CN114689095B - 基于多模光纤的超高速全光纤成像系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于多模光纤的超高速全光纤成像系统及方法，系统包括：高重频脉冲光源、光纤探针、多模光纤、超快光电探测器以及信号处理设备；高重频脉冲光源用于发射照射待测图像用的高重频且窄脉宽的脉冲激光；光纤探针用于收集从待测图像返回的光信号；多模光纤用于传输光纤探针输出的光信号，并提供模间色散；超快光电探测器用于采集出射脉冲时域波形，将出射脉冲时域波形转化为时域脉冲电信号；信号处理设备用于接收时域脉冲电信号，从时域脉冲电信号中计算、恢复出待测图像的图像信息。本发明提供的基于多模光纤的超高速全光纤成像系统及方法，可以实现高帧率的图像采集，成像速度大大提高，且结构简单，集成度高。
Description
技术领域
本发明涉及光纤成像技术领域，尤其涉及一种基于多模光纤的超高速全光纤成像系统及方法。
背景技术
在生物医学应用中，常应用基于光纤探针的内窥镜技术进行体内成像。作为一种光波导，光纤可以把光信息从一端传输到另一端，而多模光纤由于具有大数值孔径和大芯径，其包含成百上千个波导传播模式，这些传播模式可以携带空间光学信息，包含了图像空间信息的信号光进入到光纤中后可以沿着光纤传播，将图像信息传输到光纤的另一端，因此光纤探针可以深入狭窄的空间进行内镜检查。
现有的光纤图像传输系统主要是光纤束传像或OCT(Optical CoherenceTomography，光学相干断层扫描)成像，上述系统由于管径粗、成像速度慢，适用范围有限，在某些特殊情况下，例如检测神经激活的快速信号或在体内用于观察活体组织中的化学动力学过程，特别需要高帧率的光纤内窥成像系统，现有的光纤图像传输系统在成像速度上难以满足实际需求。
发明内容
本发明提供一种基于多模光纤的超高速全光纤成像系统及方法，用以解决现有技术中光纤图像传输系统成像速度慢、适用范围小的技术问题。
一方面，本发明提供一种基于多模光纤的超高速全光纤成像系统，包括：高重频脉冲光源、光纤探针、多模光纤、超快光电探测器以及信号处理设备；
所述高重频脉冲光源用于发射照射待测图像用的高重频且窄脉宽的脉冲激光；
所述光纤探针用于收集从待测图像返回的光信号；
所述多模光纤与所述光纤探针熔接，所述多模光纤用于传输所述光纤探针输出的光信号，并为传输的光信号提供模间色散；
所述超快光电探测器与所述多模光纤连接，所述超快光电探测器用于采集所述多模光纤输出的出射脉冲时域波形，并将所述出射脉冲时域波形转化为时域脉冲电信号；
所述信号处理设备与所述超快光电探测器连接，所述信号处理设备用于接收所述时域脉冲电信号，并从所述时域脉冲电信号中计算、恢复出待测图像的图像信息。
根据本发明提供的一种基于多模光纤的超高速全光纤成像系统，所述高重频脉冲光源为锁模光纤激光器或固体激光器。
根据本发明提供的一种基于多模光纤的超高速全光纤成像系统，还包括准直镜，所述准直镜设于所述高重频脉冲光源与所述待测图像之间，所述准直镜用于将所述脉冲激光准直后照射待测图像。
根据本发明提供的一种基于多模光纤的超高速全光纤成像系统，还包括耦合元件，所述耦合元件设于所述待测图像与所述光纤探针之间，所述耦合元件用于将从所述待测图像返回的光信号耦合至所述光纤探针中。
根据本发明提供的一种基于多模光纤的超高速全光纤成像系统，所述光纤探针和所述多模光纤采用同一多模阶跃折射率光纤，所述多模阶跃折射率光纤的尾部切平角裸露作为光纤探针，且所述多模阶跃折射率光纤还作为模间色散介质。
根据本发明提供的一种基于多模光纤的超高速全光纤成像系统，还包括光纤耦合器，所述光纤耦合器设于所述高重频脉冲光源与所述光纤探针之间，所述光纤耦合器用于将所述脉冲激光耦合至所述光纤探针中，所述光纤探针还用于输出照明脉冲照射待测图像。
根据本发明提供的一种基于多模光纤的超高速全光纤成像系统，所述光纤探针的纤芯与所述多模光纤的纤芯匹配设置。
根据本发明提供的一种基于多模光纤的超高速全光纤成像系统，还包括示波器，所述示波器与所述超快光电探测器连接，所述示波器用于采集并显示所述时域脉冲电信号。
另一方面，本发明还提供一种基于多模光纤的超高速全光纤成像方法，包括：
发射高重频且窄脉宽的脉冲激光，照射待测图像；
收集从所述待测图像返回的光信号；
将从所述待测图像返回的光信号在模间色散介质中进行传播；
采集模间色散后的出射脉冲时域波形，并将所述出射脉冲时域波形转化为时域脉冲电信号；
从所述时域脉冲电信号中计算、恢复出待测图像的图像信息。
根据本发明提供的一种基于多模光纤的超高速全光纤成像方法，还包括：
显示所述时域脉冲电信号。
本发明提供的基于多模光纤的超高速全光纤成像系统及方法，通过高重频脉冲光源提供的高重频且窄脉宽的脉冲激光作为照明光，由于每个脉冲都用来曝光一个瞬间图像的信息，所以图像采集帧率等于脉冲重频，由于高重频脉冲光源的脉冲重频较高，可以实现高帧率的图像采集，成像速度大大提高，同时系统不需要空间光学元件，系统结构简单，集成度高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明提供的基于多模光纤的超高速全光纤成像系统的结构示意图；
图2是照明源直接照射被测物体时基于多模光纤的超高速全光纤成像系统的结构示意图；
图3是收发一体的基于多模光纤的超高速全光纤成像系统的结构示意图；
图4是本发明提供的基于多模光纤的超高速全光纤成像方法的实现流程示意图；
图5是基于U-Net神经网络的图像恢复算法的实现原理示意图；
图6是基于逆矩阵算法的图像恢复算法的实现原理示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
图1示出了本发明实施例公开的基于多模光纤的超高速全光纤成像系统，包括：高重频脉冲光源110、光纤探针130、多模光纤140、超快光电探测器150以及信号处理设备160；
高重频脉冲光源110用于发射照射待测图像120用的高重频且窄脉宽的脉冲激光；
光纤探针130用于收集从待测图像120返回的光信号；
多模光纤140与光纤探针130熔接，多模光纤140用于传输光纤探针130输出的光信号，并为传输的光信号提供大的模间色散；
超快光电探测器150与多模光纤140连接，超快光电探测器150用于采集多模光纤140输出的出射脉冲时域波形，并将出射脉冲时域波形转化为时域脉冲电信号；
信号处理设备160与超快光电探测器150连接，信号处理设备160用于接收时域脉冲电信号，并从时域脉冲电信号中计算、恢复出待测图像120的图像信息。
可以理解的是，本实施例中高重频脉冲光源110可以采用锁模光纤激光器或固体激光器。
本实施例中高重频脉冲光源110可以发出高重频且窄脉宽的激光脉冲，以作为照明光源来照射待测图像120。该照明脉冲可以通过锁模光纤激光器或固体激光器输出后直接照射待测图像120，也可以通过一个光纤耦合器被耦合到光纤探针130中，再通过光纤探针130的探测端面出射后照射待测图像120，后者可以实现光信号的收发一体化。
更优地，本发明实施例公开的基于多模光纤的超高速全光纤成像系统内还可以设置准直镜，准直镜设于高重频脉冲光源与待测图像之间，准直镜用于将脉冲激光准直后照射待测图像。
更优地，本发明实施例公开的基于多模光纤的超高速全光纤成像系统还可以设置耦合元件，耦合元件设于待测图像与光纤探针之间，耦合元件用于将从待测图像返回的光信号耦合至光纤探针中。
可以理解的是，耦合元件可以采用透镜或物镜，或者可以在光纤端面烧制球透镜，以此来增加反射信号光到光纤探针的耦合效率。
更优地，光纤探针130和多模光纤140可以采用同一多模阶跃折射率光纤，多模阶跃折射率光纤的尾部切平角裸露作为光纤探针，且多模阶跃折射率光纤还作为模间色散介质。这样，多模光纤140可以既作为探针又作为模间色散介质使用。
在采用光信号的收发一体化方式时，高重频脉冲光源110与光纤探针130之间还需要设置光纤耦合器，光纤耦合器用于将脉冲激光耦合至光纤探针130中，此时，光纤探针130还用于输出照明脉冲照射待测图像。
更优地，光纤探针130的纤芯与多模光纤140的纤芯可以匹配设置，这样可以保证包含不同光纤模式的信号光全部进入到多模光纤140的纤芯中。
更优地，本发明实施例公开的基于多模光纤的超高速全光纤成像系统还可以设置示波器，示波器与超快光电探测器150连接，示波器用于采集并显示时域脉冲电信号。
可以理解的是，本实施例中信号处理设备160可以通过安装图像恢复算法的计算机实现，也可以利用其他具有图像处理功能的智能设备实现，具体可以根据实际需要合理选定。
下面通过两个实施例详细说明采用上述两种照射待测图像的方式时，在实际应用过程中系统的结构设置方案。
实施例1
参见附图2，本实施例给出了一种照明源直接照射被测物体时基于多模光纤的超高速全光纤成像系统的具体结构方案，本实施例中光源采用锁模光纤激光器，耦合元件采用物镜，信号处理设备采用计算机，超快光电探测器采用InGaSe超快光电探测器，系统包括：锁模光纤激光器210、准直镜220、物镜230、光纤探针130、多模光纤140、InGaSe超快光电探测器240、示波器250以及计算机(未示出)；
其中，锁模光纤激光器210发出波长为1064nm、脉宽为30ps的窄带宽脉冲激光，激光输出后通过准直镜220准直后直接照射待测图像120，此处待测图像120用一个DMD替代，DMD可以显示不同物体的图片，反射光脉冲通过物镜230耦合至光纤探针130中，此处光纤探针130采用和多模光纤140一样的光纤，均为50/125μm多模阶跃折射率光纤，涂覆层直径为250μm，光纤的尾部切平角裸露直接作为光纤探针，即多模光纤140既作为探针又作为模间色散介质，这样，从待测图像120反射的脉冲信号光通过一个物镜230耦合到多模光纤140中，后者的长度为1km，以提供足够大的模间色散，其另一端(即出射端)接一个30GHz的InGaSe超快光电探测器240，探测器探测到的光脉冲信号通过示波器250采集，后续将时域信号输入计算机进行计算，恢复出待测图像的图像信息。
实施例2
参见附图3，本实施例给出了一种收发一体(即照明和探测)的基于多模光纤的超高速全光纤成像系统，本实施例中光源采用锁模光纤激光器，光纤耦合器采用侧面泵浦耦合器，信号处理设备采用计算机，超快光电探测器采用InGaSe超快光电探测器，系统包括：锁模光纤激光器210、侧面泵浦耦合器310、光纤探针130、多模光纤140、InGaSe超快光电探测器240、示波器250以及计算机(未示出)；
其中，锁模光纤激光器210发出高重频且窄带宽的脉冲激光，激光输出后通过侧面泵浦耦合器310直接耦合到光纤探针130中，并在光纤探针130的第二包层中传播，之后照明脉冲从光纤探针130中出射，光纤探针130为三包层光纤，尺寸为50/70/360μm，涂覆层直接为500μm芯层，其与第二包层都可以传光，数值孔径分别为0.2和0.46，照明光通过探头照亮待测图像120，反射信号光被光纤探针130的探头再次接收，进入光纤探针130的纤芯中传播，光纤探针130的另一端用1km长的多模光纤140熔接，光纤探针130的纤芯与多模光纤140的纤芯大致匹配，保证包含不同光纤模式的信号光全部进入到多模光纤140的纤芯中，多模光纤140的出射端接一个30GHz的InGaSe超快光电探测器240，探测器探测到的光脉冲信号通过示波器250采集，后续将时域信号输入计算机进行计算，恢复出被测图像。
不难发现，本实施例提供的基于多模光纤的超高速全光纤成像系统实现了照明与接收的全光纤化，大大增加了系统的集成度，更便于内窥检测。利用本实施例提供的系统设置，对未知图像进行成像测试，恢复图像的保真度大大提高。
下面对本发明实施例提供的基于多模光纤的超高速全光纤成像系统的工作原理进行说明：
高重频脉冲光源发射高重频、窄脉宽的脉冲激光，用来照射待测图像，光纤探针收集从待测图像返回的光信号，光信号紧接着进入与光纤探针熔接在一起的一根多模光纤中，多模光纤用以提供大的模间色散。
模间色散指不同传播模式的传播速度不一样，大的模间色散可以让光纤中不同的传播模式的传播速度有较大差异，当信号脉冲光进入到多模光纤后，起初跟光源一样在时域上是一系列脉冲串，其中每个脉冲的空间分布都经过了图像的调制，即包含了一个图像的信息，由于空间信息加载在光纤传播模式中，意味着一个脉冲的能量分布在不同的传播模式中。
如果没有模间色散，这些不同传播模式的能量将在时间上重叠，无法分辨不同模式所包含的信号，而经过一段长距离多模光纤传输后，模间色散使得不同的传播模式所携带的能量脉冲在时间上分开，使得从光纤一端入射的一个单脉冲分裂成一组脉冲串从光纤另一端出射，从而将图像的空间信息转换到一维的时间波形信息上去，因此可以通过时域波形提取不同模式的光信号，进而得到图像信息。
出射脉冲的时域波形由与多模光纤耦合在一起的超快光电探测器探测，并转化成电信号存入信号处理设备中，信号处理设备内置图像恢复算法，比如各种神经网络算法或基于传输矩阵的算法等，可以通过计算从一维脉冲信号中解构出待测图像的图像信息，恢复出光纤探针所探测的图像，即能够从出射光脉冲时域波形中计算、恢复出光纤探测到的图像信息。
由此可见，本实施例提供的基于多模光纤的超高速全光纤成像系统，可以实现超高速的光纤内窥成像，该系统以激光脉冲作为照明光，每个脉冲都用来曝光一个瞬间图像的信息，因此图像采集帧率等于脉冲重频，由于锁模光纤激光器的脉冲重频容易做到几十兆赫兹，因此该系统可以实现几十兆赫兹帧率甚至更高的图像采集，同时由于采用超短脉冲，曝光时间短，可至几十皮秒，是现阶段基于光纤的图像采集系统远远无法达到的。
同时，该系统可以实现全光纤化的内窥图像采集系统，由于系统没有用到一个空间光学元件，图像信号光被光纤采集后直接进入与光纤相连的单点光电探测器中，系统结构简单，集成度高。
图4示出了本发明实施例公开的基于多模光纤的超高速全光纤成像方法，包括：
S410：发射高重频且窄脉宽的脉冲激光，照射待测图像；
S420：收集从待测图像返回的光信号；
S430：将从待测图像返回的光信号在模间色散介质中进行传播；
S440：采集模间色散后的出射脉冲时域波形，并将出射脉冲时域波形转化为时域脉冲电信号；
S450：从时域脉冲电信号中计算、恢复出待测图像的图像信息。
本实施例提供的基于多模光纤的超高速全光纤成像方法，以高重频且窄脉宽的脉冲激光作为照明光源来照射待测图像。该照明脉冲可以通过锁模光纤激光器或固体激光器输出后直接照射待测图像，也可以通过一个光纤耦合器被耦合到光纤探针中，再通过光纤探针的探测端面出射后照射待测图像，后者可以实现光信号的收发一体化。
更优地，本发明实施例公开的基于多模光纤的超高速全光纤成像方法还可以先对脉冲激光进行准直，也就是将脉冲激光准直后照射待测图像。
更优地，本发明实施例公开的基于多模光纤的超高速全光纤成像方法还可以将从待测图像返回的光信号进行耦合处理，也就是将从待测图像返回的光信号耦合至光纤探针中，以收集从待测图像返回的光信号。
可以理解的是，耦合处理用到的耦合元件可以采用透镜或物镜，或者可以在光纤端面烧制球透镜，以此来增加反射信号光到光纤探针的耦合效率。
更优地，用于收集从待测图像返回的光信号的光纤探针和用于接收光纤探针输出的光信号，并为接收到的光信号提供大的模间色散的多模光纤可以采用同一多模阶跃折射率光纤，多模阶跃折射率光纤的尾部切平角裸露作为光纤探针，且多模阶跃折射率光纤还作为模间色散介质。这样，多模光纤既作为探针又作为模间色散介质使用。
在采用光信号的收发一体化方式时，提供高重频且窄脉宽的脉冲激光的高重频脉冲光源与光纤探针之间还需要设置光纤耦合器，光纤耦合器用于将脉冲激光耦合至光纤探针中，此时，光纤探针还用于输出照明脉冲照射待测图像。
更优地，用于收集从待测图像返回的光信号的光纤探针的纤芯与用于接收光纤探针输出的光信号，并为接收到的光信号提供大的模间色散的多模光纤的纤芯可以匹配设置，这样可以保证包含不同光纤模式的信号光全部进入到多模光纤的纤芯中。
更优地，本发明实施例公开的基于多模光纤的超高速全光纤成像方法，还可以包括：实时显示时域脉冲电信号。本实施例中显示时域脉冲电信号的仪器可以采用示波器，通过示波器可以采集并显示时域脉冲电信号。
可以理解的是，从时域脉冲电信号中计算、恢复出待测图像的图像信息，可以通过各种神经网络算法或基于传输矩阵的算法等图像恢复算法实现。下面列举两种图像恢复算法，以清楚的说明图像恢复过程的具体实施方案。
参见附图5，该图像恢复算法利用U-Net神经网络计算，首先需要对神经网络进行训练，即先采集一定数量的已知图像对应的输出脉冲波形，把这些图像-波形对输入神经网络进行训练，训练好的神经网络模型便可直接对未知图像进行恢复，后续只需输入未知图像对应的波形，即可以得到图像信息。本实施例采集了19000组图像-波形对对神经网络进行训练，然后用1000个未知图像的波形测试该网络，附图5给出了一些未知图像510及探测到的未知图像的波形520，这些波形输入U-Net神经网络模型530中便可输出恢复图像540。
本实施例分别对1000组手写数字集(来源于MNIST数据集)、1000组手写字母集(来源于EMNIST数据集)以及1000组简单衣物图案集(来源于Fashion-MNIST数据集)进行测试，恢复图像的保真度可以分别达到83％、74％和88％。
如附图6所示，为另一种图像恢复算法，该算法称作逆矩阵算法，由于本实施例提供的系统是一个线性系统，因此输入图像和输出波形的映射关系在理论上可以用一个传输矩阵来表示，即满足：
Ax＝y (1)
其中，x表示被探测图像展成一维后的向量，y表示输出时域脉冲幅度分布，A表示传输矩阵。
如果提前知道逆矩阵A-1，便可通过输出波形y算出未知图像x。因此，该算法首先需要利用一定数量的已知图像-波形对拟合该逆矩阵A-1，然后便可直接用来恢复未知图像。
本实施例采用了10000组先验图像-波形对(来源于ImgNet数据集)来优化拟合该逆矩阵A-1，用1000个未知图像的波形来测试恢复效果，附图6中给出了一部分原始图像610及原始图像波形620，在未知原始图像610的情形下探测到原始图像波形620后，通过矩阵运算模型630即可得到成像图像640，恢复得到的成像图像640略显模糊，保真度为60％。
本发明实施例提供的基于多模光纤的超高速全光纤成像方法，首先通过脉冲光照明把待测图像的空间信息加载到光脉冲的空间分布上去，然后利用一种具有大模间色散的介质，通过脉冲光在其中的传播，将脉冲光所含的二维空间分布信息(从数学上讲，等效于光场在介质中传播所激发出的横向模式的信息)转化为光脉冲的一维时间分布信息，即将被测图像信息加载到光脉冲的时域波形上去，该信息变换过程利用了大模间色散会导致不同光场传播模式具有差异较大的群速度的光学原理，该原理会导致介质中不同传播模式所含的脉冲能量在时域上分裂开来，这样会把图像的空间信息(即光脉冲在介质中激发出的模式的信息)转换成一维的时间信息，进而可以通过计算从一维脉冲信号中解构出被测图像信息，即恢复出光纤探针所探测的图像。
由此可见，本发明实施例提供的基于多模光纤的超高速全光纤成像方法，可以实现超高速的光纤内窥成像，该方法以激光脉冲作为照明光，每个脉冲都用来曝光一个瞬间图像的信息，因此图像采集帧率等于脉冲重频，由于锁模光纤激光器的脉冲重频容易做到几十兆赫兹，因此，此方法可以实现几十兆赫兹帧率甚至更高的图像采集，同时由于采用超短脉冲，曝光时间短，可至几十皮秒，是现阶段基于光纤的图像采集系统远远无法达到的。
同时，该方法可以实现全光纤化的内窥图像采集，图像信号光被光纤采集后可以直接进入与光纤相连的单点光电探测器中，因此该方法易于实现。
最后应说明的是：以上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。
Claims (10)
1.一种基于多模光纤的超高速全光纤成像系统，其特征在于，包括：高重频脉冲光源、光纤探针、多模光纤、超快光电探测器以及信号处理设备；
所述高重频脉冲光源用于发射照射待测图像用的高重频且窄脉宽的脉冲激光；
所述光纤探针用于收集从待测图像返回的光信号；
所述多模光纤与所述光纤探针熔接，所述多模光纤用于传输所述光纤探针输出的光信号，并为传输的光信号提供模间色散；
所述超快光电探测器与所述多模光纤连接，所述超快光电探测器用于采集所述多模光纤输出的出射脉冲时域波形，并将所述出射脉冲时域波形转化为时域脉冲电信号；
所述信号处理设备与所述超快光电探测器连接，所述信号处理设备用于接收所述时域脉冲电信号，并从所述时域脉冲电信号中计算、恢复出待测图像的图像信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于多模光纤的超高速全光纤成像系统，其特征在于，所述高重频脉冲光源为锁模光纤激光器或固体激光器。
3.根据权利要求1所述的一种基于多模光纤的超高速全光纤成像系统，其特征在于，还包括准直镜，所述准直镜设于所述高重频脉冲光源与所述待测图像之间，所述准直镜用于将所述脉冲激光准直后照射待测图像。
4.根据权利要求1所述的一种基于多模光纤的超高速全光纤成像系统，其特征在于，还包括耦合元件，所述耦合元件设于所述待测图像与所述光纤探针之间，所述耦合元件用于将从所述待测图像返回的光信号耦合至所述光纤探针中。
5.根据权利要求3或4所述的一种基于多模光纤的超高速全光纤成像系统，其特征在于，所述光纤探针和所述多模光纤采用同一多模阶跃折射率光纤，所述多模阶跃折射率光纤的尾部切平角裸露作为光纤探针，且所述多模阶跃折射率光纤还作为模间色散介质。
6.根据权利要求1所述的一种基于多模光纤的超高速全光纤成像系统，其特征在于，还包括光纤耦合器，所述光纤耦合器设于所述高重频脉冲光源与所述光纤探针之间，所述光纤耦合器用于将所述脉冲激光耦合至所述光纤探针中，所述光纤探针还用于输出照明脉冲照射待测图像。
7.根据权利要求6所述的一种基于多模光纤的超高速全光纤成像系统，其特征在于，所述光纤探针的纤芯与所述多模光纤的纤芯匹配设置。
8.根据权利要求1-4以及权利要求6中任一项所述的一种基于多模光纤的超高速全光纤成像系统，其特征在于，还包括示波器，所述示波器与所述超快光电探测器连接，所述示波器用于采集并显示所述时域脉冲电信号。
9.一种基于多模光纤的超高速全光纤成像方法，其特征在于，包括：
发射高重频且窄脉宽的脉冲激光，照射待测图像；
收集从所述待测图像返回的光信号；
将从所述待测图像返回的光信号在模间色散介质中进行传播；
采集模间色散后的出射脉冲时域波形，并将所述出射脉冲时域波形转化为时域脉冲电信号；
从所述时域脉冲电信号中计算、恢复出待测图像的图像信息。
10.根据权利要求9所述的一种基于多模光纤的超高速全光纤成像方法，其特征在于，还包括：
显示所述时域脉冲电信号。
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