成像區(qū)域中的光學信號；
[0033]數(shù)據(jù)處理模塊(501)，用于對該系統(tǒng)進行必要的參數(shù)設置和對所述光學圖像數(shù)據(jù)進行處理與顯示。
[0034]其中，所述系統(tǒng)支撐模塊(101)包括系統(tǒng)支架(102)、數(shù)據(jù)處理模塊支架(103)、同步觸發(fā)裝置支架(104)、圖像顯示模塊支架(105)、光學平臺支架(106);
[0035]其中:系統(tǒng)支架(102)，用于支撐起數(shù)據(jù)處理模塊支架(103)、同步觸發(fā)裝置支架(104)、圖像顯示模塊支架(105)、和光學平臺支架(106)，并且保證系統(tǒng)支架自身可移動，系統(tǒng)支架(102)縱向可調節(jié)，調節(jié)后整體的高度范圍是I米?2米;數(shù)據(jù)處理模塊支架(103)用于支撐起數(shù)據(jù)處理模塊(501)。同步觸發(fā)裝置支架(104)用于支撐同步觸發(fā)模塊(202);圖像顯示模塊支架(105)用于支撐圖像顯示模塊(504);光學平臺支架(106)用于支撐光學信號探測模塊(401);阻力耦合在系統(tǒng)支架(102)上。
[0036]同步觸發(fā)模塊(201)包括同步觸發(fā)裝置(202)。同步觸發(fā)裝置(202)側旁具有一個信號輸入接口，通過數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)處理模塊(501)的軟件控制模塊(502)相連，接收軟件控制模塊(502)的輸入信號；同時，其側旁還有信號輸出接口，分別通過數(shù)據(jù)線與光學信號探測模塊(401)中的熒光光源(402)、白光光源(403)、熒光采集裝置(404)、白光采集裝置
(405)相連，用于向熒光光源(402)、白光光源(403)、熒光采集裝置(404)、白光采集裝置輸出同步觸發(fā)信號。
[0037]光學信號探測模塊(401)包括熒光光源(402)，白光光源(403)、熒光采集裝置(404)、白光采集裝置(405)、多個濾光片(406)、光學鏡頭(407)。熒光光源(402)用于提供激發(fā)熒光信號，熒光光源內部前方耦合有濾光片(406)，熒光光源(402)提供的激發(fā)熒光信號通過濾光片(406)后照射到成像區(qū)域(301)。白光光源(403)用于提供可見光信號，白光光源
(403)內部前方耦合有濾光片(406)，白光光源(403)提供的可見光信號通過濾光片(406)后照射到成像區(qū)域(301)。白光光源(403)和熒光光源(402)統(tǒng)稱為光源(602)，均勻分布在光學平臺支架106上。所述光源602能夠對成像區(qū)域(301)進行廣視角照射。熒光采集裝置
(404)用于采集成像區(qū)域(301)中的熒光信號，熒光采集裝置(404)內部前方具有濾光片
(406)和光學鏡頭(407)。白光采集裝置(405)用于采集成像區(qū)域(301)中的白光信號，白光采集裝置(405)內部前方具有濾光片(406)和光學鏡頭(407)。熒光采集裝置404和白光采集裝置405統(tǒng)稱為多光譜光信號采集裝置(601)，各個多光譜光信號采集裝置601均勻分布在光學平臺支架106上。能夠對成像區(qū)域(301)進行全視廣視角光信號采集。
[0038]數(shù)據(jù)處理模塊(501)包括軟件控制模塊(502)、圖像處理模塊(503)和圖像顯示模塊(504)。軟件控制模塊(502)負責控制光學信號探測模塊(401)中的熒光光源(402)、白光光源(403)、熒光采集裝置(404)、白光采集裝置(405)設備的開啟與關閉、參數(shù)設置，以及控制它們與同步觸發(fā)模塊(201)的同步，使得熒光光源(402)、白光光源(403)、熒光采集裝置
(404)、白光采集裝置(405)能夠協(xié)同一致地有序工作。軟件控制模塊使光學信號采集模塊(401)順利完成對成像區(qū)域(301)中光學信號的廣視角的同步數(shù)據(jù)采集。圖像處理模塊(503)將各個熒光采集裝置(404)和白光采集裝置(405)采集到的熒光圖像和白光圖像進行數(shù)據(jù)處理，主要分成兩個方面，首先，將熒光圖像進行特征提取，特征增強得到增強特定光譜信號的熒光圖像，然后對增強的熒光圖像進行偽彩色處理得到偽彩色熒光圖像;并將白光圖像進行亮度調節(jié);然后將熒光圖像和白光圖像序列進行配準，最后，再將配準后的圖像序列融合在一起，形成連續(xù)的熒光圖像和白光圖像的融合圖像。其次，圖像處理模塊能夠進行熒光光源三維重建，根據(jù)該系統(tǒng)位于各個角度的多光譜光信號采集裝置采集到的成像區(qū)域(301)中成像目標的表面二維圖像信息，結合多光譜光信號采集裝置的各個角度信息，再利用特定的小鼠表面三維結構重建算法，重建出成像目標的三維解剖結構信息。同時，本發(fā)明提出的廣視角光學分子斷層成像導航系統(tǒng)能夠進行廣視角激發(fā)熒光斷層成像光源重建。系統(tǒng)利用(I)重建得到的成像目標的三維解剖結構信息、(2)采集到的各個角度的多光譜熒光圖像和(3)光在生物體表面?zhèn)鬏數(shù)臄?shù)學模型:光的擴散方程(diffus1n equat1n)模型，
(4)結合有限元處理方法和激發(fā)熒光斷層成像技術，(5)就能夠通過成像物體表面的熒光分布信息，逆向求導出出成像目標內部熒光光源的三維結構信息中的物理位置信息和光強信息，并顯示在圖像顯示模塊(504)上，利用重建結果為相關人員提供內部光源的三維導航信息。圖像顯示模塊(503)將圖像處理模塊(503)處理后的數(shù)據(jù)實時顯示在顯示器上，供工作人員導航。本發(fā)明的系統(tǒng)結構設計，尤其是光源和采集裝置的設計，和特定的圖像序列處理方法保證了無須通過其它結構光學成像設備如CT等獲取成像目標體的解剖結構信息，來完成三維熒光光源重建的過程。同時，為進行三維熒光光源重建，在采集多光譜數(shù)據(jù)的時候，也無須移動成像目標的位置。保證了導航信息高效，順暢的獲取。
[0039]本發(fā)明還提出了一種廣視角光學分子斷層成像導航方法，包括如下步驟:
[0040]步驟S1:通過系統(tǒng)支撐模塊101將系統(tǒng)支架102和光學平臺支架106調整到合適的高度。打開光學信號探測模塊401中的熒光采集裝置404和白光采集裝置405，同時打開熒光光源402和白光光源403對成像區(qū)域301進行照射。
[0041 ]步驟S2:打開同步觸發(fā)裝置201中的同步觸發(fā)裝置202。打開數(shù)據(jù)處理模塊501中的軟件控制模塊502，在軟件控制模塊502中設置同步觸發(fā)裝置202的同步觸發(fā)頻率，同時設置熒光采集裝置404和白光采集裝置405的曝光時間、幀速等參數(shù)，設置熒光光源402和白光光源403的光譜范圍等參數(shù)，使光學信號探測模塊401對成像區(qū)域301進行數(shù)據(jù)采集。打開圖像處理模塊503、圖像顯示模塊504。
[0042]步驟S3:根據(jù)軟件控制模塊502設置的同步觸發(fā)頻率，同步觸發(fā)裝置202同步觸發(fā)熒光光源402、白光光源403對成像區(qū)域301進行預定角度的廣視角照射，同時同步觸發(fā)熒光采集裝置402和白光采集裝置405對成像區(qū)域301進行廣視角數(shù)據(jù)采集。熒光光源402和白光光源403統(tǒng)稱為光源602，它們能夠同步地對成像區(qū)域301進行180度廣視角照射，而熒光采集裝置404和白光采集裝置405統(tǒng)稱為多光譜光信號采集裝置601，由多組分開的設備構成，能夠對成像區(qū)域進行廣視角數(shù)據(jù)采集。
[0043]步驟S4:熒光采集裝置404和白光采集裝置405將采集到的光信號通過數(shù)據(jù)線傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理模塊501，數(shù)據(jù)處理模塊501中的圖像處理模塊503處理傳輸過來的光信號數(shù)據(jù)，對熒光采集裝置404和白光采集裝置405中傳輸過來的光信號按成像角度和時間序列進行分組，將光信號轉換為數(shù)字圖像，得到一系列熒光圖像和白光圖像，并且對熒光圖像作特征提取、特征增強得到增強特定光譜信號的熒光圖像，然后對增強的熒光圖像進行偽彩色處理得到偽彩色熒光圖像。對白光圖像進行亮度調整、特征提取等操作，然后將熒光圖像和白光圖像序列進行配準，最后，再將配準后的圖像序列融合在一起，形成連續(xù)的熒光圖像和白光圖像的融合圖像。。
[0044]步驟S5:接下來，進行三維重建，根據(jù)處理后的二維白光圖像序列，和相應的角度信息和光譜信息，重建出成像目標體的表面的三維結構信息，從而得到成像目標體的表面結構。并根據(jù)熒光光譜和白光光譜的光學特性和參數(shù)，重建出成像目標的內部的光學參數(shù)信息。再者，根據(jù)激發(fā)熒光斷層成像重建的技術原理，對成像目標體進行內部發(fā)光熒光光源的三維重建，重建出成像目標內部發(fā)光熒光光源在三維結構結構信息中的物理位置和熒光強度，并顯示在圖像顯示模塊504上，為相關人員提供內部光源的三維導航信息。
[0045]步驟S6:在數(shù)據(jù)顯示模塊504中，有多個選項，根據(jù)各個選項，可以顯示熒光圖像、顯示熒光圖像序列(熒光視頻)，顯示白光圖像、顯示白光圖像序列(白光視頻)，顯示融合圖、顯示融合圖像序列(融合圖像視頻)，顯示重建的三維圖像、顯示重建的三維圖像序列(動態(tài)三維圖像)。使用人員可以在數(shù)據(jù)顯示模塊504中根據(jù)顯示的三維斷層圖像數(shù)據(jù)導航信息進行特定的操作。
[0046]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在