CN106525723B - 声波与光波同时模式化非直观超分辨成像方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种声波与光波同时模式化非直观超分辨成像方法，将可被固定成任何形态的被测物放置于显微镜载物台上；打开超声波信号发生激光光源，显微照明光源对被测物进行照明，光学显微镜和黑白CCD相机获得光强图片输入计算机；通过起偏器和检偏器进行周期性的转动，黑白CCD相机在每隔一定旋转角后采集图像，获得多幅光强图输入计算机；计算机根据输入的光强图和对应的旋转角度参数确定被测物的特征光波参数；利用黑白CCD相机像素上的参数值产生新的灰度值，所有像素灰度值构成非直观图像；根据参数值通过Mueller矩阵确定Stokes参量形成Stokes参数非直观图像。具有成本低、速度快、效率高、成像维度多和分辨率高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及非直观成像技术领域，特别是指一种声波与光波同时模式化非直观超分辨成像方法。
背景技术
非直观成像对传统成像是开发利用了比光强和颜色多很多的光波参数来成像，部分参数提供对更多的维度进行感知，其中能够对物质结构，光学特性，物化特征进行感知，能够消除微粒散射效应，在物质结构变化较为明显的界面和边沿处分辨效果大大提高等，但是，在物质结构变化存在但变化不太明显的微纳空间内，光波的近场散射作用模糊了耦合结果的差别，还有光波遇到不透明物如活体组织，表面以内的结构特征得不到光子耦合，从而失去超分辨和测量效果，而声波没有上述问题，穿透后对被测物形成周期性有规律变化，大大强化和光波的耦合效果和不同结构的差分，而光波和声波结合从而解决了光波非直观成像的多个问题。
因此，有必要设计一种新的声波与光波同时模式化非直观超分辨成像方法，以解决上述技术问题声波与光波同时模式化非直观超分辨成像方法。
发明内容
针对背景技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种声波与光波同时模式化非直观超分辨成像方法，具有对试样非接触、无损、成本低、速度快、效率高、成像维度多和分辨率高的优点。
本发明的技术方案是这样实现的：一种声波与光波同时模式化非直观超分辨成像方法，包括以下步骤:R1、将可以被固定成任何形态的被测物放置于显微镜的载物台上；R2、打开超声波信号发生激光光源，而后打开显微照明光源对显微镜载物台上的被测物进行照明，利用光学显微镜和黑白CCD相机获得一幅光强图片，作为未被处理的原始图像输入计算机；R3、通过电机驱动器驱动微型电机控制起偏器和检偏器进行周期性的转动，并且通过黑白CCD相机在每隔一定旋转角后采集图像，获得多幅光强图并输入计算机；步骤R4，通过可变光束分离器中的电机驱动两束光的传播参数，进而配合步骤R3周期性改变在物台上的被测物中所产生的超声波的传播方式和频率；R5、计算机根据输入的光强图和对应的旋转角度参数确定被测物的特征光波参数；R6、利用步骤R5所得每一个黑白CCD相机像素上的参数值产生新的灰度值，所有像素上的特殊灰度值构成非直观图像；R7、根据参数值通过Mueller矩阵确定Stokes参量，并形成Stokes参数非直观图像。
在上述技术方案中，所述的特征光波参数包含光强、去偏光强、线偏偏振度、偏振位相、偏振空间角。
在上述技术方案中，所述参数值为包含原始光强、去偏光强、相位差、方位角。
在上述技术方案中，所述步骤7中的Mueller矩阵确定Stokes参量并进行Stokes参数计算，所采用的公式为：
其中,公式中Idp是像素点所在每幅图的平均光强信息,δ是相位差,是方位角，S0、S1、S2、S3是Stokes的四个参数。
在上述技术方案中，所述起偏器与检偏器均可透过紫外、可见和红外光波段的光。
本发明声波与光波同时模式化非直观超分辨成像方法，将可被固定成任何形态的被测物放置于显微镜载物台上；打开超声波信号发生激光光源，显微照明光源对被测物进行照明，光学显微镜和黑白CCD相机获得光强图片输入计算机；通过起偏器和检偏器进行周期性的转动，黑白CCD相机在每隔一定旋转角后采集图像，获得多幅光强图输入计算机；计算机根据输入的光强图和对应的旋转角度参数确定被测物的特征光波参数；利用黑白CCD相机像素上的参数值产生新的灰度值，所有像素灰度值构成非直观图像；根据参数值通过Mueller矩阵确定Stokes参量形成Stokes参数非直观图像。具有成本低、速度快、效率高、成像维度多和分辨率高的优点。
附图说明
图1为本发明声波与光波同时模式化非直观超分辨成像方法流程示意图；
图2为实现该非直观超分辨成像方法涉及的装置示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明所述的一种声波与光波同时模式化非直观超分辨成像方法，所涉及的装置包括超声波信号发生激光1、光束2、光学可变衰减器3、可变光束分离器4、光束反射镜5、光学显微镜6、显微照明光源8、起偏器9、照明凝聚镜10、检偏器11和黑白CCD相机12。
计算机14通过驱动控制器13与光学可变衰减器3、可变光束分离器4和样品载物台7连接，进行控制和位置参数读取；计算机41直接与超声发生激光1、显微照明光源8和黑白CCD相机12连接，用于控制和光学数据的读取。
而声波与光波同时模式化非直观超分辨成像方法包括以下步骤：
步骤R1，将可以被固定成任何形态的被测物放置于光学显微镜6的载物台7上；
步骤R2，打开超声波信号发生激光1光源，该激光产生束2含有光脉冲，经光学可变衰减器3调制光强和可变光束分离器4裂成两束含有同样的脉冲特征的光束并通过光学显微镜6合并聚焦在被测物表面和体内不同深度，并经过光束反射镜5反射，且照明凝聚镜10照明于载物台7上的被测物，而后打开显微照明光源8对显微镜载物台7上的被测物进行照明，利用光学显微镜6和黑白CCD相机12获得一幅光强图片，作为未被处理的原始图像输入计算机；
步骤R3，通过电机驱动器驱动微型电机控制起偏器9和检偏器11进行周期性的转动，并且通过黑白CCD相机12在每隔一定旋转角后采集图像，获得多幅光强图并输入计算机14；在此，所述起偏器9与检偏器11均可透过紫外、可见和红外光波段的光。
步骤R4，通过可变光束分离器4中的电机驱动两束光的传播参数，进而配合步骤R3周期性改变在物台上的被测物中所产生的超声波的传播方式和频率。
步骤R5，计算机14根据输入的光强图和对应的旋转角度参数确定被测物的特征光波参数；其中，在此步骤中，所述的特征光波参数包含光强、去偏光强、线偏偏振度、偏振位相、偏振空间角。
步骤R6，利用步骤5所得每一个黑白CCD相机12像素上的参数值产生新的灰度值，所有像素上的特殊灰度值构成非直观图像；其中，所述参数值为包含原始光强、去偏光强、相位差、方位角。
步骤R7，根据参数值通过Mueller矩阵确定Stokes参量，并形成Stokes参数非直观图像。
在此步骤R7中的Mueller矩阵确定Stokes参量并进行Stokes参数计算，所采用的公式为：
其中,公式中Idp是像素点所在每幅图的平均光强信息,δ是相位差,是方位角，S0、S1、S2、S3是Stokes的四个参数。
本发明声波与光波同时模式化非直观超分辨成像方法，将可被固定成任何形态的被测物放置于显微镜载物台上；打开超声波信号发生激光光源，显微照明光源对被测物进行照明，光学显微镜和黑白CCD相机获得光强图片输入计算机；通过起偏器和检偏器进行周期性的转动，黑白CCD相机在每隔一定旋转角后采集图像，获得多幅光强图输入计算机；计算机根据输入的光强图和对应的旋转角度参数确定被测物的特征光波参数；利用黑白CCD相机像素上的参数值产生新的灰度值，所有像素灰度值构成非直观图像；根据参数值通过Mueller矩阵确定Stokes参量形成Stokes参数非直观图像。具有成本低、速度快、效率高、成像维度多和分辨率高的优点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种声波与光波同时模式化非直观超分辨成像方法，其特征在于：包括以下步骤:
R1、将可以被固定成任何形态的被测物放置于显微镜的载物台上；
R2、打开超声波信号发生激光光源，而后打开显微照明光源对显微镜载物台上的被测物进行照明，利用光学显微镜和黑白CCD相机获得一幅光强图片，作为未被处理的原始图像输入计算机；
R3、通过电机驱动器驱动微型电机控制起偏器和检偏器进行周期性的转动，并且通过黑白CCD相机在每隔一定旋转角后采集图像，获得多幅光强图并输入计算机；
步骤R4，通过可变光束分离器中的电机驱动两束光的传播参数，进而配合步骤R3周期性改变在物台上的被测物中所产生的超声波的传播方式和频率；
R5、计算机根据输入的光强图和对应的旋转角度参数确定被测物的特征光波参数；
R6、利用步骤5所得的特征光波参数获取每一个黑白CCD相机像素上的参数值产生新的灰度值，所有像素上的灰度值构成非直观图像；
R7、根据参数值通过Mueller矩阵确定Stokes参量，并形成Stokes参数非直观图像。
2.根据权利要求1所述的声波与光波同时模式化非直观超分辨成像方法，其特征在于：所述的特征光波参数包含光强、去偏光强、线偏偏振度、偏振位相、偏振空间角。
3.根据权利要求1所述的声波与光波同时模式化非直观超分辨成像方法，其特征在于：所述参数值为包含原始光强、去偏光强、相位差、方位角。
4.根据权利要求1所述的声波与光波同时模式化非直观超分辨成像方法，其特征在于：所述起偏器与检偏器均可透过紫外、可见和红外光波段的光。
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