[发明专利]一种用于周期性高速图像信号的采集方法及装置

说明书

一种用于周期性高速图像信号的采集方法及装置，涉及高速图像采集。1)将待测样品置于控温装置上，调节控温装置保持温度恒定；调节成像装置使得待测样品发出的光信号完整清晰成像于相机上；2)对待测样品进行暗电流校准，待测样品不加驱动，采集暗电流信号；3)所述高速信号发生器输出一周期性脉冲信号驱动待测样品，同时同步触发相机，根据信号强弱设置相机合适曝光时间采集图像信号；4)改变周期性脉冲信号脉冲宽度，重复步骤3)；5)对一系列不同脉冲宽度下采集的图像数据进行处理，求取单个周期内的图像数据，一系列不同脉冲宽度下的图像数据即为不同时间尺度下的图像数据集。用普通相机即可采集高速图像信号，提高信噪比。

技术领域

本技术涉及高速图像采集领域，特别是涉及一种对微弱周期性高速图像的采集方法和装置。

背景技术

高速成像在捕捉超快瞬态现象上多有应用，比如在生物领域中需要高灵敏度和高精度的检测及跟踪细胞。传统高速成像系统设计庞大、成本高、操作复杂，在资源受限的环境下几乎无法使用。因此便捷式、低成本、低维护的高速成像系统的开发是有必要的。

条纹相机和分幅相机的出现是高速成像研究的一大进展，但是他们都存在着各自的缺点。条纹相机的时间分辨率很高，往往能达到皮秒级。但这是以牺牲空间分辨率为代价，时间分辨率越高，空间分辨率越差，甚至只能一维成像。分幅相机从原理上一般分成三类：像增强器选通型、行波选通型和扫描分幅型。像增强器选通型分幅相机空间分辨率比较高，响应波段范围大。目前常见的分幅相机一般是四分幅或者八分幅，其时间分辨率可达ps级，一般应用在爆炸场等极强瞬态信号的检测中。使用像增强器和门控技术的增强电荷耦合器件(ICCD)相机的时间分辨率可达到ns量级或百ps量级。发明专利CN 108965734 A所述的一种基于同步控制的超高速成像装置，需要用到ns级短脉冲激光器。发明专利CN111650600 A所述的一种面向极微弱信号的双谱段激光成像装置用到双谱段脉冲激光发射系统。这些高速成像系统主要依赖高速相机性能，成本、维护价格高昂。

近些年随着人工智能兴起的同时，压缩感知算法(CS)也被逐渐应用到高速成像系统中来，但是一般的CS成像系统往往伴随着一些缺点，比如需要单色缩放捕捉，牺牲空间分辨率，以及要求相邻重叠区域间的可控位移量，所以这也提高成像系统的建造和维护成本。Amir Matin和Xu Wang发表的“Compressive Coded Rotating Mirror Camera for High-Speed Imaging(Photonics，2021，8，34)”提出一种压缩编码旋转镜相机(CCRM)，采用普通电机及CMOS相机，以CMOS 47fps速度实现120Kfps图像采集，虽然极大地降低成像系统的成本，但是在成像的过程中用到压缩感知算法，这不可避免的降低成像质量。

发明内容

本发明的目的在于针对现有普通相机存在的上述不足，提供通过周期性高速信号激发待测样品，解决普通相机不能采集微弱高速图像信号等问题的一种用于周期性高速图像信号的采集装置。

本发明的另一目的在于提供使用上述装置的一种对微弱周期性高速图像信号的采集方法。

一种用于周期性高速图像信号的采集装置，包括高速信号发生器、控温装置、成像装置、相机、电脑；所述待测样品置于所述控温装置上，所述高速信号发生器接在所述待测样品的两端，控制图像信号的产生以及同步控制相机的触发，实现图像信号的产生时间和信号采集时间的同步；所述相机与成像装置连接，通过调整成像装置的对焦实现对所述待测样品图像的采集，其中，所述相机包括两种拍摄模式：连续模式和触发模式；所述电脑包含信号采集模块，所述信号采集模块包括相机的信号采集卡，通过电脑控制相机的信号采集过程。

所述控温装置上涂覆有导热硅胶，通过控温装置提高待测样品的发光稳定性。

所述控温装置的温度可设定在室温25℃。