一种共聚焦成像图像亮度自适应调节装置和方法与流程

本发明涉及共聚焦成像与图像处理领域，具体而言，涉及一种共聚焦成像图像亮度自适应调节装置和方法。

背景技术：

1、皮肤共聚焦成像是一种新型皮肤影像学方法，采用共聚焦成像技术实现皮肤组织从表层到里层分层扫描成像，具有成像分辨率高、信噪比高的优势，同时具有无创、实时、原位、快速成像的特点。在皮肤病检查、激光医美手术前后皮肤状态评估、化妆品或皮肤类药品疗效评估等领域具有重要应用。

2、由于皮肤发病部位具有随机性，检查患者腋下、耳后根、指关节等部位时需要设备具有不同的操作姿态及操作自由度，因此需要检查设备小巧便携，最好为手持式，方便操作者单手握持检查，发展手持式皮肤共聚焦成像仪在临床应用领域具有重要实用价值。

3、在皮肤样本图像采集过程中，由于光束到达不同层次、不同位置皮肤组织的光强不同，呈现出的图像整体亮暗程度不同，从而在一定程度上直接影响医生对患者皮肤组织成像观察、微结构特征辨识、边界界定，甚至诊断结果的准确性，而频繁手动控制光源及更改信号动态范围不仅操作繁琐，还分散医生精力，因此，需要在系统实时成像的同时实现快速自适应图像亮度调节，维持图像整体亮度在一定阈值范围内。

4、然而，现有技术中的皮肤共聚焦成像探测装置或方法，通常需要频繁手动调节光源发光功率或手动更改上位机软件上信号动态范围，操作繁琐，分散医生精力，与此同时，现有技术的皮肤共聚焦成像仪，达不到手持式的客观要求，其图像处理过于依赖上位机的相关软件，从而降低了样本检测效率和灵活性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术缺陷，且提供了一种共聚焦成像图像亮度自适应调节装置和方法。

2、本发明提供的一种共聚焦成像图像亮度自适应调节装置，其技术方案如下：

3、一种共聚焦成像图像亮度自适应调节装置，包括：

4、光源，用于产生信号光；

5、偏振分束器，用于将所述信号光分束，产生反射光和透射光；

6、mems扫描振镜，用于实现样本的逐块扫描采样；

7、控制单元，用于操控所述mems扫描振镜的运行；

8、扫描镜组，用于将扫描速度与成像速度调整为线性关系；

9、相位调制器，用于将射入该相位调制器的光信号进行相位调制；

10、物镜，用于将样本所反射的光线放大和聚焦,形成样本光信号；

11、成像探测装置，用于将所述样本光信号转化为电信号；

12、数据采集卡，用于将所述成像探测装置输出的电信号转化为灰度图像；

13、其中，

14、所述mems扫描振镜、所述扫描镜组、所述相位调制器、所述物镜沿所述反射光传播方向依次设置，所述偏振分束器、所述成像探测装置沿所述反射光传播反方向依次设置，所述控制单元与所述mems扫描振镜电连接，所述数据采集卡与所述成像探测装置的信号输出端电连接。

15、本发明的技术方案通过设置光源、偏振分束器、mems扫描振镜、扫描镜组、相位调制器和物镜，其中，mems扫描振镜、扫描镜组、相位调制器、物镜沿反射光传播方向设置，mems扫描振镜、成像探测装置沿反射光传播反方向设置，进而，当光源发出信号光后射入偏振分束器，在偏振分束器的作用下，其s方向振动的偏振成分被反射，进入mems扫描振镜，被mems扫描振镜反射进入扫描镜组，从扫描镜组出射的光束可以继续向前传播进入到相位调制器，由相位调制器将入射s向振动的线偏振光调制成圆偏振光，该圆偏振光从相位调制器出射后可进入物镜，且在物镜焦面处的样本上聚焦成一个点状光斑，物镜可将样本所反射的光线放大和聚焦,使得细微对象可被查阅；在mems扫描振镜的逐块扫描运动下，样本上光束形成的聚焦光斑会逐块(确切点说，为逐点逐行)的移动。样本反射或散射的光束则将回经物镜后进入到相位调制器,又一次被该相位调制器进行相位调制，从相位调制器出射的光束偏振态可以转换成另一方向的偏振光，之后依次进入到扫描镜组、mems扫描振镜，之后进入到偏振分束器并被透射形成透射光，透射光入射到成像探测装置。成像探测装置将探测到的样本光信号转换成电信号输出至数据采集卡，数据采集卡将该电信号转换成最终的灰度图像。

16、本发明的技术方案通过mems扫描振镜实现样本的逐块扫描采样，其运作通过控制单元操控，而且借助数据采集卡实现电信号向灰度图像的转化，操作简便，避免了医生精力的分散，与此同时，由于本技术方案的所有部分均占据空间较小，可达到手持式的客观要求，而且减轻了图像处理对于上位机相关软件的依赖性，从而提高了样本检测效率和灵活性。

17、作为优选，所述光源为激光器或光电二极管；进而有利于满足光源的发光功率可调节的需求，而且光源稳定性较好。

18、作为优选，所述扫描镜组包括沿所述反射光传播方向依次设置的扫描透镜和中继透镜，所述扫描透镜用于将所述扫描速度与所述成像速度调整为线性关系，并输出汇聚光束，所述中继透镜用于将所述扫描透镜输出的汇聚光束准直输出；进而有助于实现扫描与成像在速度上的可控。

19、作为优选，所述相位调制器包括λ/4波片；进而能够实现偏振光在s光、圆偏振光和p光之间的相互转换，有助于提高成像精度和效率。

20、作为优选，所述成像探测装置包括沿所述反射光传播反方向依次设置的针孔透镜、针孔和光电探测器，所述光电探测器用于将所述针孔的输出信号进行光电转换，获得电信号，所述光电探测器的信号输出端与所述数据采集卡电连接；进而，由样本反射或散射的信号光回射进入到偏振分束器并被透射形成透射光，透射光可依次进入针孔透镜、针孔，形成聚集且准直的光信号，而后再经过光电探测器处理，最后被数据采集卡转换形成灰度图像，最终导致图像获取效果显著。

21、作为优选，所述针孔与所述光电探测器的信号输入端通过光纤实现信号传播；这样在一定程度上缓解噪声干扰，提高传输效率。

22、作为优选，沿所述反射光传播方向，所述λ/4波片与所述物镜之间设置有反射镜一；沿所述反射光传播反方向，所述mems扫描振镜与所述针孔透镜之间设置有反射镜二；这样在有效传递光信号的同时，使元器件分布合理，更加满足手持式的客观要求。

23、本发明提供的一种共聚焦成像图像亮度自适应调节方法，其技术方案如下：

24、一种共聚焦成像图像亮度自适应调节方法，基于本发明技术方案所述的共聚焦成像图像亮度自适应调节装置，包括如下步骤：

25、s1、在数据采集卡上预设信号动态范围最大值的默认最佳值vmax最佳；

26、s2、初次成像时将光源的发光功率设定为最低的阈值功率，记录所述数据采集卡采集到的由样本所反射形成的一帧图像对应的code值；

27、s3、通过计算获取所述步骤s2所获图像前10％最大code值的平均值

28、s4、判断所述平均值是否低于所述默认最佳值vmax最佳，若所述平均值不低于所述默认最佳值vmax最佳，则将所述信号动态范围最大值更改为以保证图像整体亮度合适，至此结束；否则进入下一步：

29、s5、判断当前所述光源设定的发光功率是否达到所述光源的饱和功率，若达到饱和功率，则将所述信号动态范围最大值更改为至此结束；否则进入下一步；

30、s6、提高所述光源的发光功率，重新执行所述步骤s2。

31、本发明技术方案所提供的方法，通过预先设定默认最佳值vmax最佳，以当前光源的发光功率下采集到的图像为基础，统计图像前10％最大code值的平均值并与所设置的默认最佳值vmax最佳进行比较，通过分析光源的当前发光功率不同情况，采取不同的控制方案，最终实现了基于光源功率及信号动态范围双参数自适应调节，进而实现了皮肤共聚焦显微成像系统实时调节图像亮度，无需手动频繁调节激光功率或手动更改上位机软件上信号动态范围。