CN207516248U - 一种在高散射介质中的动态荧光成像装置 - Google Patents

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罗佳雄
黄鸿衡
岑臻涛
曾亚光
熊红莲
谭海曙
王茗祎
韩定安
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Abstract

本实用新型公开了一种在高散射介质中的动态荧光成像装置，包括：相机、激发光源、样品固定台，所述激发光源、样品固定台、相机分别通过光路连接，所述成像装置还包括：计算机、双色镜，所述相机的镜头前设有滤波片，所述激发光源的输出端前设有扩束镜，所述计算机与所述相机电连接，所述计算机内设有用于对所述图像进行处理的算法模块。该成像装置利用双色镜的反射和透射特性，过滤掉背景光，使得相机可以获得原始荧光图像，同时利用计算机内的算法模块，对原始荧光图像进行处理，从而获得对分辨率、对比度高的荧光图像。

Description

一种在高散射介质中的动态荧光成像装置
技术领域
本发明创造涉及生物光学荧光成像技术领域，特别涉及一种在高散射介质中的动态荧光成像装置。
背景技术
物体内分子水平的荧光成像技术，在疾病监测及药效在体动态监测中具有广泛的应用。现有的荧光成像装置中，包括激发光源、相机、样品固定台、背景光源，该装置工作时，需要使用背景光源发出的白光对待测样品进行照射，以增强待测样品的背景亮度，由于待测样品所处的周围环境为高散射介质，其背景发射出来的散射光和受激发出来的荧光信号交织在一起，从而对荧光图像产生干扰，使得荧光图像不清晰。
实用新型内容
本实用新型解决的问题是：现有成像装置得到的荧光图像不清晰。
本实用新型解决其技术问题的解决方案是：一种在高散射介质中的动态荧光成像装置，包括：相机、激发光源、样品固定台、计算机、双色镜，所述激发光源、样品固定台、相机分别通过光路连接，所述相机的镜头前设有滤波片，所述激发光源的输出端前设有扩束镜，所述激发光源用于通过所述扩束镜发出激光，所述双色镜用于对所述激光进行全反射形成反射光，所述反射光垂直照在所述样品固定台上，所述双色镜用于对所述样品固定台发出的光进行透射，所述相机用于接收所述双色镜的透射光并将所述透射光转化为图像，所述计算机与所述相机电连接，所述计算机内设有用于对所述图像进行处理的算法模块。
进一步，本装置还包括：隔振光学平台，所述相机、激发光源、样品固定台、双色镜均放置在所述隔振光学平台上。
进一步，所述相机为COMS相机。
本实用新型的有益效果是：该成像装置利用双色镜的反射和透射特性，过滤掉背景光，使得相机可以获得原始荧光图像。同时，利用计算机内的算法模块，对原始荧光图像进行处理，从而获得对分辨率、对比度高的荧光图像。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员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设计方案和附图。
图1是本发明创造装置的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。
显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
实施例1，参考图1，一种在高散射介质中的动态荧光成像装置，包括：相机9、激发光源3、样品固定台2，所述激发光源3、样品固定台2、相机9分别通过光路连接，本成像装置还包括：计算机10和双色镜6，所述相机9的镜头8前设有滤波片7，所述激发光源3的输出端前设有扩束镜5，作为优化，本成像装置还包括隔振光学平台，所述相机9、激发光源3、样品固定台2、双色镜6均放置在所述隔振光学平台上。
我们首先将待测样品1固定在样品固定台2上，对所述成像装置进行开机，所述激发光源3发射出来的激光4通过所述扩束镜5，并照射到所述双色镜6中，所述双色镜6对所述激光4进行全反射，并垂直照射到所述样品固定台2上。所述样品固定台2发出包含两种成分的光信号，一种为待测样品1吸收所述激光4后发出的荧光信号，一种是背景光。其中，背景光大部分为没有被吸收的激光4的反射光。这两种成分的光通过双色镜6，由于双色镜6对所述激光4具有全反射特性，因此，激光4成分的背景光无法穿过双色镜6，而荧光信号则可穿过双色镜6。该荧光信号通过滤波片7，有杂质的光再次得到过滤，最终通过镜头8进入所述相机9。所述相机9拍照并获得原始荧光图像，该原始荧光图像被输入到计算机10，所述计算机10内设有算法模块，所述算法模块对所述原始荧光图像进行处理，其中处理的方法为：
首先，将采集到的原始荧光图像沿时间方向对每个像素位置的数据进行快速傅里叶变换，获得其在频域中的数据，然后再将原始荧光信号和背景信号在频域中分离出来，最后重构得到清晰的荧光图像。
原始荧光图像每一个像素点的原始荧光信号强度可以表示为：
I(t)＝I0+IN(t)+IRBC(t)
其中，I0为背景组织中的高散射介质产生的散射光强度；
IN(t)为噪声信号强度；IRBC(t)为样品中荧光粒子所发出的荧光信号强度。
对上式进行快速傅里叶变换得到原始荧光信号强度的频域分布：
其中，fi为荧光粒子散射所引入的调制频率；iN[f]是系统噪声的频谱信号。在忽略电子噪声信号的情况下，背景组织信号可以近似看作直流信号，因此背景信号只分布在零频，荧光粒子发射出的荧光信号为交流信号，主要由各频率信号的叠加，其频域信号在整个频域范围内均有分布。根据外部环境设定频域窗口，分别取出静态荧光信号频谱值和动态荧光信号频谱值，然后分别对静态荧光信号频谱值和动态荧光信号频谱值进行比值运算得到成像参量MD，该成像参量MD反映出了动态荧光粒子浓度，公式表示为:
利用该成像参量可以重构出清晰的荧光图像，该图像跟现有技术获得的图像对比，大大的提高了对比度。其中，IRBC(u)表示为动态荧光信号频谱值；，I0(u)表示为静态荧光信号频谱值，f为采集帧率，f0为滤波范围。
以上对本实用新型的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (3)

1.一种在高散射介质中的动态荧光成像装置，包括：相机、激发光源、样品固定台，所述激发光源、样品固定台、相机分别通过光路连接，其特征在于，还包括：计算机、双色镜，所述相机的镜头前设有滤波片，所述激发光源的输出端前设有扩束镜，所述激发光源用于通过所述扩束镜发出激光，所述双色镜用于对所述激光进行全反射形成反射光，所述反射光垂直照在所述样品固定台上，所述双色镜用于对所述样品固定台发出的光进行透射，所述相机用于接收所述双色镜的透射光并将所述透射光转化为图像，所述计算机与所述相机电连接，所述计算机内设有用于对所述图像进行处理的算法模块。
2.根据权利要求1所述的一种在高散射介质中的动态荧光成像装置，其特征在于，还包括：隔振光学平台，所述相机、激发光源、样品固定台、双色镜均放置在所述隔振光学平台上。
3.根据权利要求1或2所述的一种在高散射介质中的动态荧光成像装置，其特征在于，所述相机为COMS相机。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107907518A (zh) * 2017-12-12 2018-04-13 佛山科学技术学院 一种在高散射介质中的动态荧光成像装置及方法
CN111141706A (zh) * 2019-12-26 2020-05-12 西安电子科技大学 一种透过散射介质宽场的三维成像方法

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