[发明专利]基于小波数据压缩的双模式活体成像系统及方法

权利要求书

1.一种基于小波数据压缩的双模式活体成像系统，包括用于采集成像对象(1)的X射线投影图的微型CT子系统和用于采集成像对象(1)的荧光图像的荧光分子断层成像子系统，两子系统按正交方式排列；所述成像对象(1)固定在能够360°旋转的载物台(2)上，位于微型CT子系统和荧光分子断层成像子系统的共同视场内，其特征在于，在所述荧光分子断层成像子系统中具有二维声光偏转器(7)，用于控制激发光实现如下方式的扫描：

在旋转的载物台(2)运动一步并停止运动后，首先使CCD相机(9)开始曝光，不断改变超声的调制频率，使激发光束依次扫描激发图案的每个像素对应的激发点，在每个激发点的停留时间与像素的灰度值成正比，像素灰度值为0的激发点不扫描，扫描完所有不为0的激发点后CCD相机(9)停止曝光。

2.根据权利要求1所述的双模式活体成像系统，其特征在于，所述微型CT子系统具体包括：

微焦斑射线源(3)，用于发射高功率和圆微焦的X射线；

平板探测器(4)，用于将透过成像对象(1)的X射线转化为数字投影图。

3.根据权利要求2所述的双模式活体成像系统，其特征在于，所述荧光分子断层子系统具体包括：

激光器(5)，用于发射激发光；

窄带滤光片(6)，用于改善激发光的单色性，并将激发光导入二维声光偏转器(7)的通光孔；

二维声光偏转器(7)，用于通过改变超声调制频率改变激发光的偏转角，从而改变激发光在成像对象(1)表面的投射位置；

带通滤光片(8)，用于过滤信号，隔离激发光和周围环境的杂散光；

CCD相机(9)，用于采集从成像对象(1)表面溢出的荧光信号。

4.一种基于小波数据压缩的双模式活体成像方法，其特征在于，所述方法包括： 

采集X射线投影图和荧光图像，在采集荧光图像过程中，利用二维声光偏转器控制激发光进行扫描；

获取激发点的位置和方向；

压缩荧光图像得到探测图案集；

根据所述激发点的位置和方向以及探测图案集，获取测量值向量和雅克比矩阵；

根据所述测量值向量和雅克比矩阵反演得到荧光探针分布。

5.根据权利要求4所述的双模式活体成像方法，其特征在于，所述采集X射线投影图和荧光图像的步骤具体包括：

采集X射线投影图时，

载物台(2)从一个初始旋转角度开始以0.9°的步进量运动，在每一步运动停止后立刻进行X射线投影图的采集；

控制载物台(2)回到初始旋转角度，用N_s个小波尺度函数生成的激发图案s_i(i＝1，2，...N_s)为成像对象(1)提供激发光照明；

采集荧光图像时，

载物台(2)首先以18°的步进量运动，在每一步运动停止后，依次将N_s个激发图案投射到样品上，并对每一幅激发图案采集一幅荧光图像 其中，m表示该图像为荧光图像，i表示该幅荧光图像的编号。

6.根据权利要求5所述的双模式活体成像方法，其特征在于，所述利用二维声光偏转器控制激发光进行扫描的步骤具体包括：

在旋转的载物台(2)运动一步并停止运动后，首先使CCD相机(9)开始曝光，不断改变超声的调制频率，使激发光束依次扫描激发图案的每个像素对应的激发点，在每个激发点的停留时间与像素的灰度值成正比，像素灰度值为0的激发点不扫描，扫描完所有不为0的激发点后CCD相机(9)停止曝光。

7.根据权利要求5或6所述的双模式活体成像方法，其特征在于，所述获取激发点的位置和方向的步骤具体包括： 

从所述二维声光偏转器(7)出射的激发光设置为由空间一固定点O_ex发出，方向取决于激发图案中的像素对应的超声调制频率，该激发光与成像对象(1)表面的第一个交点为该像素对应的激发点的位置，激发点的方向为激发光的光线方向，计算出激发图案中的所有像素的投射位置，从而确定了激发点的空间分布。