一种成像系统及方法与流程

本发明涉及医学成像技术领域，具体而言，涉及一种成像系统及方法。

背景技术：

生物医学成像技术对人类疾病的早期发现、诊断以及治疗有着极重要的意义，现在常用的成像技术有超声成像、光声成像、荧光成像等。

超声成像技术是利用组织中不同组织部位对超声存在不同反射率的特性实现成像的，可以实现数厘米深的组织成像，能够对病灶的形态和分布等进行检测，但是，超声成像技术所成的图像的分辨率较低，所成图像不够理想；荧光成像技术是利用分子靶向探针对生物分子特异性成像，对疾病早期诊断具有较高灵敏度，但是无法反应生物组织的形态和结构特性，同时不具备深度方向的分辨率，所成图像不够理想；光声成像技术虽然能够实现较高分辨率和较大深度的成像，但是，其在浅表成像的分辨率和灵敏度不及荧光成像技术，在大深度成像能力方面不及超声成像技术，且其在实现方式上仍然存在着局限，并且所成图像不够理想。

综上分析，现有的成像方式，均不能实现大深度和高分辨率的成像，所成的图像不够理想。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种成像系统及方法，以解决现有技术无法实现高分辨率和较大深度的成像，所成图像不够理想的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种成像系统，其中，所述系统包括：信号发生装置、成像信号生成装置和成像信号采集与处理装置；

所述信号发生装置，用于生成超声波和至少两种波长的激光，并将所述超声波和至少两种波长的所述激光传输给所述成像信号生成装置；

所述成像信号生成装置，用于接收所述超声波和至少两种不同波长的所述激光，使所述超声波和至少两种波长的所述激光打在样品上，并接收所述超声波打在所述样品上或所述激光打在所述样品上产生的成像信号，并将所述成像信号发送给所述成像信号采集与处理装置；

所述成像信号采集与处理装置，用于接收所述成像信号，并对所述成像信号进行处理，得到所述成像信号对应的图像。

结合第一方面，本发明实施例提供了上述第一方面的第一种可能的实现方式，其中，所述信号发生装置包括第一激光器、第一超声发射器和第一延时器件，所述第一延时器件分别与所述第一激光器和所述第一超声发射器连接；

所述第一激光器，用于产生至少两种不同波长的激光，并将至少两种波长的所述激光发射给所述成像信号生成装置，以及产生触发指令，并将所述触发指令发送给所述第一延时器件；

所述第一延时器件，用于接收所述触发指令，并在第一预设时间后将所述触发指令发送给所述第一超声发射器；

所述第一超声发射器，用于接收所述触发指令，在所述触发指令的触发下产生超声波，并将所述超声波发射给所述成像信号生成装置。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，本发明实施例提供了上述第一方面的第二种可能的实现方式，其中，所述信号发生装置还包括设置于所述第一激光器和所述成像信号生成装置之间的第一激光调节组件；

所述第一激光调节组件，用于接收所述第一激光器发射的所述激光，通过调节所述激光的焦点尺寸，以得到光学分辨率的光声成像或声学分辨率的光声成像，并将调节后的激光发送给所述成像信号生成装置。

结合第一方面的第一种可能的实现方式或第一方面的第二种可能的实现方式，本发明实施例提供了上述第一方面的第三种可能的实现方式，其中，所述成像信号生成装置包括第一手持式成像探头和第一双包层光纤；

所述第一双包层光纤设置于所述第一手持式成像探头上；

所述第一双包层光纤，用于接收所述第一激光器发射的激光，使所述激光进入所述第一手持式成像探头；

所述第一手持式成像探头，用于接收所述第一双包层光纤传输的所述激光，对所述激光进行调整，使调整后的激光打在所述样品上，以及接收并传输所述调整后的激光打在所述样品上产生的荧光成像信号或光声成像信号。

结合第一方面的第三种可能的实现方式，本发明实施例提供了上述第一方面的第四种可能的实现方式，其中，所述第一手持式成像探头包括第一激光调整组件和第一超声换能器；

所述第一激光调整组件，用于对接收到的所述激光进行调整，使调整后的激光打在所述样品上，还用于接收所述调整后的激光打在所述样品上时产生的荧光成像信号，并将所述荧光成像信号传输给所述成像信号采集与处理装置；

所述第一超声换能器，用于接收所述调整调整后的激光打在所述样品上所产生的光声成像信号，将所述光声成像信号转换成第一电信号，并将所述第一电信号传输给所述成像信号采集与处理装置，以及接收所述第一超声发射器发射的所述超声波，使所述超声波打在所述样品上，接收所述超声波打在所述样品上所产生的超声成像信号，将所述超声成像信号转换成第二电信号，并将所述第二电信号传输给所述成像信号采集与处理装置。

结合第一方面，本发明实施例提供了上述第一方面的第五种可能的实现方式，其中，所述信号发生装置包括第二激光器、第三激光器、第二延时器件和第二超声发射器；

所述第二延时器件分别与所述第二激光器和所述第二超声发射器连接；

所述第二激光器，用于产生第一波长的激光，并将所述第一波长的激光发射给所述成像信号生成装置，以及产生触发指令，并将所述触发指令发送给所述第二延时器件；

所述第三激光器，用于产生第二波长的激光，并将所述第二波长的激光发射给所述成像信号生成装置；

所述第二延时器件，用于接收所述第二激光器发送的触发指令，并在第二预设时间后将所述触发指令发送给所述第二超声发射器；

所述第二超声发射器，用于接收所述触发指令，在所述触发指令的触发下产生超声波，并将所述超声波发射给所述成像信号生成装置。

结合第一方面的第五种可能的实现方式，本发明实施例提供了上述第一方面的第六种可能的实现方式，其中，所述信号发生装置还包括第二激光调节组件和第一聚焦透镜；

所述第二激光调节组件设置于所述第二激光器和所述成像信号生成装置之间，所述第一聚焦透镜设置于所述第三激光器和所述成像信号生成装置之间；

所述第二激光调节组件，用于接收所述第二激光器发射的所述第一波长的激光，通过调节所述第一波长的激光的焦点尺寸，以得到光学分辨率的光声成像或声学分辨率的光声成像，并将调节后的第一波长的激光发送给所述成像信号生成装置；

所述第一聚焦透镜，用于接收所述第三激光器发射的所述第二波长的激光，使所述第二波长的激光聚焦，并将聚焦后的第二波长的激光发射给所述成像信号生成装置。

结合第一方面的第六种可能的实现方式，本发明实施例提供了上述第一方面的第七种可能的实现方式，其中，所述成像信号生成装置包括第二手持式成像探头、第二双包层光纤和第一光纤；

所述第二双包层光纤及所述第一光纤均设置在所述第二手持式成像探头上；

所述第二双包层光纤，用于接收所述第二激光调节组件发射的所述调节后的第一波长的激光，使所述调节后的第一波长的激光进入所述第二手持式成像探头；

所述第一光纤，用于接收所述第一聚焦透镜发射的所述聚焦后的第二波长的激光，使所述聚焦后的第二波长的激光进入所述第二手持式成像探头；

所述第二手持式成像探头，用于接收所述调节后的第一波长的激光和所述聚焦后的第二波长的激光，分别对所述调节后的第一波长的激光和所述聚焦后的第二波长的激光进行调整，使调整后的第一波长的激光和调整后的第二波长的激光打在所述样品上，以及接收并传输所述调整后的第一波长的激光打在所述样品上产生的光声成像信号和所述调整后的第二波长的激光打在所述样品上产生的荧光成像信号。

结合第一方面的第七种可能的实现方式，本发明实施例提供了上述第一方面的第八种可能的实现方式，其中，所述第二手持式成像探头包括第二激光调整组件和第二超声换能器；

所述第二激光调整组件，用于接收所述第二双包层光纤传输的所述调节后的第一波长的激光及所述第一光纤传输的所述聚焦后的第二波长的激光，对所述调节后的第一波长的激光及所述聚焦后的第二波长的激光进行调整，使调整后的第一波长的激光和调整后的第二波长的激光打在所述样品上，以及接收所述调整后的第二波长的激光打在所述样品上产生的荧光成像信号，并将所述荧光成像信号传输给所述信号采集与处理装置；

所述第二超声换能器，用于接收所述调整后的第一波长的激光打在所述样品上产生的光声成像信号，将所述光声成像信号转换成第一电信号，并将所述第一电信号发送给所述成像信号采集与处理装置，以及接收所述超声发射器发射的所述超声波，使所述超声波打在所述样品上，以及接收所述超声波打在所述样品上产生的超声成像信号，将所述超声成像信号转换成第二电信号，并将所述第二电信号传输给所述成像信号采集与处理装置。

结合第一方面的第八种可能的实现方式，本发明实施例提供了上述第一方面的第九种可能的实现方式，其中，所述第二激光调整组件包括第一准直透镜、第一二向色镜、第一物镜、第一二维振镜、第一反射耦合器件、第二准直透镜和反射镜；

所述第一准直透镜，用于接收所述第二双包层光纤传输的所述调节后的第一波长的激光，将所述调节后的第一波长的激光转换成第一波长的平行激光，并将所述第一波长的平行激光通过所述第一二向色镜发射给所述第一物镜；

所述第二准直透镜，用于接收所述第一光纤传输的所述聚焦后的第二波长的激光，将所述聚焦后的第二波长的激光转换成第二波长的平行激光，并将所述第二波长的平行激光发射给所述反射镜；

所述反射镜，用于使所述第二波长的平行激光反射至所述第一二向色镜，且与所述第一波长的平行激光同轴，并由所述第一二向色镜发射给所述第一物镜；

所述第一物镜，用于分别对所述第一波长的平行激光及所述第二波长的平行激光进行聚焦，将聚焦后得到的第一波长的激光束和第二波长的激光束发射给所述第一二维振镜；

所述第一二维振镜，用于使接收到的所述第一波长的激光束和所述第二波长的激光束反射至所述第一反射耦合器件；

所述第一反射耦合器件，用于使接收到的所述第一波长的激光束和所述第二波长的激光束打在所述样品上，以及使所述超声成像信号和所述光声成像信号透过，并被所述第二超声换能器接收。

结合第一方面的第八种可能的实现方式，本发明实施例提供了上述第八方面的第十种可能的实现方式，其中，所述成像信号采集与处理装置包括超声接收器、荧光采集组件和处理终端；

所述处理终端与所述超声接收器和所述荧光采集组件连接；

所述超声接收器，用于接收所述第二超声换能器发射的所述第一电信号和所述第二电信号，分别对所述第一电信号和所述第二电信号进行放大处理，并将放大后的第一电信号和放大后的第二电信号发送给所述处理终端；

所述荧光采集组件，用于接收所述第二激光调整组件传输的所述荧光成像信号，将所述荧光成像信号转换成荧光电信号，并将所述荧光电信号发送给所述处理终端；

所述处理终端，用于接收所述荧光电信号、所述放大后的第一电信号及所述放大后的第二电信号，分别对所述荧光电信号、所述放大后的第一电信号及所述放大后的第二电信号进行处理，得到所述荧光电信号、所述放大后的第一电信号及所述放大后的第二电信号对应的图像。

第二方面，本发明实施例提供了一种成像方法，采用上述第一方面所述的成像系统，其中，所述方法包括：

通过信号发生装置生成超声波和至少两种波长的激光，并将所述超声波和至少两种波长的所述激光传输给成像信号生成装置；

通过所述成像信号生成装置接收所述超声波和至少两种波长的所述激光，使所述超声波和至少两种波长的所述激光打在样品上，并接收所述超声波打在所述样品上或所述激光打在所述样品上产生的成像信号，并将所述成像信号发送给所述成像信号采集与处理装置；

通过所述信号采集与处理装置接收所述成像信号，并对所述成像信号进行处理，得到所述成像信号对应的图像。

在本发明实施例提供的成像系统及方法中，通过超声波和至少两种不同波长的激光打在样品上，能够实现多种模式成像，弥补了单一成像模式的不足，能够实现高分辨率和较大深度的成像，所得图像比较理想、信息丰富，并且，采用多种模态的成像模式，可以实现由表层到深层的组织成像，即得到多尺度的成像。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的成像系统的结构示意图；

图2示出了本发明实施例所提供的成像系统的第一种具体结构示意图；

图3示出了本发明实施例所提供的双包层光纤内层耦合示意图；

图4示出了本发明实施例所提供的双包层光纤外层耦合示意图；

图5示出了本发明实施例所提供的成像系统的第二种具体结构示意图；

图6示出了本发明实施例所提供的成像方法的流程图。

图标：110-信号发生装置；120-成像信号生成装置；130-成像信号采集与处理装置；201-第一激光器；202-第一超声发射器；203-第一延时器件；204-第一激光调节组件；205-第一手持式成像探头；206-第一双包层光纤；207-第一激光调整组件；208-第一超声换能器；2071-第三准直透镜；2072-第二物镜；2073-第二二维振镜；2074-第二反射耦合器件；209-第一光阑；210-超声接收器；211-荧光采集组件；212-处理终端；2111-第二二向色镜；2112-第一滤光片；2113-第二聚焦透镜；2114-第一针孔；2115-荧光探测器；213-三维平移台；214-运动控制装置；501-第二激光器；502-第三激光器；503-第二延时器件；504-第二超声发射器；505-第二激光调节组件；506-第一聚焦透镜；507-第二手持式成像探头；508-第二双包层光纤；509-第一光纤；510-第二激光调整组件；5101-第一准直透镜；5102-第一二向色镜；5103-第一物镜；5104-第一二维振镜；5105-第一反射耦合器件；5106-第二准直透镜；5107-反射镜；511-第二超声换能器；512-第二光阑；513-第三光阑；301-内层；302-外层。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

考虑到在采用现有的手持式成像系统在成像时，大都是采用单一模式的成像反式，不能得到比较理想的图像。基于此，本发明实施例提供了一种成像系统及方法，下面通过实施例进行描述。

参考图1所示，本发明实施例提供了一种成像系统，包括信号发生装置110、成像信号生成装置120和成像信号采集与处理装置130；

上述信号发生装置110，用于生成超声波和至少两种波长的激光，并将上述超声波和至少两种波长的激光传输给成像信号生成装置120；

上述成像信号生成装置120，用于接收上述超声波和至少两种波长的激光，使上述超声波和至少两种波长的激光打在样品上，并接收超声波打在样品上或者激光打在样品上产生的成像信号，并将上述成像信号发送给成像信号采集与处理装置130；

上述成像信号采集与处理装置130，用于接收上述成像信号，并对上述成像信号进行处理，得到上述成像信号对应的图像。

当上述激光为两种波长的激光时，本发明实施例提供的成像系统可以实现三种成像模式，可以是超声成像、光声成像和荧光成像，因此，上述产生的成像信号包括超声成像信号、光声成像信号和荧光成像信号。

具体的，在使用上述成像系统进行成像时，将样品放置在固定平台上。

通过本发明实施例提供的成像系统，既可以得到样品的结构信息，又可以得到样品的组分信息，因此，所成图像信息比较丰富。

本发明实施例提供的成像系统，通过超声波和至少两种不同波长的激光打在样品上，能够实现多种模式成像，弥补了单一成像模式的不足，能够同时实现高分辨率和较大深度的成像，所得图像比较理想、信息丰富，并且，采用多种模态的成像模式，可以实现由表层到深层的组织成像，即得到多尺度的成像。

具体的，上述超声波是由超声波发射器发射的，上述激光是由激光器发射的，上述信号发生装置110可以生成至少两种波长的激光，可以是通过多个激光器实现的，也可以是由一个激光器实现的，因此，本发明实施例提供的成像系统可以具有两种结构。

第一种情况：上述至少两种波长的激光是由一个激光器发射的。

参考图2所示，上述信号发生装置110包括第一激光器201、第一超声发射器202和第一延时器件203，上述第一延时器件203分别与第一激光器201和第一超声发射器202连接；

上述第一激光器201，用于产生至少两种不同波长的激光，并将至少两种不同波长的激光发射给上述成像信号生成装置120，以及产生触发指令，并将上述触发指令发送给第一延时器件203；

上述第一延时器件203，用于接收触发指令，并在第一预设时间后将上述触发指令发送给第一超声发射器202；

上述第一超声发射器202，用于接收上述触发指令，在上述触发指令的触发下产生超声波，并将上述超声波发射给成像信号生成装置120。

在本发明实施例中，第一激光器201在向外发射激光的同时，也会向外发射触发指令，而第一超声发射器202在接收到上述触发指令后，就会向外发射超声波，这样，在同一时间段内，成像信号采集与处理装置130既会采集到超声波打在样品上产生的成像信号，又会采集到激光打在样品上产生的成像信号，这样容易导致后续成像信号采集与处理的混乱，因此，上述信号发生装置110包括第一延时器件203，第一延时器件203接收到第一激光器201发射的触发指令后，间隔第一预设时间后，再将该触发指令发送给第一超声发射器202，以使第一超声发射器202向外发射超声波。

其中，上述第一预设时间可以是任意时间值，第一预设时间的具体数值可以根据实际应用进行设置，本发明实施例并不对上述第一预设时间的具体值进行限定。

上述第一激光器201可以向外发射两种不同波长的激光，也可以向外发射多种不同的波长的激光，在本发明实施例中将以上述第一激光器201向外发射两种不同波长的激光，且一种波长的激光用于实现光声成像，另一种波长的激光用于实现荧光成像为例说明。

为了区分上述用于实现光声成像的激光和用于实现荧光成像的激光，下面将用于实现光声成像的激光记为第一波长的激光，将用于实现荧光成像的激光记为第二波长的激光。

在本发明实施例中，在实现光声成像时，为了能够获得兼顾分辨率和成像深度的图像，上述信号发生装置110还包括设置于第一激光器201和成像信号生成装置120之间的第一激光调节组件204；

上述第一激光调节组件204，用于接收上述第一激光器201发射的激光，通过调节该激光的焦点尺寸，以得到光学分辨率的光声成像或声学分辨率的光声成像，并将调节后的激光发送给成像信号生成装置120。

在深度小于1mm的样品表层，光学聚焦性能优于声学聚焦，光学焦点小于声学焦点，光学显微镜的侧向分辨率取决于光学焦点的大小，这样的光声成像系统所成的像称为具有光学分辨率的光声成像，分辨率最高可达到纳米级。但在样品中若成像深度大于1mm并且达到几十个毫米时，由于样品中强烈的光学散射，激光束不能被有效地在这一深度下聚焦，但是超声波却能够在这一深度下有效地聚焦。这种情况下，声学焦点小于光学焦点，光声显微镜的侧向分辨率主要取决于声学焦点的大小，这样的光声成像系统所成的像称为具有声学分辨率的光声成像，可以在几个毫米到几十个毫米的成像深度上获得几十微米到几百微米的侧向分辨率。

在本发明实施例中，既可以实现光学分辨率的光声成像，也可以实现声学分辨率的光声成像，实现组织表层到深层的成像，得到多尺度的成像。

由于在本发明实施例中，上述第一波长的激光用来实现光声成像，因此，上述第一激光调节组件204调节的激光指的是第一波长的激光，这样，通过调节第一波长的激光可以实现光学分辨率的光声成像或者实现声学分辨率的光声成像。

当第一激光调节组件204调节的第一波长的激光的焦点尺寸小于或等于第一预设尺寸时，本发明实施例中的成像系统得到的是光学分辨率的光声成像；当第一激光调节组件204调节的第一波长的激光的焦点尺寸大于或等于第二预设尺寸时，本发明实施例中的成像系统得到的是声学分辨率的光声成像。

参考图2所示，在本发明实施例中，上述成像信号生成装置120包括第一手持式成像探头205和第一双包层光纤206；

上述第一双包层光纤206设置于第一手持式成像探头205上；

上述第一双包层光纤206，用于接收上述第一激光器201发射的激光，使上述激光进入第一手持式成像探头205；

上述第一手持式成像探头205，用于接收第一双包层光纤206传输的激光，对上述激光进行调整，使调整后的激光打在上述样品上，以及接收并传输上述调整后的激光打在上述样品上产生的荧光成像信号或光声成像信号。

具体的，上述第一双包层光纤206接收上述第一激光调节组件204发射的调节后的第一波长的激光和第二波长的激光，使第二波长的激光和调节后的第一波长的激光进入第一手持式成像探头205。

具体的，当上述调节后的第一波长的激光的焦点尺寸小于或者等于第一预设尺寸时，调节后的第一波长的激光完全进入第一双包层光纤206的内层301，如图3所示，这时，本发明实施例中的成像系统实现的是光学分辨率的光声成像，这时所成图像的分辨率较高。

当上述调节后的第一波长的激光的焦点尺寸大于或者等于第二预设尺寸时，调节后的第二波长的激光完全进入第一双包层光纤206的外层302，如图4所示，这时，本发明实施例中的成像系统实现的是声学分辨率的光声成像，在该种情况下，还可以通过调节第一激光器201适当提高第一激光器201发射的激光的能量，这时，可以在几个毫米到几十个毫米的成像深度上成像。

具体的，上述第一预设尺寸和第二预设尺寸的具体数值可以根据实际应用场景进行设置，本发明实施例并不对上述第一预设尺寸和第二预设尺寸的具体数值进行限定。

为了实现对第一波长的激光的焦点尺寸的调节，上述第一激光调节组件204包括电动可调焦透镜和物镜；

当本发明实施例中的成像系统要实现光学分辨率的光声成像时，可以调整上述电动可调焦透镜的焦距使第一波长的激光的光斑大小恰好在第一双包层光纤206的内层；当上述系统要实现声学分辨率的光声成像时，可以调整上述电动可调焦透镜的焦距使第一波长的激光的光斑大小恰好覆盖第一双包层光纤206的外层。

参考图2所示，上述第一手持式成像探头205包括第一激光调整组件207和第一超声换能器208；

上述第一激光调整组件207，用于对接收到的激光进行调整，使调整后的激光打在上述样品上，以及接收上述调整后的激光打在上述样品上时产生的荧光成像信号，并将上述荧光成像信号传输给成像信号采集与处理装置130；

上述第一超声换能器208，用于接收上述调整后的激光打在上述样品上产生的光声成像信号，将上述光声成像信号转换成第一电信号，并将上述第一电信号传输给上述成像信号采集与处理装置130，以及接收上述第一超声发射器202发射的超声波，使上述超声波打在上述样品上，接收上述超声波打在样品上时所产生的超声成像信号，将上述超声成像信号转换成第二电信号，并将上述第二电信号传输给成像信号采集与处理装置130。

上述光声成像信号实际上是超声波信号，因此，可以被第一超声换能器208接收。

当本发明实施例中的成像系统需要实现荧光成像时，上述第一激光调整组件207需要对接收到的第二波长的激光进行调整，并使调整后的第二波长的激光打在样品上，以及接收调整后的第二波长的激光打在上述样品上时产生的荧光成像信号，并将该荧光成像信号发射给成像信号采集与处理装置130；

当本发明实施例中的成像系统需要实现光声成像时，上述第一激光调整组件207需要对接收到的调节后的第一波长的激光进行调整，使调整后的第一波长的激光打在样品上，以及接收调整后的第一波长的激光打在样品上产生的光声成像信号，并将该光声呈现信号发射给成像信号采集与处理装置130。

为了实现第一激光调整组件207对激光的调整，在本发明实施例中，如图2所示，上述第一激光调整组件207包括依次设置的第三准直透镜2071、第二物镜2072、第二二维振镜2073和第二反射耦合器件2074；

上述第三准直透镜2071，用于接收上述第一双包层光纤传输的激光，将上述激光转换成平行激光，并将上述平行激光发射给上述第二物镜2072；

上述第二物镜2072，用于接收上述平行激光，对上述平行激光进行聚焦，并将聚焦后得到的激光束发射给上述第二二维振镜2073；

上述第二二维振镜2073，用于使接收到的上述激光束反射至第二反射耦合器件2074；

上述第二反射耦合器件2074，用于对接收到的上述激光束进行反射，使上述激光束反射后打在上述样品上。

除此之外，上述第二反射耦合器件2074还使超声波打在样品上产生的超声成像信号以及第一波长的激光打在样品上产生的光声成像信号透过，被第一超声换能器208接收。

上述第一激光调整组件207调整的激光可以是第一波长的激光，也可以是第二波长的激光。

在本发明实施例中，为了使得上述激光束能够从第一手持式成像探头205的下端面射出，上述第一手持式成像探头205的下端面由透光透声材料制成。

在使用本发明实施例提供的成像系统时，需要在样品表面涂上超声耦合剂，作为超声波信号的传递介质，可以通过操作者移动第一手持式成像探头205，使第一手持式成像探头205与样品紧密贴合，这样，样品与第一手持式成像探头205之间不存在空气，因此，超声波可以在第一手持式成像探头205和样品之间传递，且不需要将第一手持式成像探头205或样品浸润在水中，省去了水槽装置。

具体的，上述第二反射耦合器件2074是由两块等大的三棱镜组成的，且上方三棱镜的斜面镀有银膜，两块三棱镜紧密贴合，这样，由第二二维振镜2073反射过来的聚焦后的平行光打在上方三棱镜镀有银膜的斜面上，被该斜面反射，打到样品上。

优选的，上述第二物镜2072为大数值孔径、长工作距离的物镜。

具体的，上述第一超声换能器208设置在第二反射耦合器件2074上，且第一超声换能器208的接收端与上述第二反射耦合器件2074紧密贴合。

当上述激光束反射打在样品上时，如果上述激光束为第一波长的激光对应的激光束，则打在样品上产生的是光声成像信号，光声成像信号属于超声波信号，上述光声成像信号透过第二反射耦合器件2074后，被第一超声换能器208接收，第一超声换能器208将其转换成第一电信号，发射给成像信号采集与处理装置130；如果上述打在样品上的激光束为第二波长的激光对应的激光束，则打在样品上行产生的是荧光成像信号，荧光成像信号依次经过第二反射耦合器件2074、第二二维振镜2073、第二物镜2072和第三准直透镜2071进入第一双包层光纤206，经过第一激光调节组件204被成像信号采集与处理装置130接收。

当第一超声发射器202向外发射的超声波，被第一超声换能器208接收，由第一超声换能器208发出，打在样品上，打在样品上产生的超声成像信号被第一超声换能器208接收，并转换成第二电信号，传输给成像信号采集与处理装置130。

参考图2所示，在本发明实施例中，上述信号发生装置110还包括设置于第一激光器201和第一激光调节组件204之间的第一光阑209；

上述第一光阑209，用于接收上述第一激光器201发射的激光，并调节上述激光的形状。

具体的，第一光阑209上设置有孔洞，第一激光器201发射的激光通过第一光阑209上的孔洞发射给第一激光调节组件204，因此，通过第一光阑209后的激光的形状与第一光阑209上的孔洞的形状一致，如果第一光阑209上的孔洞为圆形孔，则经过第一光阑209后的激光则为一束圆形激光；当然，第一光阑209上的孔洞的形状还可以为方形、三角形等，本发明实施例并不对上述第一光阑209上的孔洞的具体形状进行限定，只要使激光通过第一光阑209后能够变为形状规则的激光束即可。

参考图2所示，在本发明实施例中，上述成像信号采集与处理装置130包括超声接收器210、荧光采集组件211和处理终端212，上述处理终端212与超声接收器210和荧光采集组件211连接；

上述超声接收器210，用于接收上述第一超声换能器208发射的第一电信号和第二电信号，分别对上述第一电信号和第二电信号进行放大处理器，并将放大后的第一电信号和放大后的第二电信号发送给处理终端212；

上述荧光采集组件211，用于接收上述第一激光调整组件207传输的荧光成像信号，将上述荧光成像信号转换成荧光电信号，并将上述荧光电信号发送给处理终端212；

上述处理终端212，用于接收上述荧光电信号、上述放大后的第一电信号及放大后的第二电信号，分别对上述荧光电信号、放大后的第一电信号及放大后的第二电信号进行处理，得到上述荧光电信号、上述放大后的第一电信号及放大后的第二电信号。

具体的，上述处理终端212为计算机。

在本发明实施例中，为了能够实现荧光成像信号的采集，参考图2所示，上述荧光采集组件211包括第二二向色镜2111；

上述第二二向色镜2111设置于第一激光器201和成像信号生成装置120之间；

上述荧光采集组件211还包括设置于第二二向色镜2111的反射光路上的第一滤光片2112、第二聚焦透镜2113、第一针孔2114和荧光探测器2115；

上述第二二向色镜2111，用于接收上述第一激光调整组件207传输的荧光成像信号，并将上述荧光成像信号反射至上述第一滤光片2112；

上述第一滤光片2112，用于对上述荧光成像信号进行过滤，滤掉该荧光成像信号中的部分波长的信号，使透过第一滤光片2112的荧光成像信号只含有需要的波长的荧光成像信号，并将过滤后的荧光成像信号发送给第二聚焦透镜2113；

上述第二聚焦透镜2113，用于接收上述过滤后的荧光成像信号，并对上述过滤后的荧光信号进行聚焦，使上述过滤后的荧光成像信号聚焦到上述第一针孔2114上；

上述荧光探测器2115，用于通过上述第一针孔采集上述聚焦后的荧光成像信号。

本发明实施例提供的成像系统中，所使用的成像探头为手持式成像探头，这样，使得在使用上述成像系统时，操作者通过手持上述第一手持式成像探头205可以方便的对上述第一手持式成像探头205进行操作，可以实现灵活成像，但是，在某些情况下，可能操作者并不方便手持上述第一手持式成像探头205，因此，参考图2所示，本发明实施例提供的成像系统还包括三维平移台213和运动控制装置214，上述三维平移台213与上述运动控制装置214连接；

上述三维平移台213，用于放置上述第一手持式成像探头205；

上述运动控制装置214，用于根据接收到的处理终端212的控制信号，控制三维平移台213的移动。

具体的，在使用本发明实施例提供的系统成像时，可以将上述第一手持式成像探头205固定在三维平移台213上，通过移动三维平移台213来实现第一手持式成像探头205的移动。

在本发明实施例中，上述运动控制装置214分别与处理终端212和三维平移台213连接，接收操作者通过处理终端212发送的控制信号，运动控制装置214根据该控制信号控制三维平移台213的移动，进而带动第一手持式成像探头205的移动。

上述三维平移台213可以实现三个方向的平移，即上下移动、前后移动、左右移动。

第二种情况，上述至少两种不同波长的激光是通过不同的激光器实现的，在本发明实施例中，需要实现两种不同波长的激光，因此，需要两个激光器，具体如下。

参考图5所示，上述信号发生装置110包括第二激光器501、第三激光器502、第二延时器件503和第二超声发射器504；

上述第二延时器件503分别与上述第二激光器501和上述第二超声发射器504连接；

上述第二激光器501，用于产生第一波长的激光，并将上述第一波长的激光发射给成像信号生成装置120，以及产生触发指令，并将该触发指令发送给上述第二延时器件503；

上述第三激光器502，用于产生第二波长的激光，并将上述第二波长的激光发射给上述成像信号生成装置120；

上述第二延时器件503，用于接收第二激光器501发射的触发指令，并在第二预设时间后将上述触发指令发送给上述第二超声发射器504；

上述第二超声发射器504，用于接收上述触发指令，在上述触发指令的触发下产生超声波，并将上述超声波发射给上述成像信号生成装置120。

在本发明实施例中，为了防止成像信号采集与处理装置130在同一时间段内即接收到超声波打在样品上产生的成像信号，又接收到第一波长的激光打在样品上产生的成像信号，导致成像信号采集与处理装置130处理信号的混乱，上述第二延时器件503接收到第二激光器501发射的触发指令后，间隔第二预设时间后再将上述触发指令发送给第二超声发射器504，以触发第二超声发射器504向外发射超声波。

当然，上述图5只是示出了第二延时器件503与第二激光器501连接的情况，除此之外，上述第二延时器件503还可以与第三激光器502连接，接收第三激光器502发射的触发指令，在第二预设时间后将上述触发指令发送给第二超声发射器504，以触发第二超声发射器504向外发射超声波。

参考图5所示，本发明实施例提供的成像系统中，上述信号发生装置110还包括第二激光调节组件505和第一聚焦透镜506；

上述第二激光调节组件505设置于上述第二激光器501和成像信号生成装置120之间；上述第一聚焦透镜506设置于第三激光器502和成像信号生成装置120之间；

上述第二激光调节组件505，用于接收上述第二激光器501发射的第一波长的激光，通过调节上述第一波长的激光的焦点尺寸，以得到光学分辨率的光声成像或声学分辨率的光声成像，并将调节后的第一波长的激光发送给上述成像信号生成装置120；

上述第一聚焦透镜506，用于接收上述第三激光器502发射的第二波长的激光，使第二波长的激光聚焦，并将聚焦后的第二波长的激光发射给上述成像信号生成装置120。

在本发明实施例中，当上述第二激光调节组件505接收到第二激光器发射的第一波长的激光后，调节第一波长的激光的焦点尺寸，当第一波长的激光的焦点尺寸小于或等于第一预设尺寸时，得到光学分辨率的光声成像，当上述第一波长的激光的焦点尺寸大于或等于第二预设尺寸时，得到声学分辨率的光声成像，这样，使得本发明实施例提供的成像系统能够获取兼顾分辨率和成像深度的图像。

上述第一聚焦透镜506对第二波长的激光进行聚焦，使得第二波长的激光能够耦合进入成像信号生成装置120。

参考图5所示，上述成像信号生成装置120包括第二手持式成像探头507、第二双包层光纤508和第一光纤509；

上述第二双包层光纤508及第一光纤509均设置在上述第二手持式成像探头507上；

上述第二双包层光纤508，用于接收上述第二激光调节组件505发射的调节后的第一波长的激光，使调节后的第一波长的激光进入上述第二手持式成像探头507；

上述第一光纤509，用于接收第一聚焦透镜506发射的聚焦后的第二波长的激光，使上述聚焦后的第二波长的激光进入第二手持式成像探头507；

上述第二手持式成像探头507，用于接收上述调节后的第一波长的激光和上述聚焦后的第二波长的激光，分别对上述调节后的第一波长的激光和聚焦后的第二波长的激光进行调整，使调整后的第一波长的激光和调整后的第二波长的激光打在上述样品上，以及接收并传输上述调整后的第一波长的激光打在上述样品上产生的光声成像信号和调整后的第二波长的激光打在上述样品上所产生的荧光成像信号。

其中，上述第一光纤509可以是单模光纤，也可以是双包层光纤。

参考图5所示，上述第二手持式成像探头507包括第二激光调整组件510和第二超声换能器511；

上述第二激光调整组件510，用于接收上述第二双包层光纤508传输的调节后的第一波长的激光及第一光纤509传输的聚焦后的第二波长的激光，对上述调节后的第一波长的激光及聚焦后的第二波长的激光进行调整，使调整后的第一波长的激光和调整后的第二波长的激光打在上述样品上，以及接收上述调整后的第二波长的激光打在上述样品上产生的荧光成像信号，并将上述荧光成像信号传输给上述成像信号采集与处理装置130；

上述第二超声换能器511，用于接收上述调整后的第一波长的激光打在上述样品上产生的光声成像信号，并上述光声成像信号转换成第一电信号，并将上述第一电信号发送给上述成像信号采集与处理装置130，以及接收上述第二超声发射器504发射的超声波，使上述超声波打在上述样品上，以及接收上述超声波打在样品上产生的超声成像信号，将上述超声成像信号转换成第二电信号，并将上述第二电信号传输给上述成像信号采集与处理装置130。

具体的，如图2所示，上述第二激光调整组件510对调节后的第一波长的激光进行调整以及对聚焦后的第二波长的激光进行调整是通过第一准直透镜5101、第一二向色镜5102、第一物镜5103、第一二维振镜5104、第一反射耦合器件5105、第二准直透镜5106和反射镜5107实现的；

上述第一准直透镜5101，用于接收上述第二双包层光纤508传输的调节后的第一波长的激光，将上述调节后的第一波长的激光转换成第一波长的平行激光，并将上述第一波长的平行激光通过第一二向色镜5102发射给上述第一物镜5103；

上述第二准直透镜5106，用于接收上述第一光纤509传输的聚焦后的第二波长的激光，将上述聚焦后的第二波长的激光转换成第二波长的平行激光，并将上述第二波长的平行激光发射给上述反射镜5107；

上述反射镜5107，用于使上述第二波长的平行激光反射至上述第一二向色镜5102，且与上述第一波长的平行激光同轴，并由上述第一二向色镜5102发射给上述第一物镜5103；

上述第一物镜5103，用于分别对上述第一波长的平行激光及上述第二波长的平行激光进行聚焦，将聚焦后得到的第一波长的激光束和第二波长的激光束发射给上述第一二维振镜5104；

上述第一二维振镜5104，用于使接收到的第一波长的激光束和第二波长的激光束反射至上述第一反射耦合器件5105；

上述第一反射耦合器件5105，用于使接收到的第一波长的激光束和第二波长的激光束打在样品上，以及使超声成像信号和光声成像信号透过，并被上述第二超声换能器511接收。

上述第二手持式成像探头507的下端面由透声透光材料制成。

在使用本发明实施例提供的成像系统时，需要在样品表面涂上超声耦合剂，作为超声波信号的传递介质，可以通过操作者移动第二手持式成像探头507，使第二手持式成像探头507与样品紧密贴合，这样，样品与第二手持式成像探头507之间不存在空气，因此，超声波可以在第二手持式成像探头507和样品之间传递，且不需要将第二手持式成像探头507或样品浸润在水中，省去了水槽装置。

具体的，上述第一反射耦合器件5105是由两块等大的三棱镜组成的，且上方三棱镜的斜面镀有银膜，两块三棱镜紧密贴合，这样，由第一二维振镜5104反射过来的聚焦后的平行光打在上方三棱镜镀有银膜的斜面上，被该斜面反射，打到样品上。

优选的，上述第一物镜5103为大数值孔径、长工作距离的物镜。

具体的，上述第二超声换能器511设置在第一反射耦合器件5105上，且第二超声换能器511的接收端与上述第一反射耦合器件5105紧密贴合。

在本发明实施例中，当第一波长的激光束打在上述样品上时，产生光声成像信号，光声成像信号属于超声波信号，该光声成像信号透过第一反射耦合器件5105被第二超声换能器511接收，第二超声换能器511将该光声成像信号转换成第一电信号，并将该第一电信号发射给成像信号采集与处理装置130；第二波长的激光束打在上述样品上时，产生荧光成像信号，该荧光成像信号沿着第一反射耦合器件5105、第一二维振镜5104、第一物镜5103、第一二向色镜5102、反射镜5107、第二准直透镜5106进入第一光纤509，经过第一聚焦透镜506后被成像信号采集与处理装置130接收。

参考图5所示，上述成像信号采集与处理装置130包括超声接收器210、荧光采集组件211和处理终端212，上述处理终端212与超声接收器210和荧光采集组件211连接；

上述超声接收器210，用于接收上述第二超声换能器511发射的第一电信号和第二电信号，分别对上述第一电信号和第二电信号进行放大处理，并将放大后的第一电信号和放大后的第二电信号发送给上述处理终端212；

上述荧光采集组件211，用于接收上述第二激光调整组件510传输的荧光成像信号，将上述荧光成像信号转换成荧光电信号，并将上述荧光电信号发送给上述处理终端212；

上述处理终端212，用于接收上述荧光电信号、上述放大后的第一电信号及上述放大后的第二电信号，分别对上述荧光电信号、上述放大后的第一电信号及放大后的第二电信号进行处理，得到上述荧光电信号、放大后的第一电信号及放大后的第二电信号对应的图像。

具体的，上述处理终端212为计算机。

具体的，为了能够实现荧光成像信号的采集，参考图5所示，上述荧光采集组件211包括第二二向色镜2111；

上述第二二向色镜2111设置于第三激光器502和成像信号生成装置120之间，具体的，设置于第三激光器502和第一聚焦透镜506之间；

还包括设置于上述第二二向色镜2111的反射光路上的第一滤光片2112、第二聚焦透镜2113、第一针孔2114和荧光探测器2115；

上述第二二向色镜2111，用于接收上述第二激光调整组件510传输的荧光成像信号，，具体的，接收上述第一聚焦透镜506传输的荧光成像信号，并将上述荧光成像信号反射至第一滤光片2112；

上述第一滤光片2112，用于对上述荧光成像信号进行过滤，滤掉该荧光成像信号中的部分波长的信号，使透过第一滤光片2112的荧光成像信号只含有需要的波长的荧光成像信号，并将过滤后的荧光成像信号发送给上述第二聚焦透镜2113；

上述第二聚焦透镜2113，用于接收上述过滤后的荧光成像信号，并使上述过滤后的荧光成像信号聚焦到上述第一针孔2114上；

上述荧光探测器2115，用于通过上述第一针孔2114采集的聚焦后的荧光成像信号。

参考图5所示，本发明实施例提供的成像系统中的信号发生装置110还包括第二光阑512和第三光阑513；

上述第二光阑512设置于第二激光器501和第二激光调节组件505之间，用于调节第二激光器501产生的第一波长的激光的形状；

上述第三光阑513设置于第三激光器502和第一聚焦透镜506之间，用于调节第三激光器502产生的第二波长的激光的形状。

上述第二光阑512和第三光阑513上设置有孔洞，通过第二光阑512后的第一波长的激光的形状与第二光阑512上的孔洞的形状一致，通过第三光阑513后的第二波长的激光的形状与第三光阑513上的孔洞的形状一致。

上述第二光阑512和第三光阑513上的孔洞的形状可以一样，也可以不一样。

参考图5所示，本发明实施例提供的成像系统还包括三维平移台213和运动控制装置214，上述三维平移台213与上述运动控制装置214连接；

上述三维平移台213，用于放置上述第二手持式成像探头507；

上述运动控制装置214，用于根据接收到的处理终端212终端的控制信号，控制三维平移台213的移动。

具体的，在使用本发明实施例提供的系统成像时，可以将上述第二手持式成像探头507固定在三维平移台213上，通过移动三维平移台213来实现第二手持式成像探头507的移动。

在本发明实施例中，上述运动控制装置214分别与处理终端212终端和三维平移台213连接，接收操作者通过处理终端212发送的控制信号，运动控制装置214根据该控制信号控制三维平移台213的移动，进而带动第二手持式成像探头507的移动。

上述三维平移台213可以实现三个方向的平移，即上下移动、前后移动、左右移动。

本发明实施例提供的成像系统，通过超声波和至少两种不同波长的激光打在样品上，能够实现多种模式成像，弥补了单一成像模式的不足，能够同时实现高分辨率和较大深度的成像，所得图像比较理想、信息丰富，并且，采用多种模态的成像模式，可以实现由表层到深层的组织成像，即得到多尺度的成像。

参考图6所示，本发明实施例还提供了一种成像方法，该方法应用上述的成像系统，该方法包括步骤S610-S630，具体如下：

S610，通过信号发生装置生成超声波和至少两种波长的激光，并将上述超声波和至少两种波长的激光传输给上述成像信号生成装置；

S620，通过上述成像信号生成装置接收上述超声波和至少两种波长的激光，使上述超声波和至少两种波长的激光打在样品上，并接收上述超声波打在样品上或者激光打在样品上产生的成像信号，并将上述成像信号发送给上述信号采集与处理装置；

S630，通过信号采集与处理装置接收上述成像信号，并对上述成像信号进行处理，得到上述成像信号对应的图像。

本发明实施例提供的成像方法，通过超声波和至少两种不同波长的激光打在样品上，能够实现多种模式成像，弥补了单一成像模式的不足，能够同时实现高分辨率和较大的成像，所得图像比较理想、信息丰富，并且，采用多种模态的成像模式，可以实现由表层到深层的组织成像，即得到多尺度的成像。

本发明实施例所提供的方法，其实现原理及产生的技术效果和前述系统实施例相同，为简要描述，方法实施例部分未提及之处，可参考前述系统实施例中相应内容。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。