CN113419307B - 一种光纤成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种光纤成像系统包括：激光器，图像采集装置，第一多模光纤，第二多模光纤，光纤耦合器和第三多模光纤；光纤耦合器的第一端口位于光纤耦合器的一侧，光纤耦合器的第二端口位于光纤耦合器的另一侧；第一多模光纤与光纤耦合器的一个第一端口连接，第二多模光纤与光纤耦合器的另一个第一端口连接；第三多模光纤与光纤耦合器的第二端口连接。激光器生成的第一光束经第一多模光纤到达光纤耦合器，并经第三多模光纤照射至待成像物体。第一光束经待成像物体反射得到第二光束，第二光束经第三多模光纤到达光纤耦合器，并经第二多模光纤到达图像采集装置。图像采集装置生成待成像物体的初始图像，提高光纤成像系统的适用范围。

Description

一种光纤成像系统

技术领域

本发明涉及光电成像技术领域，特别是涉及一种光纤成像系统。

背景技术

光纤成像技术具有损耗低、成本低等优势，因此，光纤成像技术广泛应用于生物医学、激光技术等领域。早期的光纤成像系统采用多根单模光纤组成的光纤束收集图像，每一根单模光纤用于收集一个像素点的图像。包含较多的单模光纤，导致光纤束的直径较大，因此，为了提高光纤成像系统的微型化程度，可以将光纤成像系统中的光纤束替换为单根多模光纤。

参见图1，现有技术中，光纤成像系统包括：激光器101，图像采集装置102，第一多模光纤103和第二多模光纤104。在通过光纤成像系统获取待成像物体105的图像时，激光器101产生的第一光束经过第一多模光纤103照射至待成像物体105。第一光束经过待成像物体反射得到第二光束，第二光束经过第二多模光纤104照射至图像采集装置102，图像采集装置102检测到第二光束时，生成待成像物体的图像。

可见，现有技术中的光纤成像系统仍包含多根多模光纤，若待成像物体所处环境的空间较窄，例如，待成像物体所处环境为血管，支气管等，可能会导致该光纤成像系统中的多根多模光纤无法进入待成像物体所处环境，也就无法获取到待成像物体的图像，导致光纤成像系统的适用范围较窄。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种光纤成像系统，以提高光纤成像系统的适用范围。具体技术方案如下：

本发明实施例提供了一种光纤成像系统，所述光纤成像系统包括：激光器，图像采集装置，第一多模光纤，第二多模光纤，光纤耦合器和第三多模光纤；所述光纤耦合器包括两个第一端口和一个第二端口，两个第一端口位于所述光纤耦合器的一侧，所述第二端口位于所述光纤耦合器的另一侧；所述第一多模光纤的一端与所述光纤耦合器的一个第一端口连接，所述第二多模光纤的一端与所述光纤耦合器的另一个第一端口连接；所述第三多模光纤的一端与所述光纤耦合器的第二端口连接，所述第一多模光纤的另一端位于所述激光器发出光束方向的正前方，且所述激光器的输出端口的中心点和所述第一多模光纤的另一端的中心点位于同一直线上，其中：

所述激光器，用于生成第一光束，以使所述第一光束经过所述第一多模光纤到达所述光纤耦合器，并经过所述第三多模光纤照射至待成像物体；所述第一光束经所述待成像物体反射得到第二光束，所述第二光束经过所述第三多模光纤到达所述光纤耦合器，并经过所述第二多模光纤到达所述图像采集装置；

所述图像采集装置，用于根据所述第二光束，生成所述待成像物体的初始图像。

可选的，所述光纤成像系统还包括：扩束器和衰减器；所述扩束器位于所述激光器与所述第一多模光纤之间；所述衰减器位于所述扩束器与所述第一多模光纤之间；所述激光器的输出端口的中心点、所述扩束器的中心点、所述衰减器的中心点，以及所述第一多模光纤的另一端的中心点位于同一直线上；

所述激光器，用于生成第一光束，以使所述第一光束照射至所述扩束器；

所述扩束器，用于将所述第一光束的直径调整为所述第一多模光纤的直径，得到第三光束，将所述第三光束照射至所述衰减器；

所述衰减器，用于将所述第三光束的强度减小至预设强度，得到第四光束，以使所述第四光束经过所述第一多模光纤到达所述光纤耦合器。

可选的，所述光纤成像系统还包括：第一物镜；所述第一物镜位于所述第三多模光纤与所述待成像物体之间；所述第一物镜与所述第三多模光纤的另一端之间的距离为所述第一物镜的工作距离，所述第一物镜与所述待成像物体之间的距离为所述第一物镜的工作距离，所述第一物镜位于所述第三多模光纤的光束出射方向的正前方，且所述第一物镜的中心点与所述第三多模光纤的中心点位于同一直线，以使所述第一光束经过所述第三多模光纤照射至所述第一物镜；

所述第一物镜，用于对所述第一光束进行放大，将放大后的第一光束照射至所述待成像物体；放大后的第一光束经所述待成像物体反射，得到所述第二光束，以使所述第二光束照射至所述第一物镜；

所述第一物镜，还用于对所述第二光束进行缩小，以使缩小后的第二光束经过所述第三多模光纤到达所述光纤耦合器。

可选的，所述光纤成像系统还包括：第二物镜；所述第二物镜位于所述第二多模光纤与所述图像采集装置之间；所述第二物镜与所述第二多模光纤的另一端之间的距离为所述第二物镜的工作距离，所述第二物镜与所述图像采集装置之间的距离为所述第二物镜的工作距离，所述第二物镜位于所述第二多模光纤的光束出射方向的正前方，且所述第二物镜的中心点与所述第二多模光纤的中心点位于同一直线上，以使所述第二光束经过所述第二多模光纤照射至所述第二物镜；

所述第二物镜，用于对所述第二光束进行放大，以使放大后的第二光束照射至所述图像采集装置。

可选的，所述光纤成像系统还包括：图像处理装置；

所述图像处理装置，用于获取所述初始图像，并将所述初始图像输入至预先训练的图像修正模型，得到所述图像修正模型输出的所述待成像物体的目标图像；其中，所述图像修正模型为基于预设训练样本进行训练得到的；所述预设训练样本包括：样本物体的初始图像和所述样本物体的真实图像。

可选的，所述图像处理装置，具体用于通过所述图像修正模型，对所述初始图像进行卷积处理，得到第一特征图像；

对所述第一特征图像进行下采样处理，得到第二特征图像；

对所述第二特征图像进行上采样处理，得到第三特征图像；

对所述第三特征图像进行卷积处理，得到所述待成像物体的目标图像。

可选的，所述图像修正模型为卷积神经网络CNN模型。

本发明实施例提供的一种光纤成像系统，包括：激光器，图像采集装置，第一多模光纤，第二多模光纤，光纤耦合器和第三多模光纤；光纤耦合器包括两个第一端口和一个第二端口，两个第一端口位于光纤耦合器的一侧，第二端口位于光纤耦合器的另一侧；第一多模光纤的一端与光纤耦合器的一个第一端口连接，第二多模光纤的一端与光纤耦合器的另一个第一端口连接；第三多模光纤的一端与光纤耦合器的第二端口连接，第一多模光纤的另一端位于激光器发出光束方向的正前方，且激光器的输出端口的中心点和第一多模光纤的另一端的中心点位于同一直线上。其中：激光器生成第一光束，以使第一光束经过第一多模光纤到达光纤耦合器，并经过第三多模光纤照射至待成像物体。第一光束经待成像物体反射得到第二光束，第二光束经过第三多模光纤到达光纤耦合器，并经过第二多模光纤到达图像采集装置。图像采集装置根据第二光束，生成待成像物体的初始图像。

本发明实施例提供的光纤成像系统靠近待成像物体一侧只包含一根多模光纤(即第三多模光纤)，相对于现有技术，能够减少进入待成像物体所处环境的光纤的数目。因此，基于本发明实施例提供的光纤成像系统，也就能够获取到所处环境的空间较窄的待成像物体的图像，进而，可以提高光纤成像系统的适用范围。

当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1为现有技术中的光纤成像系统的结构图；

图2为本发明实施例提供的一种光纤成像系统的结构图；

图3为本发明实施例提供的另一种光纤成像系统的结构图；

图4为本发明实施例提供的另一种光纤成像系统的结构图；

图5为本发明实施例提供的另一种光纤成像系统的结构图；

图6为本发明实施例提供的另一种光纤成像系统的结构图；

图7为本发明实施例提供的一种基于图像修正模型的图像修正方法的流程图；

图8为本发明实施例提供的一种原始图像与网络重建的图像的对比图；

图9为本发明实施例提供的另一种光纤成像系统的结构图；

图10为本发明实施例提供的另一种原始图像、相机采集图像与重建得到的图像的对比图。

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基于本申请所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有技术中的光纤成像系统仍包含多根多模光纤，若待成像物体所处环境的空间较窄，可能会导致该光纤成像系统中的多根多模光纤无法进入待成像物体所处环境，也就无法获取到待成像物体的图像，导致光纤成像系统的适用范围较窄。

为了解决上述问题，参见图2，图2为本发明实施例提供的一种光纤成像系统的结构图，该光纤成像系统包括：激光器201，图像采集装置202，第一多模光纤203，第二多模光纤204，光纤耦合器205和第三多模光纤206。光纤耦合器205包括两个第一端口和一个第二端口，两个第一端口位于光纤耦合器205的一侧，第二端口位于光纤耦合器205的另一侧；第一多模光纤203的一端与光纤耦合器205的一个第一端口连接，第二多模光纤204的一端与光纤耦合器205的另一个第一端口连接；第三多模光纤206的一端与光纤耦合器205的第二端口连接，第一多模光纤203的另一端位于激光器201发出光束方向的正前方，且激光器201的输出端口的中心点和第一多模光纤203的另一端的中心点位于同一直线上。其中：

激光器201，用于生成第一光束，以使第一光束经过第一多模光纤203到达光纤耦合器205，并经过第三多模光纤206照射至待成像物体207；第一光束经待成像物体207反射得到第二光束，第二光束经过第三多模光纤206到达光纤耦合器205，并经过第二多模光纤204到达图像采集装置202。

图像采集装置202，用于根据第二光束，生成待成像物体207的初始图像。

本发明实施例提供的光纤成像系统靠近待成像物体一侧只包含一根多模光纤即第三多模光纤，相对于现有技术，能够减少进入待成像物体所处环境的光纤的数目。因此，基于本发明实施例提供的光纤成像系统，也就能够获取到所处环境的空间较窄的待成像物体的图像，进而，可以提高光纤成像系统的适用范围。

一种实现方式中，激光器201可以为气体激光器，或者激光器201可以为固体激光器，或者激光器201也可以为半导体激光器，但并不限于此。

第一多模光纤203的另一端位于激光器201发出光束方向的正前方，且激光器201的输出端口的中心点和第一多模光纤203的另一端的中心点位于同一直线上，可以使得激光器201出射的第一光束，能够进入第一多模光纤203进行传输。

光纤耦合器205可以为1×2多模光纤耦合器。光纤耦合器205用于连接第一多模光纤203与第三多模光纤206，可以使得第一多模光纤203出射的第一光束经过光纤耦合器205进入第三多模光纤206。

同理，光纤耦合器205还用于连接第二多模光纤204与第三多模光纤206，可以使得第三多模光纤206出射的第二光束经过光纤耦合器205进入第二多模光纤204。

因此，本发明实施例提供的光纤成像系靠近待成像物体一侧只包含一根多模光纤即第三多模光纤，相对于现有技术，能够减少进入待成像物体所处环境的光纤的数目。因此，基于本发明实施例提供的光纤成像系统，也就能够获取到所处环境的空间较窄的待成像物体的图像，进而，可以提高光纤成像系统的适用范围。

一种实现方式中，图像采集装置202可以为CCD(Charge Coupled Device)相机，或者图像采集装置202也可以为COMS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)相机，但并不限于此。

图像采集装置202包括感光区域，第二光束经过第二多模光纤204到达图像采集装置202的感光区域。图像采集装置202根据感光区域检测到的第二光束，生成待成像物体207的初始图像。

图像采集装置202的感光区域包含多个电容，该多个电容能够感应光束。第二光束照射至图像采集装置202的感光区域后，由于第二光束中光线的亮度不同，可以在每个电容上形成强弱不等的电荷。图像采集装置202可以使每一个电容上的电荷传到相邻的下一个电容，以形成相应的电信号。然后，图像采集装置202可以对电信号进行放大和滤波，并将放大和滤波后的电信号转换为数字信号，得到待处理物体207的图像数据。进而，图像采集装置202可以对图像数据进行色彩校正、白平衡处理等处理，并对处理后的图像数据进行编码，得到待成像物体207的初始图像。

另外，图2中第一多模光纤203和光纤耦合器205存在物理连接关系，第二多模光纤204和光纤耦合器205存在物理连接关系，第三多模光纤206和光纤耦合器205存在物理连接关系。光纤成像系统中除上述器件之外的其他器件之间不存在物理连接关系，图2中连接的器件表示器件之间进行光束传输。例如，激光器201与第一多模光纤203不存在物理连接，图2中激光器201与第一多模光纤203连接，表示激光器201生成的第一光束进入第一多模光纤203进行传输。

在本发明的一个实施例中，在图2的基础上，参见图3，光纤成像系统还包括：扩束器208和衰减器209；扩束器208位于激光器201与第一多模光纤203之间；衰减器209位于扩束器208与第一多模光纤203之间；激光器201的输出端口的中心点、扩束器208的中心点、衰减器209的中心点，以及第一多模光纤203的另一端的中心点位于同一直线上。

激光器201，用于生成第一光束，以使第一光束照射至扩束器208。

扩束器208，用于将第一光束的直径调整为第一多模光纤203的直径，得到第三光束，将第三光束照射至衰减器209。

衰减器209，用于将第三光束的强度减小至预设强度，得到第四光束，以使第四光束经过第一多模光纤203到达光纤耦合器205。

一种实现方式中，激光器201的输出端口的中心点、扩束器208的中心点、衰减器209的中心点，以及第一多模光纤203的另一端的中心点位于同一直线上，可以使得激光器201出射的第一光束能够进入扩束器，以及使得扩束器输出第三光束能够进入衰减器，并且衰减器输出的第四光束能够进入第一多模光纤203进行传输。

由于激光器201产生的第一光束的直径可能与第一多模光纤203的直径不同，因此，为了使得第一光束能够完全进入第一多模光纤203进行传输，光纤成像系统中的扩束器208可以将第一光束的直径调整为第一多模光纤203的直径，得到第三光束，第三光束也就是调整直径后的第一光束。进而，可以使得第三光束能够完全进入第一多模光纤203进行传输。

如果第三光束的强度较大，可能会导致图像采集装置202生成的初始图像过曝，即初始图像的对比度较低，初始图像包含的图像信息较少。因此，光纤成像系统中的衰减器209可以将第三光束的强度减小至预设强度，可以使得初始图像的对比度较高，也就可以在后续对初始图像进行处理时，提供较多的图像信息。

预设强度可以由技术人员根据经验设置。一种实现方式中，当图像采集装置202生成的初始图像中的各像素点的像素值均匀分布在0-255内时，第三光束的强度为预设强度。

在本发明的一个实施例中，在图2的基础上，参见图4，光纤成像系统还包括：第一物镜2010；第一物镜2010位于第三多模光纤206与待成像物体207之间；第一物镜2010与第三多模光纤的另一端之间的距离为第一物镜2010的工作距离，第一物镜2010与待成像物体207之间的距离为第一物镜2010的工作距离，第一物镜2010位于第三多模光纤206的光束出射方向的正前方，且第一物镜2010的中心点与第三多模光纤206的中心点位于同一直线，以使第一光束经过第三多模光纤206照射至第一物镜2010。

第一物镜2010，用于对第一光束进行放大，将放大后的第一光束照射至待成像物体207；放大后的第一光束经待成像物体207反射，得到第二光束，以使第二光束照射至第一物镜2010。

第一物镜2010，还用于对第二光束进行缩小，以使缩小后的第二光束经过第三多模光纤206到达光纤耦合器205。

一种实现方式中，由于第三多模光纤206的直径较小，经第三多模光纤206出射的第一光束的直径也较小。如果待成像物体207较大，则第一光束只能照射至待成像物体207的一部分区域，基于待成像物体207反射的第二光束也就只能获取到待成像物体207的一部分图像。

因此，为了获取到待成像物体207的完整图像，第一物镜2010可以对第一光束进行放大，并将放大后的第一光束照射至待成像物体207。放大后的第一光束照射至待成像物体207的区域较大，可以在一定程度上避免只能获取到待成像物体207的一部分图像的问题。

第二光束是放大后的第一光束经待成像物体207反射得到的，由于放大后的第一光束的直径大于第三多模光纤206的直径。相应的，第二光束的直径大于第三多模光纤206的直径，为了使得第二光束能够完全进入第三多模光纤206进行传输，因此，第一物镜2010可以对第二光束进行缩小，缩小后的第二光束可以进入第三多模光纤206进行传输。

可以理解的是，如果待成像物体207较大，可以通过第一物镜2010对第一光束进行放大，以获取待成像物体207的完整图像。当待成像物体207所处环境的空间较窄时，例如，待成像物体所处环境为血管，支气管等，待成像物体207也较小，第一光束可以照射至待成像物体207的全部区域。此时，可以将第三多模光纤206输出的第一光束直接照射至待成像物体207，不需要经第一物镜2010对第一光束进行放大。

在本发明的一个实施例中，在图1的基础上，参见图5，光纤成像系统还包括：第二物镜2011；第二物镜2011位于第二多模光纤204与图像采集装置202之间；第二物镜2011与第二多模光纤204的另一端之间的距离为第二物镜2011的工作距离，第二物镜2011与图像采集装置202之间的距离为第二物镜2011的工作距离，第二物镜2011位于第二多模光纤204的光束出射方向的正前方，且第二物镜2011的中心点与第二多模光纤204的中心点位于同一直线上，以使第二光束经过第二多模光纤204照射至第二物镜2011。

第二物镜2011，用于对第二光束进行放大，以使放大后的第二光束照射至图像采集装置202。

一种实现方式中，由于第二多模光纤204的直径较小，经第二多模光纤204出射的第二光束的直径也较小。因此，第二光束照射至图像采集装置202之后，图像采集装置202生成的待成像物体207的初始图像也较小，如果初始图像较小，则初始图像包含的图像信息也较少。

因此，第二物镜2011可以对第二光束进行放大，并将放大后的第二光束照射至图像采集装置202。进而，图像采集装置202可以生成较大的初始图像，则初始图像包含的图像信息也较多，也就可以在后续对初始图像进行处理时，提供较多的图像信息。

在本发明的一个实施例中，在图1的基础上，参见图6，光纤成像系统还包括：图像处理装置2012；

图像处理装置2012，用于获取初始图像，并将初始图像输入至预先训练的图像修正模型，得到图像修正模型输出的待成像物体207的目标图像。

其中，图像修正模型为基于预设训练样本进行训练得到的；预设训练样本包括：样本物体的初始图像和样本物体的真实图像。样本物体的初始图像为基于前述实施例中的光纤成像系统得到的。

多模光纤会通过多种导波模式传输光束，每一种导波模式传输的光束为待成像物体的一部分图像信息。由于多模光纤的每一种导波模式具有不同的相速度，会使通过不同导波模式传输的图像信息之间的相位关系发生改变。进而，会导致图像采集装置202生成的初始图像为多个光斑，也就是说采集到的初始图像为已经发生了畸变的图像，初始图像不便于用户观察得到待成像物体207的真实信息。

因此，为了对初始图像进行修正，图像处理装置2012可以将获取的初始图像输入至预先训练的图像修正模型，得到图像修正模型输出的待成像物体207的目标图像。

其中，图像处理装置2012可以为终端(例如，台式电脑、笔记本电脑等)，或者图像处理装置2012也可以为服务器，或者图像处理装置2012也可以为具有图像处理功能的芯片，该芯片可以集成于图像采集装置202的内部。

在本发明的一个实施例中，图像修正模型可以为CNN(Convolutional NeuralNetwork，卷积神经网络)模型。

基于上述处理，可以通过图像修正模型，对发生畸变的初始图像进行修正，得到目标图像，目标图像可以便于用户观察得到待成像物体的真实信息，可以提高用户体验。

在本发明的一个实施例中，图像处理装置2012，具体用于通过图像修正模型，对初始图像进行卷积处理，得到第一特征图像；

对第一特征图像进行下采样处理，得到第二特征图像。

对第二特征图像进行上采样处理，得到第三特征图像；

对第三特征图像进行卷积处理，得到待成像物体207的目标图像。

示例性的，参见图7，图7为本发明实施例提供的一种基于图像修正模型的图像修正方法的流程图。

图像处理装置2012获取大小为384×384的初始图像，初始图像的通道数为1。图像处理装置2012可以将初始图像输入至图像修正模型，通过图像修正模型，对初始图像进行2次卷积处理，得到大小为384×384，且通道数为16的第一特征图像。

然后，图像处理装置2012可以通过图像修正模型，对第一特征图像进行下采样处理，得到大小为12×12，且通道数为512的第二特征图像。

具体的，通过图像修正模型，对第一特征图像先进行2次卷积处理，再进行1次最大池化处理，得到大小为192×192，且通道数为32的特征图像1。对特征图像1先进行2次卷积处理，再进行1次最大池化处理，得到大小为96×96，且通道数为64的特征图像2。对特征图像2先进行2次卷积处理，再进行1次最大池化处理，得到大小为48×48，且通道数为128的特征图像3。对特征图像3先进行2次卷积处理，再进行1次最大池化处理，得到大小为24×24，且通道数为256的特征图像4。对特征图像4先进行2次卷积处理，再进行1次最大池化处理，得到大小为12×12，且通道数为512的第二特征图像。

然后，图像处理装置2012可以通过图像修正模型，对第二特征图像进行上采样处理，得到大小为96×96，且通道数为64的第三特征图像。

具体的，通过图像修正模型，对第二特征图像先进行2次卷积处理，再进行1次上采样处理，得到大小为24×24，且通道数为256的特征图像5。对特征图像5先进行2次卷积处理，再进行1次上采样处理，得到大小为48×48，且通道数为128的特征图像6。对特征图像6先进行2次卷积处理，再进行1次上采样处理，得到大小为96×96，且通道数为64的第三特征图像。最后，对第三特征图像进行2次卷积处理，得到大小为96×96，且通道数为1的目标图像。

图像修正模型进行卷积处理的卷积核的大小均为3×3，进行最大池化处理的窗口大小为2×2，进行上采样处理的窗口大小为2×2，激活函数为ReLU(Rectified LinearUnit，线性修正单元)。

另外，图像处理装置2012在基于训练好的图像修正模型对初始图像进行修正，得到目标图像之前，图像处理装置2012还可以基于预设训练样本对初始结构的图像修正模型进行训练，得到训练好的图像修正模型。

其中，预设训练样本包括：样本物体的初始图像和样本物体的真实图像；样本物体的初始图像为基于前述实施例中的光纤成像系统得到的。

一种实现方式中，图像处理装置2012可以将样本物体的初始图像作为初始结构的图像修正模型的输入数据，得到初始结构的图像修正模型输出的样本物体的预测图像。然后，图像处理装置2012可以计算表示样本物体的预测图像与样本物体的真实图像的差异性的损失函数值，并基于计算得到的损失函数值对初始结构的图像修正模型的模型参数进行调整，当初始结构的图像修正模型达到预设的收敛条件时，得到训练好的图像修正模型。

其中，损失函数可以为MSE(Mean Square Error，均方误差)函数。

本发明实施例中，获取30000组图像，每一组图像包括：样本物体的初始图像和样本物体的真实图像。然后，将其中29850组图像作为预设训练样本，对初始结构的图像修正模型进行了200次训练，此时损失函数值为0.0026，损失函数值较小，表明样本物体的预测图像与样本物体的真实图像的差异性较小，因此可以将训练得到的初始结构的图像修正模型，作为训练好的图像修正模型。

另外，将其中的150组图像作为测试样本，对训练好的图像修正模型进行测试，可以得到图8所示的原始图像与网络重建的图像的对比图。图8中的原始图像为样本物体的真实图像，网络重建的图像为基于图像修正模型预测得到的样本物体的预测图像。

在进行测试时，表示样本物体的预测图像与样本物体的真实图像的差异性的损失函数值最小为0.0339，表明样本物体的预测图像与样本物体的真实图像的差异性较小，可见，基于图像修正模型可以得到与样本物体的真实图像差异较小的图像。

参见图9，图9为本发明实施例提供的一种光纤成像系统的结构图，该光纤成像系统包括：激光器201，图像采集装置202，第一多模光纤203，第二多模光纤204，光纤耦合器205，第三多模光纤206，扩束器208，衰减器209，第一物镜2010和第二物镜2011。

其中，图像采集装置202中可以集成有图像处理装置(图9中未示出)，图像采集装置202为CCD相机。光纤耦合器205为1×2多模光纤耦合器。图9中，用DMD(DigitalMicromirror Device，数字微镜装置)207生成的图像代替待成像物体，基于图9所示的光纤成像系统，可以采集数字微镜装置207生成的图像。

参见表1，表1为图9所示的光纤成像系统中的部分器件的参数表。

可见，激光器201为He(氦)-Ne(氖)激光器，激光器201产生的第一光束的波长为632.8nm。第一物镜2010和第二物镜2011均为40倍的透镜组。数字微镜装置207生成的图像最大分辨率可以为1024×768，每一个像素点的尺寸大小为13.7μm×13.7μm。CCD相机202生成的图像最大分辨率可以为1280×1024，每一个像素点的尺寸大小为4.8μm×4.8μm。第一多模光纤203、第二多模光纤204和第三多模光纤206均为阶跃型多模光纤，且纤芯直径为105μm，数值孔径为0.22。

基于图9所示的光纤成像系统进行试验，可以得到图10所示的原始图像、相机采集图像与重建得到的图像的对比图。图10中的原始图像为数字微镜装置207生成的图像，相机采集图像为图像采集装置202采集的数字微镜装置207生成的图像(即前述实施例中的待成像物体的初始图像)，重建得到的图像为基于图像修正模型预测得到的目标图像。

可见，相机采集图像与原始图像的差异较大，相机采集图像为发生畸变后的图像，基于相机采集图像，用户无法观察得到原始图像的真实信息。

因此，为了对相机采集图像进行修正，可以将相机采集图像输入至图像处理装置。图像处理装置可以基于深度学习算法，对相机采集图像进行修正，得到图10所示的重建得到的图像即前述实施例中的目标图像，即图像处理装置可以基于预先训练的图像处理模型，对相机采集图像进行修正，得到目标图像。

可见，重建得到的图像与原始图像的差异较小，可以便于用户观察得到原始图像的真实信息，提高用户体验。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围。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，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种光纤成像系统，其特征在于，所述光纤成像系统包括：激光器(201)，图像采集装置(202)，第一多模光纤(203)，第二多模光纤(204)，光纤耦合器(205)和第三多模光纤(206)；所述光纤耦合器(205)包括两个第一端口和一个第二端口，两个第一端口位于所述光纤耦合器(205)的一侧，所述第二端口位于所述光纤耦合器(205)的另一侧；所述第一多模光纤(203)的一端与所述光纤耦合器(205)的一个第一端口连接，所述第二多模光纤(204)的一端与所述光纤耦合器(205)的另一个第一端口连接；所述第三多模光纤(206)的一端与所述光纤耦合器(205)的第二端口连接，所述第一多模光纤(203)的另一端位于所述激光器(201)发出光束方向的正前方，且所述激光器(201)的输出端口的中心点和所述第一多模光纤(203)的另一端的中心点位于同一直线上，其中：

所述激光器(201)，用于生成第一光束，以使所述第一光束经过所述第一多模光纤(203)到达所述光纤耦合器(205)，并经过所述第三多模光纤(206)照射至待成像物体(207)；所述第一光束经所述待成像物体(207)反射得到第二光束，所述第二光束经过所述第三多模光纤(206)到达所述光纤耦合器(205)，并经过所述第二多模光纤(204)到达所述图像采集装置(202)；所述光纤耦合器(205)为1×2多模光纤耦合器；

所述图像采集装置(202)，用于根据所述第二光束，生成所述待成像物体(207)的初始图像；

所述光纤成像系统还包括：第一物镜(2010)；所述第一物镜(2010)位于所述第三多模光纤(206)与所述待成像物体(207)之间；所述第一物镜(2010)与所述第三多模光纤的另一端之间的距离为所述第一物镜(2010)的工作距离，所述第一物镜(2010)与所述待成像物体(207)之间的距离为所述第一物镜(2010)的工作距离，所述第一物镜(2010)位于所述第三多模光纤(206)的光束出射方向的正前方，且所述第一物镜(2010)的中心点与所述第三多模光纤(206)的中心点位于同一直线，以使所述第一光束经过所述第三多模光纤(206)照射至所述第一物镜(2010)；

所述第一物镜(2010)，用于对所述第一光束进行放大，将放大后的第一光束照射至所述待成像物体(207)；放大后的第一光束经所述待成像物体(207)反射，得到所述第二光束，以使所述第二光束照射至所述第一物镜(2010)；

所述第一物镜(2010)，还用于对所述第二光束进行缩小，以使缩小后的第二光束经过所述第三多模光纤(206)到达所述光纤耦合器(205)；

所述光纤成像系统还包括：第二物镜(2011)；所述第二物镜(2011)位于所述第二多模光纤(204)与所述图像采集装置(202)之间；所述第二物镜(2011)与所述第二多模光纤(204)的另一端之间的距离为所述第二物镜(2011)的工作距离，所述第二物镜(2011)与所述图像采集装置(202)之间的距离为所述第二物镜(2011)的工作距离，所述第二物镜(2011)位于所述第二多模光纤(204)的光束出射方向的正前方，且所述第二物镜(2011)的中心点与所述第二多模光纤(204)的中心点位于同一直线上，以使所述第二光束经过所述第二多模光纤(204)照射至所述第二物镜(2011)；

所述第二物镜(2011)，用于对所述第二光束进行放大，以使放大后的第二光束照射至所述图像采集装置(202)。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光纤成像系统还包括：扩束器(208)和衰减器(209)；所述扩束器(208)位于所述激光器(201)与所述第一多模光纤(203)之间；所述衰减器(209)位于所述扩束器(208)与所述第一多模光纤(203)之间；所述激光器(201)的输出端口的中心点、所述扩束器(208)的中心点、所述衰减器(209)的中心点，以及所述第一多模光纤(203)的另一端的中心点位于同一直线上；

所述激光器(201)，用于生成第一光束，以使所述第一光束照射至所述扩束器(208)；

所述扩束器(208)，用于将所述第一光束的直径调整为所述第一多模光纤(203)的直径，得到第三光束，将所述第三光束照射至所述衰减器(209)；

所述衰减器(209)，用于将所述第三光束的强度减小至预设强度，得到第四光束，以使所述第四光束经过所述第一多模光纤(203)到达所述光纤耦合器(205)。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光纤成像系统还包括：图像处理装置(2012)；

所述图像处理装置(2012)，用于获取所述初始图像，并将所述初始图像输入至预先训练的图像修正模型，得到所述图像修正模型输出的所述待成像物体(207)的目标图像；其中，所述图像修正模型为基于预设训练样本进行训练得到的；所述预设训练样本包括：样本物体的初始图像和所述样本物体的真实图像。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述图像处理装置(2012)，具体用于通过所述图像修正模型，对所述初始图像进行卷积处理，得到第一特征图像；

对所述第一特征图像进行下采样处理，得到第二特征图像；

对所述第二特征图像进行上采样处理，得到第三特征图像；

对所述第三特征图像进行卷积处理，得到所述待成像物体(207)的目标图像。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述图像修正模型为卷积神经网络CNN模型。

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