高动态光学血管造影成像（英文）

我们提出一种高动态光学血管造影成像(HDOA)方法来实现活体生物样本血管造影成像.该方法通过设置高动态范围曝光时间,依据动态积分效应和吸收效应以实现高动态积分时间调制.通过该方法,不仅能够同时获得各级血管清晰的造影图像,还能消除样品厚度不均、吸收系数不同对成像造成的影响.论文以仿体和活体金鱼为样品,通过实验验证了HDOA方法根据动态积分调制效应和吸收效应,能有效实现各级血管同时成像.

基于空间频域滤波高动态光学投影层析的斑马鱼三维成像研究

本文提出了一种基于空间频率滤波的多曝光融合的高动态投影层析三维成像方法,实现了活体斑马鱼(17 mm×4 mm,最大厚度为2.33 mm,最小厚度为0.29 mm)的三维结构成像.通过相机采用不同曝光时间记录系列吸收图像,将每张图像取变换到频域去除低频后,将各张滤波后叠加并逆傅里叶变换回空域,对变换后的图像进行归一化处理,最终获得高动态图像.在每个投影角度获得这种高动态吸收投影图像,进行滤波反投影算法重建,获得高动态的整条斑马鱼三维结构信息.实验成像结果表明,这种空间频率滤波多曝光融合的高动态光学投影层析三维成像研究,可以获得复杂结构更丰富的空间信息,对斑马鱼等模式生物早期胚胎生长发育进程进行监测和定量评估有一定的应用前景.

基于主成分分析的双对比光学投影断层成像

目的本文提出了一种基于主成分分析(PCA)的双对比光学投影断层成像(DC-OPT)方法,以获得活体中血流网络和骨骼的三维可视化。方法使用主成分分析方法来提取吸收图像和血流图像,原始图像序列的第一主成分用于获取吸收图像;通过计算每个像素的调制深度来获得流动图像。不同投影位置的流动和吸收对比图像被用于三维血流网络和骨骼的同步重建。结果采用PCA和OPT相结合的方法,通过将动态血流信号和静态背景信号分离,实现了对微生物样本的血流网络和骨骼的三维成像。结论本文研究的新颖之处在于通过同一光学系统获得了快速、同步、双对比的血流网络和骨骼三维图像。实验结果可用于活体生物的生理发育研究。

利用归一化互相关算法去除吸收强度涨落调制血管造影图像模糊

吸收强度涨落调制成像(AIFM)方法是基于血红细胞和背景组织对低相干光照明的吸收差异,通过在频域分离动态的血红细胞信号和静态的背景信号,实现对近透明活体生物样本全场无标记的光学血管造影成像.但此成像方法需采集较长的原始图像序列,系统漂移或生物抖动会造成图像模糊,难以实现对某些特定区域的血管造影成像.本文提出一种结合AIFM成像和归一化互相关算法的新方法来提升血管造影图像的质量:原始的图像序列被分成若干短时序列,每个短时序列先利用AIFM成像算法重构得到全场的血管造影图像;再利用归一化的互相关算法将所有的短时重构图像与第一帧重构图像相匹配,并融合得到最终的血管造影片.我们以活体鸡蛋胚胎为样品,通过实验验证了利用短时归一化互相关AIFM成像方法,能够消除鸡胚胎心跳引起的图像模糊,从而获得高分辨率和信噪比的心血管造影片,对研究活体动物心脑血管疾病具有重要应用价值.

基于深度学习的B超图像肝癌病灶自动定位

利用B超影像定位肝癌病灶区域有助于医生观察肿瘤及周围组织的特征变化,对病人的临床诊断、治疗方案选择以及预后具有重要的意义。然而在临床应用中,由于肿瘤的异质性和B超影像具有噪声斑点多、对比度差及病灶边缘不清晰等问题,导致定位结果高度依赖于放射科医生经验,具有较大的主观性。基于深度学习的方法建立了SSD肝癌病灶定位网络,并引入Yolo V3、Yolo V4、Faster RCNN和CenterNet等4种常见的目标检测网络进行对比实验,利用自主建立的肝癌B超影像数据集训练和评估模型性能。结果表明,相比其他网络,SSD各方面性能更好,能够自动、快速定位肝癌目标,准确率为94.8%,平均交并比为78.4%。

基于水平集的白癜风治疗系统研究

为了提高白癜风治疗的精准度和自动化程度,根据308 nm准分子激光治疗白癜风的机理,研究了一种基于水平集的白癜风治疗系统。该系统利用水平集图像分割算法获得患病区域的边缘,从而准确锁定患病区域。根据实时反馈的患病区域图像,系统利用振镜控制308 nm准分子激光对白癜风患病区域进行自动、精准扫描。利用650 nm激光模拟了308 nm准分子激光治疗白癜风的过程。实验表明,该系统实现了对白癜风疾病的自动、精准治疗。

眼球多参数测量系统研究

研究一种眼球多参数测量系统,该系统利用光学相干层析成像技术、光外差探测技术以及图像处理技术对眼球九项参数进行非接触式测量,这9项参数包括中央角膜厚度、前房深度、晶状体厚度、玻璃体厚度、视轴长度、视网膜厚度、白到白的距离、瞳孔直径和角膜曲率等。该系统探测深度和空间分辨率分别可达到毫米级和微米级,可实现眼球九项参数的精准测量,能够提供一种快速无损非接触的眼球参数测量方法,为测量眼球参数提供了一种非常重要的技术手段。

基于高动态范围的光学投影层析成像技术的玉石三维成像

介绍了基于传统的光学投影层析成像技术(Optical Projection Tomography, OPT),采用高动态范围成像算法对光不均匀吸收的玉石内部结构成像,即采集玉石每个1.8°方向上的高动态范围的图像数据,得到200组吸收投影图像数据进行三维结构成像。其无嵌入式呈现出的三维结构图以及其清晰的层析切片结构图大大辅助了市场上人们对玉石内部及其表面质量好坏的判断鉴定,增加了鉴定过程中的准确性、客观性、科学性。

高精度大尺寸工件检测系统研究

针对现有的工件测量装置普遍存在精度低、范围小和效率低等问题,利用高精度图像采集模块,以机器视觉为核心,结合优化后的SURF特征点匹配和最小二乘法拟合等算法,提出可对大尺寸工件的孔洞和边线等参数进行高精度测量分析的系统。该系统可在35 s内对1 m大小的工件以微米级别的误差进行测量,相比传统检测方法,具有高精度和高效率的优点,且适用于大尺寸工件检测的要求,为工件测量行业提供一种新的检测方案。

基于多阶微分的相敏光学相干弹性成像

为了提高光学相干弹性成像(OCE)灵敏度,达到通过测量微小形变实现生物组织弹性成像的目的,提出了一种基于多阶微分放大的相敏OCE方法。本方法采用压电陶瓷(PZT)作为外部驱动激励源,以PZT谐振频率为驱动频率,通过提取相邻时刻微小位移改变引起的相位差,并对其作微分放大从而实现微小位移提取。通过对有内嵌物的琼脂模拟样品进行弹性成像,可将反射系数相近、弹性模量相差较大的不同样品进行区分。仿体实验说明,本文方法具有较高的高灵敏性,可用于实现弹性成像。通过获得离体大鼠肺部肿瘤组织的三维弹性图像和二维切面图像,实现了肿瘤的弹性成像。癌症组织实验结果表明,本方法在微小肿瘤病灶边缘诊断方面具有较高的实用价值,通过弹性图像中可以清晰地辨别出微小肿瘤组织及周围正常组织。