CN108291925A - 信息处理装置、散斑成像系统、以及信息处理方法 - Google Patents

信息处理装置、散斑成像系统、以及信息处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明能够使得简单并且有效地获得散斑图案对比度，即，用于流体速度测量的先决条件。本发明提供一种设置有亮度积分单元和对比度计算单元的信息处理设备，亮度积分单元用于对通过使用成像元件反复地成像散射光所获得的多个散斑图像的亮度进行积分，散射光是从照射有相干光的成像主体获得的，对比度计算单元用于基于通过由亮度积分单元积分的散斑积分图像计算散斑图案对比度。

Description

信息处理装置、散斑成像系统、以及信息处理方法
技术领域
本公开涉及一种信息处理装置、散斑成像系统、以及信息处理方法。
背景技术
作为通过散斑血流图像显示流动速率的常规方法，提出了包括多次曝光散斑成像方法等的方法(参考非专利文献1)。
引用列表
专利文献
非专利文献1：“Ashwin B.Patharathy et al.,Robust flow measurement withmulti-exposure speckle imaging”，Optics Express(2008)
发明内容
发明解决的问题
根据非专利文献1中公开的技术，在获取散斑对比度时需要在各个曝光时间内执行拍摄来作为测量流动速率的先决条件并且需要通过具有对应激光强度的相干光源提供亮度。为了改变曝光时间，需要调整激光发射的强度，并且难以根据曝光时间调整激光发射的强度。
可以将成像器的曝光时间的动态范围设置成比激光强度的动态范围更宽。尽管目前使用具有ND滤波器的高能激光器临时地控制激光发射强度等，然而，由于有限地使用部分激光，所以这远远不是有效的。
本公开鉴于上述问题而展开，并且本公开旨在提供一种信息处理装置、散斑成像系统、以及信息处理方法，将能够有效并且易于获得散斑图案对比度作为测量流体速度的先决条件。
问题的解决方案
本发明人已经集中进行研究来解决如上所述问题，并且因此专注于对通过使用成像元件多次成像所获得的多个散斑图像的亮度进行积分并且已经完成本公开。
具体地，本公开提供一种信息处理装置，包括：亮度积分器，对多个散斑图像的亮度进行积分，多个散斑图像通过成像元件对散射光多次成像而获得的，散射光是从相干光被发射到的成像目标所获得的；和对比度计算单元，基于通过亮度积分器积分的散斑积分图像来计算散斑图案的对比度。
本公开进一步提供一种散斑成像系统，包括：根据权利要求1至11中任一项所述的信息处理装置；光源，将相干光发射到成像目标；成像装置，使用成像元件执行散射光的多次成像并且输出多个散斑图像，散射光是从相干光被发射到的成像目标所获得的；以及显示装置，显示图像。
本公开进一步提供一种信息处理方法，至少包括：亮度积分步骤，对通过成像元件对散射光多次成像而获得的多个散斑图像的亮度进行积分，散射光是从相干光被发射到的所述成像目标所获得的；和对比度计算步骤，基于在亮度积分步骤中积分的散斑积分图像来计算散斑图案的对比度。
发明效果
根据本公开，将能够有效并且容易地获得散斑图案的对比度作为测量流体速度的先决条件。
应注意，此处描述的效果是非限制性的。效果可以是本公开中描述的任意效果。
附图说明
[图1]是示意性示出根据本公开的第一实施方式的信息处理装置1的示意性概念图。
[图2]是示出曝光时间、散斑对比度、以及流动速率之间的关系的曲线表。
[图3]是示出使用根据本公开的信息处理装置1计算的实施例的流程图。
[图4]中的(A)是示出根据本公开的第二实施方式的散斑成像系统10的配线实施例的框图。[图4]中的(B)是示出根据本公开的第二实施方式的散斑成像系统10的内部配置的框图。
[图5]是示出散斑对比度的计算的概念的附图的替代品照片。
[图6]是示出使用根据本公开的第二实施方式的散斑成像系统10的散斑成像的第一示例性流程的流程图。
[图7]是示出使用根据本公开的第二实施方式的散斑成像系统10的散斑成像的第二示例性流程的流程图。
[图8]是示出根据本公开的第一实施方式的信息处理装置1的硬件配置的示例性图。
[图9]是示出通过映射血流速率而获得的映射图的附图的替代品照片。
[图10]是示出在500μs的曝光时间内捕获的图像与积分次数之间的关系的附图的替代品照片。
[图11]是示出在500μs的曝光时间内捕获的图像与积分次数之间的关系的附图的替代品照片。
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述用于实现本公开的优选实施方式。下面描述的实施方式示出了本公开的示例性代表实施方式，并且由此不应狭窄地解释本公开的范围。应注意，将按照下列顺序展开描述。
1.第一实施方式(信息处理装置1)
(1)亮度积分器11
(2)对比度计算单元12
(3)流体速度计算单元13
(4)显示控制单元
(5)计算的示例性流程
2.第二实施方式(散斑成像系统10)
(1)光源14
(2)成像装置15
(3)显示装置16
(4)存储装置17
(5)成像目标O
(6)散斑成像的第一示例性流程
(7)散斑成像的第二示例性流程
3.第三实施方式(信息处理方法)
4.硬件配置
<1.第一实施方式(信息处理装置1)>
图1是示意性示出根据本公开的第一实施方式的信息处理装置1的示意性概念图。根据本公开的信息处理装置1整体包括亮度积分器11、对比度计算单元12、以及流体速度计算单元13。根据需要，还可以进一步包括显示控制单元。在下文中，下面将详细描述各个部分。
(1)亮度积分器11
亮度积分器11对多个散斑图像的亮度进行积分，多个散斑图像通过成像元件对散射光多次成像而获得的，所述散射光是从相干光被发射搭配的成像目标所获得的。
(2)对比度计算单元12
对比度计算单元12基于通过亮度积分器11积分的散斑积分图像来计算散斑图案的对比度。在本公开中，将计算散斑图案的对比度作为以非侵入式和非接触方式测量血流的先决条件。涉及诸如血液等散射体的移动的部分使得散斑变化，从而导致亮度阴影减少。使用散斑图案的对比度作为阴影程度减少的指标。当亮度值是I时，由下列表达式定义散斑图案的对比度K。
[数学表达式1]
K＝σ/<I>···(1)
尽管使用散斑对比度作为阴影程度减少的指标，然而，该指标并不局限于散斑对比度。
散斑对比度K取决于相关时间τc和曝光时间T。常规地，提出了一种多次曝光散斑对比度等作为测量流动速率的方法(参考图2)。图2是示出曝光时间、散斑对比度、以及流动速率之间的关系的曲线图。在如图2示出的常规方法(多次曝光散斑成像方法)中，需要通过改变曝光时间而对各个值执行测量。
相关时间τc是与流动速率和粘性(viscosity)相关的物理量，当流动速率高时，相关时间τc具有较小的值，并且当流动速率低时，相关时间τc具有较大的值。如上所述，为了从散斑对比度中获得流动速率，在常规的多次曝光散斑成像方法中，需要通过改变曝光时间而对各个值执行测量。相反，相比于常规的多次曝光散斑成像方法的情况，本公开能够通过更少的曝光时间图样来计算流动速率。
根据本公开的对比度计算单元12计算散斑积分图像的局部图像区域中的亮度的方差值和平均值、并且基于获得的亮度的方差值和平均值来计算散斑对比度。对比度计算单元12通过求出所获得的亮度的方差值的平方根来计算亮度的标准偏差，并且将获得的亮度的标准偏差和平均值代入到上面式(1)中以计算散斑对比度。
(3)流体速度计算单元13
流体速度计算单元13基于积分曝光时间与通过对比度计算单元12计算的散斑图案的对比度来计算成像目标的流体速度，积分曝光时间是通过积分多个散斑图像的曝光时间而获得的。流体速度的实施例是血管中的血流速率。多个散斑图像是在10ms以内的曝光时间内捕获的图像。
将曝光时间的上限值设置成10ms具有以下优点。在约15ms的曝光时间内对血流进行成像的情况下，散斑对比度(散斑方差)以约1mm/sec的速度变小。因此，即使当对散斑对比度进行积分时，值也不会改变。这是因为散斑的方差已经在10ms的曝光时间内以待测量的血流的流动速率降低，从而使得难以利用积分优点。
参考图2中的曲线图，在10-3sec和10-4sec的情况下，各个流动速率的散斑方差值并未充分地减小，因此，散斑对比度的积分产生作用。
相反，当值增加至超过10-2sec时，散斑方差值降至最低，从而难以使得允许积分产生作用。因此，优选为将曝光时间设置成约10-3sec以内、或约10-4sec。
如上所述，流体速度计算单元13使用积分曝光时间来计算血流速率。通常地，血流的流动速率灵敏性根据曝光时间的长度而不同。利用通过对在如此短以至于血液的移动在曝光期间不可见的曝光时间内捕获的散斑图像进行平均化而获得的图像，可以获得对应区域中的血流速率。例如，利用通过平均化数目为2、...、10、...、100、...、1000、...的图像而获得的图像，可以获得与通过两次、10次、100次、…、1000次、…曝光时间捕获的图像等同的图像。
流体速度计算单元13通过将获得的图像的局部散斑图案的对比度K与积分曝光时间T代入到下列式(2)中来获得相关时间τc。
[数学表达式2]
其中，K(T,τc)是散斑图案的对比度，T是曝光时间，并且τc是相关时间。
流体速度计算单元13基于积分曝光时间和散斑对比度来获得相关时间，然后，将所获得的相关时间与预定的相关时间进行比较以计算血流速率。应注意，预定的相关时间是从校准曲线获得的相关时间或者是提前获得的相关时间。应注意，在未提前测量相关时间的情况下，通过直接比较在绘图中获得的相关时间能够获得相对的流动速率。
除上面式(2)之外，可以使用表示曝光时间、散斑对比度、以及相关时间之间的关系的下列式(3)。可将在绘制已知流动速率的血流的图时确定的值用于式(3)中的β。
[数学表达式3]
其中，K(T,τc)是散斑图案的对比度，T是曝光时间，τc是相关时间，并且β是当绘制已知血流速率的图时确定的值。
(4)显示控制单元
显示控制单元控制显示单元显示图像。显示控制单元能够映射通过流体速度计算单元13计算的流体速度，以进一步控制显示单元显示流体速度分布。
(5)计算的示例性流程
图3是示出使用根据本公开的信息处理装置1的计算的实施例的流程图。在下文中，将按照时间序列描述示例性流程。
(a)亮度积分
首先，在步骤ST101中，亮度积分器11对多个散斑图像的亮度进行积分。
(b)散斑图案的对比度的计算
接着，在步骤ST102中，对比度计算单元12基于通过亮度积分器11积分的散斑积分图像来计算散斑图案的对比度K。
(c)相关时间的计算
随后，流体速度计算单元13基于积分曝光时间T和散斑图案的对比度K计算成像目标的流体速度。在步骤ST103中，流体速度计算单元13基于积分曝光时间T和对比度K计算相关时间τc。具体地，将积分曝光时间T和对比度K代入到上面式(2)中来计算相关时间τc。
(d)流体速度的计算
然后，在步骤ST104中，流体速度计算单元13将所计算的相关时间τc与预定的相关时间τc进行比较来计算流体速度。
<2.第二实施方式(散斑成像系统10)>
图4中的(A)是示出根据本公开的第二实施方式的散斑成像系统10的配线实施例的框图。图4中的(B)是示出根据本公开的第二实施方式的散斑成像系统10的内部配置的框图。应注意，在图4的(A)和图4的(B)中，与根据本公开的信息处理装置1的这些部件相同的部件被给予相同的附图标记，并且将省略其详细描述。根据本公开的散斑成像系统10整体包括信息处理装置1、光源14、成像装置15、以及显示装置16。根据需要，还可以进一步包括存储装置17等。
(1)光源14
光源14向成像目标O发射相干光。相干光表示如下的光：光束中的任意两点处的光波的相位关系是时间上不变并且恒定的，并且在首先通过任意方法分离光束、然后再次与极大的光程差进行组合之后表现出完整的相干性。
只要本技术的效果不受影响，则通过光源14发射的相干光的光源的类型不受具体限制。相干光的实施例是激光。发射激光的光源14的实施例包括氩离子(Ar)激光、氦-氖(He-Ne)激光、染料激光、氪(Cr)激光、半导体激光、以及结合半导体激光与波长转换光学元件的固态激光、或上面一个或多个的任意自由组合。
(2)成像装置15
成像装置15使用成像元件对散射光执行多次成像并且输出多个散斑图像，散射光是从相干光被发射到的成像目标O获得的。
只要本技术的效果不受影响，则成像装置15使用的成像方法不受具体限制，并且能够以任意方式组合并使用一种以上的已知的成像方法。例如，可以允许使用利用诸如电荷耦合设备(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器等成像元件的成像方法。
在本公开中，将成像装置15的曝光时间设置为10ms以内，并且优选地，将时间设置为1ms以内，并且更优选地，设置为约100μs。
作为本公开中的指定方法，使用诸如激光等相干光源照射物体(诸如生物体等)，以使用诸如在10ms以下的短曝光时间的CCD或CMOS等成像元件获得多个图像(两个或多个图像)。曝光时间可以是不会由于散射体的移动而使散斑对比度降低的曝光时间。在这种情况下，将多个图像进行平均化，以实现延长曝光时间的效果。在曝光时间的最佳值未知的情况下，在足够短的曝光时间内执行拍摄能够通过后期处理来调整曝光时间。例如，可以添加在固定的曝光时间(10ms)内捕获的两个帧的图像来获得与20ms等同的图像，或可以添加三个帧的图像来获得与30ms等同的图像(参考图5)。图5是示出散斑对比度的计算的概念的附图代用照片。将通过添加两个或三个帧的一定曝光时间(10ms)的数学处理而获得的积分曝光时间(20ms或30ms)用于计算流体速度计算单元13中的血流速率。
(3)显示装置16
显示装置16显示通过亮度积分器11积分的诸如散斑积分图像等图像。而且，显示装置16能够进一步映射通过流体速度计算单元13计算的血流速率，以进一步显示血流速率的分布。
(4)存储装置17
存储装置17对通过亮度积分器11积分的散斑积分图像、通过对比度计算单元12计算的散斑对比度K等进行存储。而且，存储装置17能够进一步存储血流速率的分布。
(5)成像目标O
根据本公开的散斑成像系统10可以将各种类型的对象设置为成像目标，并且由此可以适用于例如将包含流体的对象设置为成像目标的成像。更具体地，可以将生物体设置为成像目标O，并且可以使用血液作为流体。例如，将根据本公开的散斑成像系统10应用于手术显微镜、手术内诊镜等，可以在确认血管的位置的同时执行手术。这使得能够实现更安全并且高精度手术、并且有助于医学技术的进一步发展。
(6)散斑成像的第一示例性流程
图6是示出使用根据本公开的第二实施方式的散斑成像系统10的散斑成像的第一示例性流程的流程图。在第一示例性流程中，将提前测量的相关时间τc与通过流体速度计算单元13获得的相关时间τc进行比较，以计算血流速率。在下文中，将按照时间序列描述第一示例性流程。
(a)曝光时间与帧速率的设置
首先，在步骤ST201中，在成像装置15中设置曝光时间和帧速率。
(b)用于积分的图像的总数目的确定
接着，在步骤ST202中，在成像装置15中，基于在步骤ST201中设置的曝光时间和帧速率确定用于积分的图像的数目，具体地，对这些图像的亮度进行积分。
(c)散斑图像的图像
接着，在步骤ST203中，成像装置15使用成像元件执行与在步骤ST202中使用成像元件确定的积分数目等同的次数的成像，以将多个散斑图像输出至信息处理装置1。
(d)存储散斑图像
接着，在步骤ST204中，将多个散斑图像记录在存储装置17中。
(e)显示散斑图像
接着，在步骤ST205中，在显示装置16上显示多个散斑图像。
应注意，可以允许执行上面步骤ST204和ST205中的任一个。此外，在散斑图像显示处理(步骤ST205)之后，可以执行散斑图像存储处理(步骤ST204)。应注意，存储散斑图像，以便后期对散斑图像进行分析。此外，显示散斑图像，以便确认拍摄的散斑图像。
(f)亮度积分
接着，在步骤ST206中，信息处理装置1的亮度积分器11对多个散斑图像的亮度进行积分。
(g)散斑图案的对比度的计算
接着，在步骤ST207中，信息处理装置1的对比度计算单元12基于通过亮度积分器11积分的散斑积分图像来计算散斑图案的对比度K。应注意，可以将对比度K存储在存储装置17中。
(h)相关时间的计算
随后，信息处理装置1的流体速度计算单元13基于积分曝光时间T和散斑图案的对比度K计算成像目标的流体速度。在步骤ST208，流体速度计算单元13基于积分曝光时间T和对比度K计算相关时间τc。具体地，将积分曝光时间T和对比度K代入到上面式(2)中来计算相关时间τc。应注意，可以将相关时间τc存储在存储装置17中。
(i)流体速度的计算
在步骤ST209中，流体速度计算单元13将所计算的相关时间τc与预定的相关时间τc进行比较以计算流体速度。应注意，对比度K可以存储在存储装置17中并且可以在显示装置16上显示。
(j)存储流体速度分布
接着，在步骤ST210中，将通过映射由流体速度计算单元13计算的流体速度而获得的流体速度分布存储在存储装置17中。
然后，在步骤ST211中，在显示装置16上显示通过映射获得的流体速度分布。
(7)散斑成像的第二示例性流程
图7是示出使用根据本公开的第二实施方式的散斑成像系统10的散斑成像的第二示例性流程的流程图。在该第二示例性流程中，重复执行散斑图像的成像，直至达到经历亮度积分的目标张数。在下文中，将按照时间序列描述第二示例性流程。
(a)曝光时间的设置
首先，在步骤ST301中，在成像装置15中设置曝光时间。
(b)用于积分的图像的总数的确定
接着，在步骤ST302中，在成像装置15中，基于在步骤ST301中设置的曝光时间确定用于积分的图像的数目，具体地，对这些数目的图像的亮度进行积分。
(c)散斑图像的图像
接着，在步骤ST303中，成像装置15使用成像元件执行成像并且将散斑图像输出至信息处理装置1。
(d)存储散斑图像
接着，在步骤ST304中，将多个散斑图像存储在存储装置17中。应注意，存储装置17可以存储成像的次数(积分图像的总数目)。
(e)显示散斑图像
接着，在步骤ST305中，在显示装置16上显示散斑图像。
应注意，可以允许执行上面步骤ST304和ST305中的任一个。此外，在散斑图像显示处理(步骤ST305)之后，可以执行散斑图像存储处理(步骤ST304)。应注意，存储散斑图像，以便后期对散斑图像进行分析。此外，显示散斑图像，以便确认拍摄的散斑图像。
(f)对积分的张数进行计数
接着，在步骤ST306中，成像装置15计数成像的次数(图像的积分次数)。在尚未达到成像的目标次数的情况下，处理返回至步骤ST303并且重复成像。在成像的次数达到目标次数的情况下，处理进行至步骤ST307。
(g)亮度的积分
接着，在步骤ST307中，信息处理装置1的亮度积分器11对多个散斑图像的亮度进行积分。
(h)散斑图案对比度计算
接着，在步骤ST308中，信息处理装置1的对比度计算单元12基于通过亮度积分器11积分的散斑积分图像来计算散斑图案的对比度K。应注意，对比度K可以存储在存储装置17中。
(i)存储散斑积分图像
接着，在步骤ST309中，将散斑积分图像存储在存储装置17中。
(j)显示散斑积分图像
然后，在步骤ST310中，在显示装置16上显示散斑积分图像。
应注意，可以允许执行上面步骤ST309和ST310中的任一个。此外，在散斑图像显示处理(步骤ST310)之后，可以执行散斑图像存储处理(步骤ST309)。
<3.第三实施方式(信息处理方法)>
根据本公开的信息处理方法整体包括至少以下步骤：亮度积分步骤和散斑对比度计算步骤。根据需要，还可以进一步执行流体速度计算步骤、存储步骤、显示步骤等。应注意，亮度积分步骤、散斑对比度计算步骤、流体速度计算步骤、显示步骤、以及存储步骤与分别通过根据上述的本公开的散斑成像系统10的亮度积分器11、对比度计算单元12、流体速度计算单元13、显示装置16、以及存储装置17执行的方法相同，并且由此在此处省去描述。
<4.硬件配置>
通过下面描述的软件与硬件的协作实现了根据上述所述第一实施方式的信息处理装置1的处理。
图8是示出根据本公开的第一实施方式的信息处理装置1的硬件配置的示例性图。如图8中示出的，信息处理装置1包括中央处理单元(CPU)101、只读存储器(ROM)102、随机访问存储器(RAM)103、电桥104、总线105、接口106、输入装置107、输出装置108、存储器109、连接端口110、以及通信装置111。
CPU 101用作信息处理装置并且与各种程序协作来实现信息处理装置1中的亮度积分器11、对比度计算单元12、以及流体速度计算单元13的操作。而且，CPU 101可以是微处理器。ROM 102对于通过CPU 101使用的程序、计算参数等进行存储。RAM 103对CPU 101运行时使用的程序或运行时适当改变的参数等进行临时存储。通过ROM 102和RAM103实现信息处理装置1中的内存的一部分。CPU 101、ROM 102、以及RAM 103通过包括CPU总线的内部总线等而相互连接。
输入装置107包括用于供用户输入信息的输入装置，诸如，触摸屏、按钮、麦克风、开关、以及控制杆等，并且包括基于用户的输入生成输入信号并且将信号输出至CPU 101的输入控制电路等。信息处理装置1的用户操作输入装置107，以使得能够将各种类型的数据输入至信息处理装置1或者将处理操作指示到信息处理装置1。
输出装置108执行输出到诸如液晶显示器(LCD)设备、有机发光二极管(OLED)设备、以及灯泡等装置。而且，就用户友好性方面而言，输出装置108可以使用扬声器、耳机等输出声音。
存储器109是用于存储数据的装置。就用户友好性方面而言，存储器109可以包括存储介质、将数据记录在存储介质中的记录装置、从存储介质中读取数据的读取装置、删除存储介质中记录的数据的删除装置等。存储器109存储通过CPU 101运行的程序及各种数据。
连接端口110是用于从例如信息处理装置1连接外部装置或外围装置的总线。此外，就用户友好性方面而言，连接端口110可以是通用串行总线(USB)类型。
例如，通信装置111是包括用于连接至网络的通信设备的通信接口。此外，就用户友好性方面而言，通信装置111可以是红外线通信兼容装置、无线局域网(LAN)兼容通信装置、长期演进(LTE)兼容通信装置、或可以是执行有线通信的有线通信装置。
如上所述，根据第一至第三实施方式，可以有效并且容易地获得散斑图案的对比度来作为测量流体速度的先决条件。
而且，在第一至第三实施方式中，可以在恒定的曝光时间内执行成像而不改变相干光源的强度(具有恒定的强度)。这使得可以利用简化装置测量血流速率，而不需要提供用于削弱激光的外部控制，从而使得降低成本与技术难度。
而且，可以获得在第一至第三实施方式中映射血流速率的图像。在通过包括多次曝光散斑成像方法等的散斑对比度显示流动速率的常规提议方法中，需要在各个曝光时间内执行成像并且由此需要通过具有对应强度的相干光源的照明。尽管能够容易地调整曝光持续按，然而，难以广泛地改变相干光源的照明强度。相比于常规的多次曝光散斑成像方法的情况，上述所述第一至第三实施方式能够利用更少数目的曝光时间图样计算血流速率。因此，利用简化装置能够实现血流速率的测量，而不需要提供外部控制来广泛地改变常规的多次曝光散斑成像时相干光源的照明强度，从而使得成本与技术难度降低。
为了使用散斑对比度执行散射体的移动(流动)的观察，需要在某种程度上延长曝光时间。例如，在使用数字成像器的情况下，需要允许散射体在曝光时间期间移动一个像素或多个(至改变散斑图案的程度)。利用常规方法，难以计算散斑对比度，除非将测量目标的最佳曝光时间设置为曝光时间。如在本实施方式中，尽管通过后期处理能够调整曝光时间，然而，通过后期处理来缩短曝光时间是不切实际的。为了通过后期处理设置最佳曝光时间，需要实现更短的曝光时间。
而且，在第一至第三实施方式中，在拍摄之后，可以优化曝光时间，以计算散斑对比度。进一步地，还可以描述诸如散斑血流图像中未描述的低速或静止(但是具有布朗运动)等状态下的流动速度(即，能够放大流动速率灵敏性的动态范围)。
此处，例如，最优化表示对于下列应用(A)至(C)执行血流成像是最佳的。即，在执行以下情形时可以获得与血管的血流对应的最佳血流图像：执行(A)检测正常血流的一部分和异常血流的一部分时、(B)检测血流由于一定的堵塞而不佳的一部分(甚至血管不狭窄(血流不佳的一部分))时、以及(C)狭窄水平评估的实现(以确定找出狭窄症等需要多少个重叠的图像)。
此外，本公开能够被配置成如下。
(1)一种信息处理装置，包括：
亮度积分器，对多个散斑图像的亮度进行积分，多个散斑图像通过成像元件对散射光多次成像而获得的，散射光是从相干光被发射到的成像目标所获得的；和
对比度计算单元，基于通过亮度积分器积分的散斑积分图像来计算散斑图案的对比度。
(2)根据(1)所述的信息处理装置，进一步包括流体速度计算单元，流体速度计算单元基于积分曝光时间与通过对比度计算单元计算的散斑图案的对比度来计算成像目标的流体速度，积分曝光时间是通过积分多个散斑图像的曝光时间而获得的。
(3)根据(1)或(2)所述的信息处理装置，其中，多个散斑图像是在10ms以内的曝光时间内捕获的图像。
(4)根据(1)至(3)中任一项所述的信息处理装置，
其中，对比度计算单元计算散斑积分图像的局部图像区域中的亮度的方差值和平均值、并且基于所获得的亮度的方差值和平均值来计算散斑图案的对比度。
(5)根据(4)所述的信息处理装置，
其中，对比度计算单元通过求出所获得的亮度的方差值的平方根来计算该亮度的标准偏差，并且将所获得的亮度的标准偏差和平均值代入到式(1)中以计算散斑图案的对比度，式(1)表示散斑图案的对比度、亮度的标准偏差、以及亮度的平均值之间的关系，
[数学表达式1]
K＝σ/<I>···(1)
其中，K是散斑图案的对比度，σ是亮度I的标准偏差，并且<I>是亮度I的平均值。
(6)根据(2)所述的信息处理装置，
其中，流体速度计算单元基于积分曝光时间和散斑图案的对比度来获得相关时间，并且将获得的相关时间与预定的相关时间进行比较以计算流体速度。
(7)根据(6)所述的信息处理装置，
其中，流体速度计算单元将积分曝光时间和散斑图案的对比度代入到式(2)中以获得相关时间，式(2)表示曝光时间、散斑图案的对比度、以及相关时间之间的关系，
[数学表达式2]
其中，K(T,τc)是多点散斑图案的对比度，T是曝光时间，并且τc是相关时间。
(8)根据(6)所述的信息处理装置，
其中，流体速度计算单元将积分曝光时间和散斑图案的对比度代入到式(3)中以获得相关时间，式(3)表示曝光时间、散斑图案的对比度、以及相关时间之间的关系，
[数学表达式3]
其中，K(T,τc)是散斑图案的对比度，T是曝光时间，τc是相关时间，并且β是当绘制已知血流速率时确定的值。
(9)根据(2)所述的信息处理装置，进一步包括显示控制单元，显示控制单元控制显示单元显示图像。
(10)根据(9)所述的信息处理装置，其中，显示控制单元映射由流体速度计算单元计算的流体速度，以进一步控制显示单元显示流体速度分布。
(11)根据(2)所述的信息处理装置，其中，流体速度是血管中的血流速率。
(12)一种散斑成像系统，包括：
根据(1)至(11)中任一项所述的信息处理装置；
光源，向成像目标发射相干光；
成像装置，使用成像元件对散射光执行多次成像并且输出多个散斑图像，散射光是从相干光被发射到的成像目标所获得的；以及
显示装置，显示图像。
(13)根据(12)所述的散斑成像系统，其中，显示装置映射通过流体速度计算单元计算的流体速度，以进一步显示流体速度分布。
(14)一种信息处理方法，至少包括：
亮度积分步骤，对多个散斑图像的亮度进行积分，多个散斑图像通过成像元件对散射光多次成像而获得的，散射光是从相干光被发射到的成像目标所获得的；和
对比度计算步骤，基于在亮度积分步骤中积分的散斑积分图像来计算散斑图案的对比度。
应注意，提供本说明书中此处描述的效果用于示例性示出的目，并且并不旨在限制。也可以预期有其他的效果。
实验例
在下文中，将通过给出本公开的实验例具体地描述本公开的效果。
<第一实验例>
在第一实验例中，使用SONY全域快门CMOS成像器以120fps的帧速率和100μs的曝光时间使通过820nm的波长的相干激光光源均匀地照射的生物体成像。应注意，亮度I是通过SONY全域快门CMOS成像器获得的。按照时间序列对数目为一、10、100、以及1000的散斑图像进行积分，以获得与100μs、1ms、10ms、以及100ms的曝光时间对应的散斑积分图像。使用上面式(1)获得基于各个散斑积分图像的局部散斑对比度K。绘制适合上面式(2)的散斑对比度K与积分曝光时间T的绘图来计算相关时间τc。将通过计算获得的相关时间τc与通过已知流动速率计算的相关时间τc进行比较来获得局部部位的血流速率，并且映射获得的血流速率(参考图9)。图9是示出通过映射血流速率获得的映射图的附图的替代品照片。可以使用映射图的颜色来检测血流正常的部分与血流不正常的部分，并且掌握血流速率。
<第二实验例>
在第二实验例中，将血液递送至通过820nm的波长的相干激光光源均匀照射的生物体的模型(phantom)，并且使用SONY全域快门CMOS成像器以30fps的帧速率和500μs的曝光时间使得模型成像。按照时间序列对数目为一(比较例)、二、…、10的散斑图像进行积分，以获得与500μs(比较例)、1ms、...、以及5ms的积分曝光时间对应的散斑积分图像(参考图10)。随后，可以根据血流速率的测量目标选择图10中示出的散斑积分图像之中的最佳散斑积分图像。
散斑对比度K取决于作为拍摄目标的各个区域的移动速度。在第二实施例中，在血流速率为1mm/sec的情况下，在获取500μs、1ms、以及5ms的积分曝光时间时，将散斑对比度K的值分别设置为约0.6、0.5、以及0.4。图11示出了与500μs、1ms、5ms的积分曝光时间对应的各个散斑积分图像及在1ms和5ms的实际曝光时间内捕获的图像。如图11中示出的，发现能够获得与1ms和5ms的积分曝光时间对应的各个散斑积分图像，即，与在1ms和5ms的实际曝光时间内捕获的图像大致等同的图像。
附图标记列表
1 信息处理装置
10 散斑成像系统
11 亮度积分器
12 对比度计算单元
13 流体速度计算单元
14 光源
15 成像装置
16 显示装置
17 存储装置
101 CPU
102 ROM
103 RAM
104 电桥
105 总线
106 接口
107 输入装置
108 输出装置
109 存储器
110 连接端口
111 通信装置。

Claims (14)

1.一种信息处理装置，包括：
亮度积分器，对多个散斑图像的亮度进行积分，所述多个散斑图像通过成像元件对散射光多次成像而获得，所述散射光是从相干光被发射到的成像目标所获得的；和
对比度计算单元，基于通过所述亮度积分器积分的散斑积分图像来计算散斑图案的对比度。
2.根据权利要求1所述的信息处理装置，进一步包括流体速度计算单元，所述流体速度计算单元基于积分曝光时间与通过所述对比度计算单元计算的所述散斑图案的对比度来计算所述成像目标的流体速度，所述积分曝光时间是通过积分所述多个散斑图像的曝光时间而获得的。
3.根据权利要求1所述的信息处理装置，其中，所述多个散斑图像是在10ms以内的曝光时间内捕获的图像。
4.根据权利要求1所述的信息处理装置，
其中，所述对比度计算单元计算所述散斑积分图像的局部图像区域中的亮度的方差值和平均值、并且基于所获得的亮度的所述方差值和所述平均值来计算所述散斑图案的对比度。
5.根据权利要求4所述的信息处理装置，
其中，所述对比度计算单元通过求出所获得的亮度的所述方差值的平方根来计算该亮度的标准偏差，并且将所获得的亮度的所述标准偏差和所述平均值代入到式(1)中以计算所述散斑图案的对比度，所述式(1)表示所述散斑图案的对比度、所述亮度的所述标准偏差、以及所述亮度的所述平均值之间的关系，
[数学表达式1]
K＝σ/<I>…(1)
其中，K是所述散斑图案的对比度，σ是亮度I的所述标准偏差，并且<I>是亮度I的所述平均值。
6.根据权利要求2所述的信息处理装置，
其中，所述流体速度计算单元基于所述积分曝光时间和所述散斑图案的对比度来获得相关时间，并且将获得的相关时间与预定相关时间进行比较以计算所述流体速度。
7.根据权利要求6所述的信息处理装置，
其中，所述流体速度计算单元将所述积分曝光时间和所述散斑图案的对比度代入到式(2)中以获得所述相关时间，所述式(2)表示所述曝光时间、所述散斑图案的对比度、以及所述相关时间之间的关系，
[数学表达式2]
其中，K(T,τc)是所述散斑图案的对比度，T是所述曝光时间，并且τc是所述相关时间。
8.根据权利要求6所述的信息处理装置，
其中，所述流体速度计算单元将所述积分曝光时间和所述散斑图案的对比度代入到式(3)中以获得所述相关时间，所述式(3)表示所述曝光时间、所述散斑图案的对比度、以及所述相关时间之间的关系，
[数学表达式3]
其中，K(T,τc)是所述散斑图案的对比度，T是所述曝光时间，τc是所述相关时间，并且β是当绘制已知的血流速率时所确定的值。
9.根据权利要求2所述的信息处理装置，进一步包括显示控制单元，所述显示控制单元控制显示单元显示图像。
10.根据权利要求9所述的信息处理装置，其中，所述显示控制单元映射由所述流体速度计算单元计算的所述流体速度，以进一步控制所述显示单元显示所述流体速度分布。
11.根据权利要求2所述的信息处理装置，其中，所述流体速度是血管中的血流速率。
12.一种散斑成像系统，包括：
根据权利要求1至11中任一项所述的信息处理装置；
光源，向成像目标发射相干光；
成像装置，使用成像元件对散射光执行多次成像并且输出多个散斑图像，所述散射光是从所述相干光被发射到的所述成像目标所获得的；以及
显示装置，显示图像。
13.根据权利要求12所述的散斑成像系统，其中，所述显示装置映射通过流体速度计算单元计算的流体速度，以进一步显示所述流体速度分布。
14.一种信息处理方法，至少包括：
亮度积分步骤，对多个散斑图像的亮度进行积分，所述多个散斑图像通过成像元件对散射光多次成像而获得，所述散射光是从相干光被发射到的成像目标所获得的；和
对比度计算步骤，基于在所述亮度积分步骤中积分的散斑积分图像来计算散斑图案的对比度。
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