CN110558943A - 光学成像方法、相关装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于光学成像技术领域，提供了光学成像方法、相关装置及系统，方法包括：使用第一参数组对目标对象进行三维扫描，获得三维扫描数据，所述第一参数组包括X、Y和Z轴三个方向上的扫描距离参数，其中所述第一参数组的Z轴扫描距离为零；根据所述三维扫描数据确定所述目标对象的Z轴动态扫描参数，所述Z轴动态扫描参数包括目标对象的表面弧线上N个点分别投影到焦平面的N个Z轴距离；根据所述Z轴动态扫描参数调整所述第一参数组中的Z轴动态扫描距离，获得第二参数组；使用所述第二参数组对所述目标对象进行弧度扫描，得到所述目标对象的弧度扫描图像数据。

Description

光学成像方法、相关装置及系统

技术领域

本发明属于光学成像技术领域，尤其涉及一种光学成像方法、相关装置及系统。

背景技术

光声成像是国际上最新发展的，兼具光学与超声成像优势的一种突破性的新型无创生物医学成像技术，其原理是将脉冲激光导入到生物组织上，组织因瞬时热膨胀产生超声信号，通过探测此信号获得组织的光吸收信息。生物组织中血红蛋白对不同波长光的吸收程度不同，所被激发出的光声信号强弱程度也不同。选择高吸收的单波长对血管进行扫描，可直接成像，无需注射任何对比剂；而选择多波长进行扫描，则可通过计算获得血液中氧饱和度、氧代谢率等参数，这对研究眼前节血管形态及功能有着重大意义。

当前非阵列式的光声系统中，受超声探头数量和机械扫描速度的限制，当其对一个较大区域成像时需要较长时间，因此要求被测物体在扫描期间尽量保持静止状态。光声系统目前已经可对耳部血管、(去表皮的)脑部血管进行清晰成像，但对于眼前节血管的成像质量有待提升，主要原因是由于眼球弧度较大，现有光学分辨率光声显微镜系统焦深难以覆盖整个虹膜区域，导致眼前节区域的成像效果不好。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了光学成像方法、相关装置及系统，以解决现有技术中扫描图像成像质量不好的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种光学成像方法，包括：

使用第一参数组对目标对象进行三维扫描，获得三维扫描数据，所述第一参数组包括X、Y和Z轴三个方向上的扫描距离参数，其中所述第一参数组的Z轴扫描距离为零；

根据所述三维扫描数据确定所述目标对象的Z轴动态扫描参数，所述Z轴动态扫描参数包括目标对象的表面弧线上N个点分别投影到焦平面的N个Z轴距离，所述N为大于1的整数；

根据所述Z轴动态扫描参数调整所述第一参数组中的Z轴动态扫描距离，获得第二参数组；

使用所述第二参数组对所述目标对象进行弧度扫描，得到所述目标对象的弧度扫描图像数据。

在本申请实施例的一种实施方式中，所述根据所述三维扫描数据确定所述目标对象的Z轴动态扫描参数，包括：

获取所述目标对象进行三维扫描后的最大幅值侧面投影图；

获取所述最大幅值侧面投影图中信号强度最强的像素点对应的三维扫描数据；

在所述信号强度最强的像素点对应的三维扫描数据中获取所述信号强度最强的像素点对应的高度数据作为焦平面参照高度；

分别将所述N个点的高度数据与所述焦平面参照高度作差，得到所述N个点分别投影到焦平面的N个Z轴距离。

在本申请实施例的一种实施方式中，所述使用所述第二参数组对所述目标对象进行弧度扫描，包括：

Z轴扫描距离从零开始，根据所述Z轴动态扫描参数动态调整扫描所述目标对象时的Z轴扫描距离，以完成对所述目标对象的弧度扫描。

在本申请实施例的一种实施方式中，所述得到所述目标对象的弧度扫描图像数据之后，包括：

使用配准算法对所述弧度扫描图像数据进行抖动校正；

其中，所述配准算法包括：

S1、针对与当前层K层，获取K层的相邻层K-1层和K+1层，根据K-1层K+1层并采用样条插值的方法，将所述K层变换为K1替换层；

S2、针对与当前层K层，通过非线性配准的方法，将所述K层变换为K2替换层；

S3、分别计算K1层与K-1层、K1层与K+1层、K2层与K-1层、K2层与K+1层之间的MI值，所述MI值用于两层之间关系的强弱；

S4、在K1替换层和K2替换层中，选择最高所述MI值对应的替换层替换所述K层；

对于所述弧度扫描图像数据中第2层至M-1层的扫描图像，分别采用步骤S1至步骤S4的方法进行抖动校正，其中，所述K层为非首层且非最后一层，所述M为所述目标对象在当前弧度扫描过程中共扫描得到的扫描层总数。

本发明实施例的第二方面提供了一种光学成像扫描装置，包括：

三维扫描平台，用于使用第一参数组对目标对象进行三维扫描，获得三维扫描数据，所述第一参数组包括X、Y和Z轴三个方向上的扫描距离参数，其中所述第一参数组的Z轴扫描距离为零；

弧度扫描控制箱，用于根据所述三维扫描数据确定的所述目标对象的Z轴动态扫描参数控制Z轴的移动，所述Z轴动态扫描参数包括目标对象的表面弧线上N个点分别投影到焦平面的N个Z轴距离，所述N为大于1的整数；根据所述Z轴动态扫描参数调整所述第一参数组中的Z轴动态扫描距离，获得第二参数组；(问题上面已标出)

所述三维扫描平台还用于使用所述第二参数组对所述目标对象进行弧度扫描，得到所述目标对象的弧度扫描图像数据。

在本申请实施例的一种实施方式中，所述光学成像扫描装置还包括：Z轴距离计算单元；

所述Z轴距离计算单元用于：

获取所述目标对象进行三维扫描后的最大幅值侧面投影图；

获取所述最大幅值侧面投影图中信号强度最强的像素点对应的三维扫描数据；

在所述信号强度最强的像素点对应的三维扫描数据中获取所述信号强度最强的像素点对应的高度数据作为焦平面参照高度；

分别将所述N个点的高度数据与所述焦平面参照高度作差，得到所述N个点分别投影到焦平面的N个Z轴距离。

在本申请实施例的一种实施方式中，所述三维扫描平台具体用于：

Z轴扫描距离从零开始，根据所述Z轴动态扫描参数动态调整扫描所述目标对象时的Z轴扫描距离，以完成对所述目标对象的弧度扫描。

在本申请实施例的一种实施方式中，所述装置还包括：抖动校正模块；

所述抖动校正模块用于使用配准算法对所述弧度扫描图像数据进行抖动校正；其中，所述配准算法包括：

S1、针对与当前层K层，获取K层的相邻层K-1层和K+1层，根据K-1层K+1层并采用样条插值的方法，将所述K层变换为K1替换层；

S2、针对与当前层K层，通过非线性配准的方法，将所述K层变换为K2替换层；

S3、分别计算K1层与K-1层、K1层与K+1层、K2层与K-1层、K2层与K+1层之间的MI值；

S4、在K1替换层和K2替换层中，选择最高所述MI值对应的替换层替换所述K层；

对于所述弧度扫描图像数据中第2层至M-1层的扫描图像，分别采用步骤S1至步骤S4的方法进行抖动校正，其中，所述K层为非首层且非最后一层，所述M为所述目标对象在当前弧度扫描过程中共扫描得到的扫描层总数。

本发明实施例的第三方面提供了一种光学成像扫描系统，包括：

纳秒脉冲激光器，超声换能器，高速数据采集板以及上述权利要求5至8任意一项所述的光学成像扫描装置；

所述纳秒脉冲激光器输出脉冲激光，所述脉冲激光照射生物组织，所述光学成像扫描装置扫描所述脉冲激光照射所述生物组织的所产生的光声信号，利用所述超声换能器接收所述光声信号并将其转换成电信号，所述电信号经信号放大后，经过高速数据采集板采集并转换成数字信号，存储到系统中。

在本申请实施例的一种实施方式中，

所述纳秒脉冲激光器用于输出纳秒级脉冲宽度的激光脉冲，激发光声信号；

所述超声换能器用于接收所述光声信号，并将所述光声信号转换成电信号；

所述高速数据采集板用于对所述电信号进行数字化处理，并存储在系统中。本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：

在本申请实施例中，先对目标对象进行X轴和Y轴方向的三维扫描，获得三维扫描数据，再根据该三维扫描数据确定所述目标对象的Z轴动态扫描参数，使得扫描装置可以根据该Z轴动态扫描参数动态调整扫描所述目标对象时的Z轴扫描距离，从而实现目标对象的弧度扫描，使得带弧度的目标对象能够得到更清晰的扫描成像。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的光学成像方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的目标对象的Z轴距离示意图；

图3是目标对象三维扫描数据的最大幅值侧面投影图；

图4是本发明实施例提供的抖动校正方法的流程示意图；

图5是本发明实施例提供的光学成像扫描装置的结构示例图；

图6是本发明实施例提供的光学成像扫描系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

实施例一

请参阅图1，本申请实施例中一种光学成像方法的一个实施例，包括：

101、使用第一参数组对目标对象进行三维扫描；

使用第一参数组对目标对象进行三维扫描，获得三维扫描数据，所述第一参数组包括X、Y和Z轴三个方向上的扫描距离参数，其中所述第一参数组的Z轴扫描距离为零。

在本申请实施例中，目标对象可以为表面带弧度的动物器官。如，人体的眼前节。具体的，眼前节包括：前房、后房、晶状体悬韧带、房角、部分晶状体、周边玻璃体、视网膜及眼外肌附着点部和结膜等。

在本申请实施例中，第一参数组表示在光学扫描成像中可调整的参数的集合，其中包括X、Y和Z轴三个方向上的扫描距离参数。在步骤101中，第一参数组的Z轴扫描距离为零，即在扫描过程中焦平面固定。若目标对象为眼前节，则扫描仪器所设定的焦平面为眼球虹膜根部所在平面。

示例性的，本申请实施例中的三维扫描数据包括：三维数据重建图像的最大幅值投影图，以及最大幅值投影图中对应像素点的信号强度。

102、根据所述三维扫描数据确定所述目标对象的Z轴动态扫描参数；

根据所述三维扫描数据确定所述目标对象的Z轴动态扫描参数，所述Z轴动态扫描参数包括目标对象的表面弧线上N个点分别投影到焦平面的N个Z轴距离，所述N为大于1的整数。

在本申请实施例中，目标对象的表面弧线上N个点分别投影到焦平面的N个Z轴距离可以形成一个矩阵。N的具体个数可以根据实际的精度需求而定，此处不作限定。

示例性的，请参阅图2，目标对象的表面弧线上N个点可以形成该表面弧线的大致轮廓，表面弧线上的点投影到焦平面的Z轴距离可以体现目标对象的表面该点的高度信息。而多个Z轴距离的组合则可以体现出目标对象表面的弧度信息，根据Z轴动态扫描参数动态地调整扫描探头的高度，无论成像探头扫描到目标对象(如，眼球)的任何位置，探头与被扫描区域之间的距离均恒定且等于焦距，即被扫描区域始终包含在焦深范围内。

具体的，所述根据所述三维扫描数据确定所述目标对象的Z轴动态扫描参数，包括：

获取所述目标对象进行三维扫描后的最大幅值侧面投影图；

获取所述最大幅值侧面投影图中信号强度最强的像素点对应的三维扫描数据；

在所述信号强度最强的像素点对应的三维扫描数据中获取所述信号强度最强的像素点对应的高度数据作为焦平面参照高度；

分别将所述N个点的高度数据与所述焦平面参照高度作差，得到所述N个点分别投影到焦平面的N个Z轴距离。

示例性的，获取目标对象三维扫描数据的最大幅值侧面投影图(如图3所示)，纵坐标代表深度信息。在实际应用中，由于焦平面处所在位置的像素点对应的光声信号最强，因此，可以依据此原理找出图像中焦平面所在位置。如，在图三中确定信号最强点，其纵坐标为90，即焦平面在纵坐标为90的水平面上。如，选择眼球弧度上的一点(166，47)，其纵坐标为47，因此可求出弧度上该点距离焦平面的垂直距离为90-47，即43个像素点，一个像素点纵向距离为8μm，所以弧度上该点距焦平面43×8即344μm。以此类推可求得弧度上每一像素点与焦平面之间的距离，该组数值即为弧度扫描z轴扫描距离，即第二参数组。

104、根据所述Z轴动态扫描参数调整所述第一参数组中的Z轴动态扫描距离；

根据所述Z轴动态扫描参数调整所述第一参数组中的Z轴动态扫描距离，获得第二参数组。

在本申请实施例中，“第一”和“第二”仅用于区分Z轴扫描距离在调整前(即Z轴扫描距离为零)和调整后(即包含Z轴动态扫描距离)的参数组，参数组中所包含的参数类型和数量没有变化。

105、使用所述第二参数组对所述目标对象进行弧度扫描。

使用所述第二参数组对所述目标对象进行弧度扫描，得到所述目标对象的弧度扫描图像数据。

示例性的，在实际应用中，弧度扫描可以在Z轴扫描距离从零开始，根据所述Z轴动态扫描参数动态调整扫描所述目标对象时的Z轴扫描距离。

在本申请实施例中，先对目标对象进行X轴和Y轴方向的扫描，获得三维扫描数据，再根据该三维扫描数据确定所述目标对象的Z轴动态扫描参数，使得扫描装置可以根据该Z轴动态扫描参数动态调整扫描所述目标对象时的Z轴扫描距离，从而实现目标对象的弧度扫描，使得带弧度的目标对象能够得到更清晰的扫描成像。

实施例二

在实际应用中，在进行目标对象的扫描成像时，由于目标对象产生的活体运动(如，呼吸、心跳或眼球转动)，往往会导致成像模糊，本申请实施例提供了相应的解决方案，请参阅图4，包括：

401、将所述K层变换为K1替换层；

针对与当前层K层，获取K层的相邻层K-1层和K+1层，根据K-1层K+1层并采用样条插值的方法，将所述K层变换为K1替换层。其中，所述K层为非首层且非最后一层。

在本申请实施例中，首层和最后一层默认没有抖动，不进行处理。

在本申请实施例中，在获得M层(M为所述目标对象在当前弧度扫描过程中共扫描得到的扫描层总数)弧度扫描图像数据之后，会逐层对该M层扫描图像进行抖动校正。

具体的，样条插值为一种名为样条的特殊分段多项式进行插值的数据处理方法。

402、将所述K层变换为K2替换层；

针对与当前层K层，通过非线性配准的方法，将所述K层变换为K2替换层。

非线性配准：一种基于非线性变换的图像配准方法。在图像配准中，首先根据参考图像与待配准图像相对应的特征点，求解两幅图像之间的变换参数；然后将待配准图像做相应的空间变换，使得两幅图像在同一空间坐标系内。图像变换就是寻找一种坐标变换的模型，建立从一副图像坐标到另一幅图像坐标之间的映射关系。在图像配准中，常用的有刚体变换、仿射变换、透视变换和非线性变换四种模型。非线性变换就是把直线映射为曲线。它一般使用多项式函数，在二维空间内，通过一个非线性函数来表示非线性变换。

403、分别计算K1替换层与K-1层、K1替换层与K+1层、K2替换层与K-1层、K2替换层与K+1层之间的MI值；

分别计算K1替换层与K-1层、K1替换层与K+1层、K2替换层与K-1层、K2替换层与K+1层之间的互信息MI值，所述MI值用于两层之间关系的强弱，得到的对应的MI值分别为：MI11、MI12、MI21和MI22。

互信息，Mutual Information，缩写为MI，表示两个变量X与Y是否有关系，以及关系的强弱。

互信息MI计算公式：I(X，Y)＝∫_X∫_YP(X，Y)logP(X，Y)P(X)P(Y)；

可以看出，如果X与Y独立，则P(X，Y)＝P(X)P(Y)，I(X，Y)就为0，即代表X与Y不相关。

404、在K1替换层和K2替换层中，选择最高所述MI值对应的替换层替换所述K层。

示例性的，假设MI值最高为MI11，则MI11对应的替换层为K1替换层；假设MI值最高为MI12，则MI12对应的替换层为K1替换层；假设MI值最高为MI21，则MI21对应的替换层为K2替换层；假设MI值最高为MI22，则MI22对应的替换层为K2替换层。

重复上述步骤401至404，完成第2层至M-1层扫描图像的抖动校正。

在本申请实施例中，通过改进的demons配准算法可以对扫描中的抖动部分进行校正，使光声成像系统更精确清晰地观测眼前节血管与其病变状况。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

实施例三

本申请实施例还提供是实现上述光学成像方法的光学成像扫描装置，请参阅图5，包括：

三维扫描平台501，用于使用第一参数组对目标对象进行三维扫描，获得三维扫描数据，所述第一参数组包括X、Y和Z轴三个方向上的扫描距离参数，其中所述第一参数组的Z轴扫描距离为零；

弧度扫描控制箱502，用于根据所述三维扫描数据确定的所述目标对象的Z轴动态扫描参数控制Z轴的移动，所述Z轴动态扫描参数包括目标对象的表面弧线上N个点分别投影到焦平面的N个Z轴距离，所述N为大于1的整数；根据所述Z轴动态扫描参数调整所述第一参数组中的Z轴动态扫描距离，获得第二参数组；

所述三维扫描平台501还用于使用所述第二参数组对所述目标对象进行弧度扫描，得到所述目标对象的弧度扫描图像数据。

在本申请实施例的一种实施方式中，

所述光学成像扫描装置还包括：Z轴距离计算单元；

所述Z轴距离计算单元用于：

获取所述目标对象进行三维扫描后的最大幅值侧面投影图；

获取所述最大幅值侧面投影图中信号强度最强的像素点对应的三维扫描数据；

在所述信号强度最强的像素点对应的三维扫描数据中获取所述信号强度最强的像素点对应的高度数据作为焦平面参照高度；

分别将所述N个点的高度数据与所述焦平面参照高度作差，得到所述N个点分别投影到焦平面的N个Z轴距离。

在本申请实施例的一种实施方式中，所述三维扫描平台具体用于：

Z轴扫描距离从零开始，根据所述Z轴动态扫描参数动态调整扫描所述目标对象时的Z轴扫描距离，以完成对所述目标对象的弧度扫描。

在本申请实施例的一种实施方式中，所述装置还包括：抖动校正模块503；

所述抖动校正模块503用于使用配准算法对所述弧度扫描图像数据进行抖动校正；其中，所述配准算法包括：

S1、针对与当前层K层，获取K层的相邻层K-1层和K+1层，根据K-1层K+1层并采用样条插值的方法，将所述K层变换为K1替换层；

S2、针对与当前层K层，通过非线性配准的方法，将所述K层变换为K2替换层；

S3、分别计算K1层与K-1层、K1层与K+1层、K2层与K-1层、K2层与K+1层之间的MI值；

S4、在K1替换层和K2替换层中，选择最高所述MI值对应的替换层替换所述K层；

对于所述弧度扫描图像数据中第2层至M-1层的扫描图像，分别采用步骤S1至步骤S4的方法进行抖动校正，其中，所述K层为非首层且非最后一层，所述M为所述目标对象在当前弧度扫描过程中共扫描得到的扫描层总数。

实施例四

本申请实施例还提供是实现上述光学成像方法的光学成像扫描系统，请参阅图6，包括：

纳秒脉冲激光器，超声换能器，高速数据采集板以及上述实施例的光学成像扫描装置；

所述纳秒脉冲激光器输出脉冲激光，所述脉冲激光照射生物组织，所述光学成像扫描装置扫描所述脉冲激光所述生物组织的所产生的光声信号，利用所述超声换能器接收所述光声信号并将其转换成电信号，所述电信号经信号放大后，经过高速数据采集板采集并转换成数字信号，存储到系统中。

所述纳秒脉冲激光器用于输出纳秒级脉冲宽度的激光脉冲，激发光声信号；

所述超声换能器用于接收所述光声信号，并将所述光声信号转换成电信号；

所述高速数据采集板用于对所述电信号进行数字化处理，并存储在系统中。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光学成像方法，其特征在于，包括：

使用第一参数组对目标对象进行三维扫描，获得三维扫描数据，所述第一参数组包括X、Y和Z轴三个方向上的扫描距离参数，其中所述第一参数组的Z轴扫描距离为零；

根据所述三维扫描数据确定所述目标对象的Z轴动态扫描参数，所述Z轴动态扫描参数包括目标对象的表面弧线上N个点分别投影到焦平面的N个Z轴距离，所述N为大于1的整数；

根据所述Z轴动态扫描参数调整所述第一参数组中的Z轴动态扫描距离，获得第二参数组；

使用所述第二参数组对所述目标对象进行弧度扫描，得到所述目标对象的弧度扫描图像数据。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述根据所述三维扫描数据确定所述目标对象的Z轴动态扫描参数，包括：

获取所述目标对象进行三维扫描后的最大幅值侧面投影图；

获取所述最大幅值侧面投影图中信号强度最强的像素点对应的三维扫描数据；

在所述信号强度最强的像素点对应的三维扫描数据中获取所述信号强度最强的像素点对应的高度数据作为焦平面参照高度；

分别将所述N个点的高度数据与所述焦平面参照高度作差，得到所述N个点分别投影到焦平面的N个Z轴距离。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述使用所述第二参数组对所述目标对象进行弧度扫描，包括：

Z轴扫描距离从零开始，根据所述Z轴动态扫描参数动态调整扫描所述目标对象时的Z轴扫描距离，以完成对所述目标对象的弧度扫描。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述得到所述目标对象的弧度扫描图像数据之后，包括：

使用配准算法对所述弧度扫描图像数据进行抖动校正；

其中，所述配准算法包括：

S1、针对与当前层K层，获取K层的相邻层K-1层和K+1层，根据K-1层K+1层并采用样条插值的方法，将所述K层变换为K1替换层；

S2、针对与当前层K层，通过非线性配准的方法，将所述K层变换为K2替换层；

S3、分别计算K1替换层与K-1层、K1替换层与K+1层、K2替换层与K-1层、K2替换层与K+1层之间的互信息MI值，所述MI值用于两层之间关系的强弱；

S4、在K1替换层和K2替换层中，选择最高所述MI值对应的替换层替换所述K层；

对于所述弧度扫描图像数据中第2层至M-1层的扫描图像，分别采用步骤S1至步骤S4的方法进行抖动校正，其中，所述K层为非首层且非最后一层，所述M为所述目标对象在当前弧度扫描过程中共扫描得到的扫描层总数。

5.一种光学成像扫描装置，其特征在于，包括：

三维扫描平台，用于使用第一参数组对目标对象进行三维扫描，获得三维扫描数据，所述第一参数组包括X、Y和Z轴三个方向上的扫描距离参数，其中所述第一参数组的Z轴扫描距离为零；

弧度扫描控制箱，用于根据所述三维扫描数据确定的所述目标对象的Z轴动态扫描参数控制Z轴的移动，所述Z轴动态扫描参数包括目标对象的表面弧线上N个点分别投影到焦平面的N个Z轴距离，所述N为大于1的整数；根据所述Z轴动态扫描参数调整所述第一参数组中的Z轴动态扫描距离，获得第二参数组；

所述三维扫描平台还用于使用所述第二参数组对所述目标对象进行弧度扫描，得到所述目标对象的弧度扫描图像数据。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述光学成像扫描装置还包括：Z轴距离计算单元；

所述Z轴距离计算单元用于：

获取所述目标对象进行三维扫描后的最大幅值侧面投影图；

获取所述最大幅值侧面投影图中信号强度最强的像素点对应的三维扫描数据；

在所述信号强度最强的像素点对应的三维扫描数据中获取所述信号强度最强的像素点对应的高度数据作为焦平面参照高度；

分别将所述N个点的高度数据与所述焦平面参照高度作差，得到所述N个点分别投影到焦平面的N个Z轴距离。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，

所述三维扫描平台具体用于：

Z轴扫描距离从零开始，根据所述Z轴动态扫描参数动态调整扫描所述目标对象时的Z轴扫描距离，以完成对所述目标对象的弧度扫描。

8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，

所述装置还包括：抖动校正模块；

所述抖动校正模块用于使用配准算法对所述弧度扫描图像数据进行抖动校正；其中，所述配准算法包括：

S1、针对与当前层K层，获取K层的相邻层K-1层和K+1层，根据K-1层K+1层并采用样条插值的方法，将所述K层变换为K1替换层；

S2、针对与当前层K层，通过非线性配准的方法，将所述K层变换为K2替换层；

S3、分别计算K1层与K-1层、K1层与K+1层、K2层与K-1层、K2层与K+1层之间的MI值，所述MI值用于两层之间关系的强弱；

S4、在K1替换层和K2替换层中，选择最高所述MI值对应的替换层替换所述K层；

对于所述弧度扫描图像数据中第2层至M-1层的扫描图像，分别采用步骤S1至步骤S4的方法进行抖动校正，其中，所述K层为非首层且非最后一层，所述M为所述目标对象在当前弧度扫描过程中共扫描得到的扫描层总数。

9.一种光学成像扫描系统，其特征在于，包括：

纳秒脉冲激光器，超声换能器，高速数据采集板以及上述权利要求5至8任意一项所述的光学成像扫描装置；

所述纳秒脉冲激光器输出脉冲激光，所述脉冲激光照射生物组织，所述光学成像扫描装置扫描所述脉冲激光照射所述生物组织的所产生的光声信号，利用所述超声换能器接收所述光声信号并将其转换成电信号，所述电信号经信号放大后，经过高速数据采集板采集并转换成数字信号，存储到系统中。

10.根据权利要求9所述的光学成像扫描系统，其特征在于，包括：

所述纳秒脉冲激光器用于输出纳秒级脉冲宽度的激光脉冲，激发光声信号；

所述超声换能器用于接收所述光声信号，并将所述光声信号转换成电信号；

所述高速数据采集板用于对所述电信号进行数字化处理，并存储在系统中。