过穿过空间光调制器并进入对象的入射光线获得的光线的谱信号，产生基础图案的层析图像和基础图案的多个移位图像的层析图像；
基于产生的层析图像，从基础图案和基础图案的多个移位图案之中选择产生最清晰的层析图像的一个图案；
通过使用选择的图案来产生对象的最终层析图像。
2.如权利要求1所述的方法，其中，空间光调制器具有对象的多个基础图案，所述多个基础图案在根据空间移位调制的入射光线的相位调制中彼此不相关。
3.如权利要求1所述的方法，其中，空间光调制器具有对象的多个基础图案，
选择一个图案的步骤包括：
通过针对多个基础图案的每个，重复从每个基础图案和每个基础图案的多个移位图案之中选择产生最清晰的层析图像的一个图案，来获得多个选择的图案；
将所述多个选择的图案相加为一个叠加图案；
形成通过基于预定阈值二元化叠加图案获得的最终图案，
产生最终层析图像的步骤包括：使用最终图案产生对象的最终层析图像。
4.如权利要求1所述的方法，还包括：确定与用于聚焦入射光线的对象的期望传输深度相应的兴趣区域（ROI），其中，针对ROI重复所述方法的操作，以产生ROI的最终层析图像。
5.如权利要求1所述的方法，还包括：确定具有用于聚焦入射光线的对象的不同传输深度的多个ROI，其中，针对所述多个ROI的每个重复所述方法的操作，以产生多个最终层析图像，将所述多个最终层析图像组合以产生一个编辑的层析图像。
6.如权利要求4所述的方法，其中，确定ROI的步骤包括：根据对象的传输深度基于谱信号的强度来确定用于聚焦入射光线的对象的期望传输深度，将与确定的传输深度相应的区域确定为ROI。
7.如权利要求3所述的方法，还包括：
基于谱信号分别针对每个基础图案和每个基础图案的多个移位图案获得谱图像；
通过基于每个基础图案的谱图像根据空间移位调制的移动方向和移动量以矩阵形式布置谱图像，产生表示根据空间移位调制的获得的光线的相移的一个相移谱图像，
其中，针对多个基础图案的每个重复获得谱图像和产生一个相移谱图像的操作，以获得多个相移谱图像，
其中，产生最终图案的步骤包括：通过对所述多个相移谱图像之中的显示出规律的相移的相移谱图像的基础图案执行选择产生最清晰的层析图像的一个图案的操作，来产生最终图案。
8.如权利要求7所述的方法，其中，规律的相移表示正弦特性。
9.如权利要求1所述的方法，其中，当在对象上水平移动入射光线的同时，重复所述方法的操作，以获得多个最终层析图像，所述方法还包括：通过使用所述多个最终层析图像产生与对象上的全部移动距离相应的区域的一个层析图像。
10.如权利要求1所述的方法，其中，空间光调制器是数字微镜装置（DMD）。
11.如权利要求2所述的方法，其中，基于阿达玛（Hadamard）图案的置换来确定所述多个基础图案。
12.如权利要求1所述的方法，其中，在光线相干层析（OCT）设备或光学相干显微镜（OCM）执行产生层析图像的方法。
13.一种层析图像产生设备，所述设备包括：
发光单元，发射入射到对象上的光线；
空间光调制器，根据布置了像素的图案来调制入射光线的相位；
调制控制单元，确定空间光调制器的至少一个基础图案，通过执行针对基础图案将像素的布置竖直和/或水平地移动预定数量的空间移位调制来获得基础图案的多个移位图案，控制将基础图案和基础图案的多个移位图像的每个顺序施加到空间光调制器；
检测单元，基于穿过空间光调制器并进入对象的入射光线获得的光线，检测基础图案和基础图案的多个移位图案的谱信号；
图像产生单元，通过使用谱信号产生基础图案的层析图像和基础图案的多个移位图像的层析图像；
图像处理单元，基于产生的层析图像，从基础图案和基础图案的多个移位图案之中选择产生最清晰的层析图像的一个图案，
其中，图像产生单元通过使用将选择的图案施加到空间光调制器获得的光线的谱信号产生对象的最终层析图像。
14.如权利要求13所述的设备，其中，调制控制单元确定对象的多个基础图案，对所述多个基础图案的每个执行空间移位调制以获得每个基础图案的多个移位图案，其中，所述多个基础图案在根据空间移位调制的入射光线的相位调制中彼此不相关。
15.如权利要求13所述的设备，其中，调制控制单元确定对象的多个基础图案，对所述多个基础图案的每个执行空间移位调制以获得每个基础图案的多个移位图案，将所述多个基础图案和每个基础图案的多个移位图案施加到空间光调制器，
图像处理单元通过针对所述多个基础图案的每个重复进行选择的操作获得多个选择的图案，将所述多个选择的图案相加为叠加图案，并形成通过基于预定阈值二元化叠加图案获得的最终图案，
图像产生单元使用最终图案产生对象的最终层析图像。
16.如权利要求15所述的设备，还包括：光控制单元，确定与用于聚焦入射光线的对象的期望传输深度相应的ROI，并控制所述发射以允许入射光线聚焦到确定的ROI，
其中，光控制单元确定具有用于聚焦入射光线的对象的不同传输深度的多个ROI，并控制所述发射以允许入射光线顺序地聚焦到所述多个ROI，
图像产生单元针对对象的所述多个ROI重复产生最终层析图像的操作，以获得多个最终层析图像，
图像处理单元组合所述多个最终层析图像以产生一个编辑的层析图像。
17.如权利要求15所述的设备，其中，图像产生单元基于谱信号分别针对每个基础图案和每个技术图案的多个移位图案，获得谱图像，
图像处理单元基于每个基础图案的谱图像根据空间移位调制的移动方向和移动量以矩阵形式布置谱图像，并产生表示根据空间移位调制的获得的光线的相移的一个相移谱图像，
图像处理单元针对多个基础图案的每个重复产生一个相移谱图像的操作以获得多个相移谱图像，并通过对所述多个相移谱图像之中的显示出规律的相移的相移谱图像的基础图案执行选择产生最清晰的层析图像的一个图案的操作。
18.如权利要求17所述的设备，其中，规律的相移表示正弦特性。
19.一种光学相干层析设备，包括：
发光单元，发射入射到对象上的光线；
空间光调制器，根据布置了像素的图案来调制入射光线的相位；
调制控制单元，确定空间光调制器的至少一个基础图案，通过执行针对基础图案将像素的布置竖直和/或水平地移动预定数量的空间移位调制来获得基础图案的多个移位图案，控制将基础图案和基础图案的多个移位图像的每个顺序施加到空间光调制器；
干涉仪，将入射光线分离为测量光线和参考光线，将测量光线照射到对象，接收通过照射的测量光线从对象反射的响应光线；
检测单元，检测由响应光线和参考光线导致的干涉信号，并基于干涉信号分别针对基础图案和基础图案的多个移位图像检测谱信号；
图像产生单元，通过使用谱信号产生基础图案的层析图像和基础图案的多个移位图像的层析图像；
图像处理单元，基于产生的层析图像，从基础图案和基础图案的多个移位图案之中选择产生最清晰的层析图像的一个图案，
其中，图像产生单元通过使用将选择的图案施加到空间光调制器获得的干涉信号的谱信号产生对象的最终层析图像，
空间光调制器调制从发光单元发射的入射光线、测量光线和参考光线中的任意一个。
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Application publication date: 20140212