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原文传递一种定量无标签成像方法、装置及显微镜

专利名称：	一种定量无标签成像方法、装置及显微镜
摘要：	本发明涉及一种定量无标签成像方法、装置及显微镜，属于生物学成像技术领域，该方法包括：通过成像器件获取测量图像，并获取成像器件的特性参数，测量图像为原始试样经过成像器件的偏振模块后得到的偏振图像，特性参数包括：成像模型矩阵和偏振光向量；原始试样为未经过添加标记物的试样；基于成像模型矩阵和偏振光向量，将测量图像转化为目标图像；本方法通过改变照射原始试样的偏振光产生不同的偏振态，利用传感器接收原始试样在不同偏振态下的测量值，形成偏振分辨图像后，将偏振分辨图像转化为能准确描绘复杂结构的目标图像，以方便查看原始试样的结构的医学成像，从而能准确分割医学成像中的复杂结构。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京石油化工学院
发明人：	郭前进;刘石头;刘茜;余卫勇;杨强;安翔;马颖;牛超君;刘强;谢振年
专利状态：	有效
申请日期：	2023-08-25T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-24T00:00:00+0800
申请号：	CN202311081014.6
公开号：	CN117110206A
代理机构：	北京细软智谷知识产权代理有限责任公司
代理人：	刘迪
分类号：	G01N21/21;G02B21/00;G02B21/36;G;G01;G02;G01N;G02B;G01N21;G02B21;G01N21/21;G02B21/00;G02B21/36
申请人地址：	102600 北京市大兴区清源北路19号
主权项：	1.一种定量无标签成像方法，其特征在于，所述方法包括：通过成像器件获取测量图像，并获取所述成像器件的特性参数，所述测量图像为原始试样经过所述成像器件的偏振模块后得到的偏振图像，所述特性参数包括：成像模型矩阵和偏振光向量；所述原始试样为未经过添加标记物的试样；基于所述成像模型矩阵和所述偏振光向量，将测量图像转化为目标图像。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述成像模型矩阵和所述偏振光向量，将测量图像转化为目标图像，包括：接收所述成像模型矩阵、所述测量图像的测量值和所述偏振光向量，通过反向计算公式得到原始试样的目标图像的目标强度值，所述反向计算公式为：其中，x为目标强度值，通过所述目标强度值得到目标图像；H为成像模型矩阵，由偏振成像的特殊设计和各种器件的参数得到所述成像模型矩阵，所述各种器件的参数包括：传感器的像素响应函数、调制器件的型号、传感器与调制器件的距离和调制器件与原始试样的距离，其中所述传感器用于接收所述偏振分辨图像的测量值；y为所述偏振分辨图像的测量值；S为偏振光向量，即为偏振光的Stokes向量。 3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：接收所述成像模型矩阵、所述测量图像的测量值和所述偏振光向量，基于噪声对转化原始试样的目标图像的影响，通过增强平滑的正则化方法的反向计算公式得到原始试样的目标图像的目标强度值，所述反向计算公式为：其中，x为目标强度值，通过所述目标强度值得到目标图像；H为成像模型矩阵，由偏振成像的特殊设计和各种器件的参数得到所述成像模型矩阵，所述各种器件的参数包括：传感器的像素响应函数、调制器件的型号、传感器与调制器件的距离和调制器件与原始试样的距离，其中所述传感器用于接收所述偏振分辨图像的测量值；y为所述偏振分辨图像的测量值；S为偏振光向量，即为偏振光的Stokes向量；R(x)为正则化项，λ为正则化参数；所述正则化项和所述正则化参数用于调节误差与正则化项之间的权重。 4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取建模用数据，所述建模用数据包括多种原始试样的数据，其中每种原始试样的数据中包括多个偏振态下的测量值，以及目标强度值或噪声值；若同一原始试样的同一偏振态下的建模用数据中存在所述测量值和所述目标强度值，则创建包含多个结构相同的迭代层，每一所述迭代层的算子基于所述反向计算公式进行迭代计算，得到图像转化模型；若同一原始试样的同一偏振态下的建模用数据中不存在所述目标强度值，基于所述建模用数据中所述测量值和所述噪声值，通过成像模型关系式计算出目标强度值，再创建包含多个结构相同的迭代层，每一所述迭代层的算子基于所述反向计算公式进行迭代计算，得到图像转化模型；所述成像模型关系式为： y＝HxS+n；其中，y为测量值；n为噪声值；H为成像模型矩阵；S为偏振光向量，即为偏振光的Stokes向量。 5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：控制偏振器产生偏振光；通过所述偏振光照射所述原始试样后产生偏振态；控制所述传感器接收所述原始试样在偏振态下的测量值。 6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：所述原始试样的材料包括各向同性材料和各向异性材料；当所述原始试样的材料为各向同性材料时，通过控制电路调整偏振器改变光路长度使所述原始试样产生不同的所述偏振态；当所述原始试样的材料为各向异性材料时，通过偏振器改变光路长度和取向程度使所述原始试样产生不同的所述偏振态。 7.一种定量无标签成像装置，其特征在于，包括：获取模块，用于通过成像器件获取测量图像，并获取所述器件的特性参数，所述测量图像为原始试样经过所述成像器件的偏振模块后得到的偏振图像，所述特性参数包括：成像模型矩阵和偏振光向量；所述原始试样为未经过添加标记物的试样；转化模块，用于基于所述成像模型矩阵和所述偏振光向量，将测量图像转化为目标图像。 8.一种显微镜，其特征在于，所述显微镜应用权利要求1-6中任一所述定量无标签成像方法。
所属类别：	发明专利