[发明专利]多模激光斑点成像

说明书

有关申请的交叉引用

本申请要求序号为61/239,947,2009年9月4日提交的美国临时申请的权益，其通过引用结合于此。

背景技术

激光斑点（LS）成像是众所周知的技术。通过对从目标散射的相干光线成像来获得激光斑点图像，如果目标包括在多种不同深度的散射，则散射将依据来自各种散射的各种路径长度而引起原先相干的光线相长地或相消地相加，导致图像具有亮点或暗点，即斑点。如果散射移动，则斑点图案将改变。因此激光斑点反差图像将趋于在散射移动并抹去斑点图案的区域具有较低的反差。可基于一个或多个原始激光斑点图像来如此计算激光斑点反差图像：

其中i标引图像的行，j标引图像的列，N为原始激光斑点图像被组合的数量，I表示在采集的原始激光斑点图像中的亮度，S表示在时间上的若干图像中的单个像素(i,j)或在单个图像中的原始图像附近的限制区域(i,j)，诸如[5像素×5像素]窗口，σ表示在单个图像内的S上或在N个图像上的单个像素处计算的亮度I的标准偏差，μ表示在单个帧内的S上或在N个图像上的单个像素上计算的强度I的平均值，以及K(x,y)为在LS图像的像素(x,y)处计算的激光斑点反差。

LS图像可使用以下公式来被用于计算血液流量：

其中K为LS反差，T为在采集的图像上的曝光时间，以及1/τ_c为血液流速的指标。

发明内容

一种用于多模激光斑点成像的系统，可包括第一光源，被放置成向目标发射激光，第二光源，被放置成向目标发射光，照相机，被放置成接收从目标散射的光，以及处理器。该处理器可被编程为从至少一个照相机接收由激光所照明的目标的至少一个图像，从由激光所照明的目标的至少一个图像获得目标的激光斑点反差图像，从至少一个照相机接收由第二光源所照明的目标的至少一个图像，将激光斑点反差图像划分为子部分，并将由第二光源所照明的目标的至少一个图像划分为同样的子部分，通过将激光斑点反差图像的每个子部分与由第二光源所照明的目标的至少一个图像组合并将该组合与一个或多个准则相比较来确定每个子部分是否包括特定类型的特征，以及输出在图像的子部分中检测的特征的位置和类型。

附图说明

图1-3示出了执行在此描述的技术的示例性系统。

图4示出了从微静脉中区分微动脉的过程。

图5示出了使用多重曝光的改进的血液流量估计的过程。

图6示出了在脉管系统中定量描述血液流量的过程。

图7示出了发现脉管边缘的过程。

具体实施方式

一种用于多模激光斑点成像的系统，可包括：第一光源，被放置成向目标发射激光；第二光源，被放置成向目标发射光；至少一个照相机，被放置成接收从目标散射的光；以及处理器，被编程为：从至少一个照相机接收由激光所照明的目标的至少一个图像；从由激光所照明的目标的至少一个图像，获得目标的激光斑点反差图像（例如，按照公式1）；从至少一个照相机接收由第二光源所照明的目标的至少一个图像；将激光斑点反差图像划分为子部分，并将由第二光源所照明的目标的至少一个图像划分为同样的子部分；通过将激光斑点反差图像的每个子部分与由第二光源所照明的目标的至少一个图像组合并将该组合与一个或多个准则相比较来确定每个子部分是否包括特定类型的特征；以及输出在图像的子部分中检测的特征的位置和类型。

该目标可包括体内脉管系统在内，包括但不限于脑部、眼部或皮肤脉管系统。

该处理器可被进一步编程为：基于目标的激光斑点反差图像和由第二光源所照明的目标的至少一个图像中的一个或两者，获得特征遮蔽（mask）；以及在将激光斑点反差图像划分为子部分之前，遮蔽激光斑点反差图像和由第二光源所照明的目标的至少一个图像。获得特征遮蔽可包括将目标的激光斑点反差图像和由第二光源所照明的目标的至少一个图像与为对应于脉管特征而预先选择的标准相比较。

可预定与该组合相比较的标准或准则以将其中的动脉脉管和血液流量从其中的静脉脉管和血液流量中区分。组合激光斑点反差图像和由第二光源所照明的目标的图像可包括数字减法，该数字减法包括从由第二光源所照明的目标的至少一个图像中的值的数学函数的结果中减去激光斑点反差图像中的值的数学函数的结果。该数学函数可以是多项式函数，其中图像值分别乘以常数并升到指数次幂。

该处理器可被进一步编程为：确定在遮蔽的激光斑点反差图像中的特定位置处的血液流速；以及输出血液流速和对应的位置。