[发明专利]图像三维信息提取方法、对象成像方法、装置及系统

说明书

本申请提供一种图像三维信息提取方法、对象成像方法、装置及系统，方法包括：获取待提取三维信息的两个目标图像；其中，所述两个目标图像为显微镜在光束的强度呈梯度变化，且光束在轴向的步进量为光束长度的一半的情况下所采集的；对两个所述目标图像进行预处理；其中，所述预处理包括减背景操作和平均滤波操作；对预处理后的两个所述目标图像进行强度转位置处理；提取所述强度转位置处理后的两个所述目标图像的相同区域，得到交叠区域图像；基于所述交叠区域图像的强度图像和位置图像，得到两个所述目标图像对应的交叠区域图像的三维信息图。本申请能够基于轴向光强的梯度变化快速提取出图像中的三维信息，从而提高对象成像速度。

技术领域

本申请涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种图像三维信息提取方法、对象成像方法、装置及系统。

背景技术

现有的双光子荧光显微镜主要通过非线性效应在能量最高的焦点处激发荧光信号提供光学切片能力，因此它能对某一深度的样品进行成像，如图1中的(a)所示。如果实现三维大体积的成像，需要借助z轴的步进电机或者变焦透镜实现焦点的轴向移动，因此该方案体积成像的速度很慢。目前实现体成像的技术有两种：技术一如图1中的(b)所示，通过贝塞尔光束拉长的焦点，单次成像能够探测到一个大体积的范围内的荧光信号。普通的双光子成像一次只能够成像500um*500um*1um的区域，而该技术可以成像500um*500um*60um的区域，但是这种方式缺乏轴向的位置信息。技术二如图1中的(c)所示，将入射焦点设计成V型，将轴向的位置信息转化为横向的位置信息。同一个荧光信号在图像中有两个对应的位置，而这两个位置的间距和荧光信号的轴向位置有关，因此可以定位出荧光信号的轴向位置，但是以这种方式提取三维信息速度很慢。

申请内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种图像三维信息提取方法、对象成像方法、装置及系统，能够基于轴向光强的梯度变化快速提取出图像中的三维信息，从而提高对象成像速度。

根据本申请的一个方面，提供一种图像三维信息提取方法，所述方法包括：获取待提取三维信息的两个目标图像；其中，所述两个目标图像为显微镜在光束的强度呈梯度变化，且光束在轴向的步进量为光束长度的一半的情况下所采集的；对两个所述目标图像进行预处理；其中，所述预处理包括减背景操作和平均滤波操作；对预处理后的两个所述目标图像进行强度转位置处理；提取所述强度转位置处理后的两个所述目标图像的相同区域，得到交叠区域图像；基于所述交叠区域图像的强度图像和位置图像，得到两个所述目标图像对应的交叠区域图像的三维信息图。

在一些实施例中，对预处理后的两个所述目标图像进行强度转位置处理的步骤，包括：通过下式将所述预处理后的两个目标图像中的强度转换为轴向位置：其中，y表示所述光束的强度，L表示所述光束的长度，x表示轴向位置。

在一些实施例中，提取所述强度转位置处理后的两个所述目标图像的相同区域，得到交叠区域图像的步骤，包括：将所述强度转位置处理后的两个所述目标图像转换为两个二值图像；对两个所述二值图像取交集，得到所述强度转位置处理后的两个所述目标图像的相同区域；将所述相同区域对应的图像，作为两个所述目标图像对应的交叠区域图像。

在一些实施例中，基于所述交叠区域图像的强度图像和位置图像，得到两个所述目标图像对应的交叠区域图像的三维信息图的步骤，包括：获取所述交叠区域图像的强度图像；将所述强度图像进行强度转位置运算，得到所述交叠区域图像的位置图像；对所述交叠区域图像的强度图像和所述位置图像进行编码，得到两个所述目标图像对应的交叠区域图像的三维信息图。

在一些实施例中，将所述强度图像进行强度转位置运算，得到所述交叠区域图像的位置图像的步骤，包括：通过下式对所述强度图像进行位置信息归一化：其中，x_position为位置信息的归一化；I_m3-1、I_m3-2表示两个所述经过强度转位置处理后的图像的位置信息；求取所述x_position与所述光束长度的一半的乘积，得到所述交叠区域图像的位置图像。