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原文传递荧光强度相关时间分辨增强成像方法及装置

专利名称：	荧光强度相关时间分辨增强成像方法及装置
摘要：	本发明公开了一种荧光强度相关时间分辨增强成像方法及装置，该方法包括：无激发光时，获得基于待测荧光物质的背景图像；打开脉冲激光，激发待测荧光物质，获得不同延时的时间分辨荧光强度图；通过滤波去噪和背景差分去噪进行图像预处理；通过图像阈值相或提取法，获得感兴趣区域的图像信息；通过比率法，反演获得强度比率图像；通过对比度增强方法，获得荧光强度相关时间分辨增强图像；通过伪彩色编码技术，获得彩色的荧光强度相关时间分辨增强图。本发明荧光强度相关时间分辨增强成像方法及装置，其特点是，增强不同物质的荧光寿命信息的时间分辨能力，起到快速识别和区分不同荧光寿命物质的目的，在司法检验、生物医学领域具有广阔的应用价值。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国科学院半导体研究所
发明人：	钟鑫;王新伟;孙亮;周燕
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-08T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201910179164.8
公开号：	CN109916867A
代理机构：	中科专利商标代理有限责任公司
代理人：	张宇园
分类号：	G01N21/64(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	100083 北京市海淀区清华东路甲35号
主权项：	1.一种荧光强度相关时间分辨增强成像方法，其特征在于，包括：在无激发光时，获得基于待测荧光物质的背景图像Ib；打开脉冲激光，激发所述待测荧光物质，通过时序控制技术，分别获得延时为t1和t2的时间分辨荧光强度图，Io(t1)和Io(t2)；分别对所述时间分辨荧光强度图Io(t1)和Io(t2)进行图像预处理，所述预处理包括滤波去噪及背景差分去噪，获得预处理后的时间分辨荧光强度图I(t1)和I(t2)；所述预处理后的时间分辨荧光强度图I(t1)和I(t2)通过图像阈值相或提取法，获得所述I(t1)和I(t2)对应的感兴趣区域的图像信息；所述感兴趣区域的图像信息通过比率法，反演获得强度比率图像A；所述强度比率图像通过对比度增强方法，将所述强度比率图像A灰度值进行拉伸，获得荧光强度相关时间分辨增强图像；所述荧光强度相关时间分辨增强图像通过伪彩色编码技术，将灰度图转变成彩色图，获得彩色的荧光强度相关时间分辨增强图。 2.根据权利要求1所述的荧光强度相关时间分辨增强成像方法，其特征在于，所述背景差分去噪为： I(ti)＝Io(ti)-Ib，其中，Io(ti)为原始时间分辨荧光强度图。 3.根据权利要求1所述的荧光强度相关时间分辨增强成像方法，其特征在于，所述感兴趣区域是将所述预处理后的两幅时间分辨荧光强度图I(t1)和I(t2)中像素值小于阈值的点去除，保留所述两幅时间分辨荧光强度图中均具有有效信息的区域。 4.根据权利要求1所述的荧光强度相关时间分辨增强成像方法，其特征在于，所述图像阈值相或提取法为：其中，阈值T与噪声的大小有关，NaN为所述两幅时间分辨荧光强度图中的无效值，i，j代表所述各个图像的行和列，所述各个图像包括所述强度比率图像A与所述时间分辨荧光强度图I(t1)和I(t2)。 5.根据权利要求1所述的荧光强度相关时间分辨增强成像方法，其特征在于，所述比率法为： Ai，j＝I(t1)i，j/I(t2)i，j，其中，所述强度比率图像A的像素值与所述时间分辨荧光强度图的像素值大小相同，i，j代表所述各个图像的行和列，所述各个图像包括所述强度比率图像A与所述预处理后的时间分辨荧光强度图I(t1)和I(t2)。 6.根据权利要求1所述的荧光强度相关时间分辨增强成像方法，其特征在于，所述对比度增强方法包括线性对比度增强方法，所述灰度值拉伸包括所述线性对比度增强方法对所述强度比率图像的灰度值的全局或者逐行进行灰度拉伸。 7.根据权利要求1或6所述的荧光强度相关时间分辨增强成像方法，其特征在于，所述对比度增强方法中全局灰度拉伸方法为：其中，Anew为经过对灰度拉伸后新的图像，k为增强系数，B为图像的位深度，max(A)为所述强度比率图像中的灰度最大值，min(A)为所述强度比率图中的灰度最小值。 8.根据权利要求1或6所述的荧光强度相关时间分辨增强成像方法，其特征在于，所述对比度增强方法中逐行灰度拉伸方法为：其中，Anew为经过对灰度拉伸后新的图像，k为增强系数，B为图像的位深度，max(Ai)为所述强度比率图中各行灰度的最大值，min(Ai)为所述强度比率图中各行灰度的最小值。 9.一种荧光强度相关时间分辨增强成像装置，其特征在于，基于权利要求1至8中任一所述荧光强度相关时间分辨增强成像方法实现，包括：激光器，发射脉冲激光；整形镜头，对所述脉冲激光进行光束整形，所述整形后的脉冲激光激发待测荧光物质；探测器，获得所述待测荧光物质在无激发光时的背景图像和有激发光时的时间分辨荧光强度图；滤光片，设置于所述探测器和所述待测荧光物质之间，实现所述探测器采集所述背景图像和所述时间分辨荧光强度图之前的滤除反射光；时序控制器，通过时序控制技术，控制所述激光器和所述探测器的信号同步，使所述探测器获得所述待测荧光物质在不同延时下的时间分辨荧光强度图。 10.根据权利要求9所述的荧光强度相关时间分辨增强成像装置，其特征在于：所述激光器为皮秒量级或纳米量级激光器，所述脉冲激光包括紫外波段激光；所述探测器包括选通型像增强电荷耦合相机，所述选通型像增强电荷耦合相机配置有纳秒量级像增强器件。
所属类别：	发明专利