產生層析圖像的方法和設備的製作方法

2023-12-09 06:38:01

產生層析圖像的方法和設備的製作方法
【專利摘要】提供一種產生層析圖像的方法和設備。所述方法和設備確定空間光調製器的至少一個基本圖案，其中，空間光調製器根據布置了像素的圖案來調製入射光線的相位；通過執行空間移位調製獲得基礎圖案的多個移位圖案，其中，所述空間移位調製針對基礎圖案將像素的布置豎直或水平地移動預定數量；通過使用通過穿過空間光調製器並進入對象的入射光線獲得的光線的譜信號，產生基礎圖案的層析圖像和基礎圖案的多個移位圖像的層析圖像；基於產生的層析圖像，從基礎圖案和多個移位圖案之中選擇產生最清晰的層析圖像的一個圖案；通過使用選擇的圖案來產生最終層析圖像。
【專利說明】產生層析圖像的方法和設備
[0001]本申請要求於2012年7月20日提交到美國專利商標局的第61/674，051號美國臨時申請和於2012年11月27日提交到韓國知識產權局的第10-2012-0135556號韓國專利申請的權益，所述申請的公開通過引用全部包含於此。
【技術領域】[0002]本公開涉及一種通過使用光產生層析圖像(tomography image)的方法和設備。
【背景技術】
[0003]通過使用包括單色性、相干性和指向性的光學特性，光當前正被用於各個領域。在生物和醫學領域，光被用於以各種方式觀察組織或細胞、診斷疾病、或者執行雷射手術。
[0004]通過使用光的各種特性，可捕捉活的組織或細胞的高解析度圖像，並因此觀察人體和活體的內部結構，而不需要切開它們。在醫學領域，它們被用於容易安全地識別各種類型的疾病的原因、位置和發展。當通過使用光捕捉人體或活體的層析圖像時，必須增加光的傳輸深度，從而將光發射到人體或活體的深位置的細胞或組織。

【發明內容】

[0005]提供一種用於產生層析圖像的方法和設備，通過所述方法和設備，光的傳輸深度被增強。提供一種存儲有程序的計算機可讀記錄介質，當所述程序被計算機執行時，所述程序執行所述方法。用於產生層析圖像的方法和設備的技術問題不限於上述問題，但可包括其他問題。
[0006]將在接下來的描述中部分闡述本發明另外的方面，還有一部分通過描述將是清楚的，或者可以經過本發明的實施而得知。
[0007]根據本發明的一方面，一種產生層析圖像的方法，所述方法包括:確定空間光調製器的至少一個基本圖案，其中，空間光調製器根據布置了像素的圖案來調製入射光線的相位；通過執行空間移位調製獲得基礎圖案的多個移位圖案，其中，所述空間移位調製針對基礎圖案將像素的布置豎直或水平地移動預定數量；通過使用通過穿過空間光調製器並進入對象的入射光線獲得的光線的譜信號，產生基礎圖案的層析圖像和基礎圖案的多個移位圖像的層析圖像；基於產生的層析圖像，從基礎圖案和基礎圖案的多個移位圖案之中選擇產生最清晰的層析圖像的一個圖案；通過使用選擇的圖案來產生對象的最終層析圖像。
[0008]根據本發明的另一方面，一種層析圖像產生設備包括:發光單元，發射入射到對象上的光線；空間光調製器，根據布置了像素的圖案來調製入射光線的相位；調製控制單元，確定空間光調製器的至少一個基礎圖案，通過執行針對基礎圖案將像素的布置豎直或水平地移動預定數量的空間移位調製來獲得基礎圖案的多個移位圖案，控制將基礎圖案和基礎圖案的多個移位圖像的每個順序施加到空間光調製器；檢測單元，基於穿過空間光調製器並進入對象的入射光線獲得的光線，檢測基礎圖案和基礎圖案的多個移位圖案的譜信號；圖像產生單元，通過使用譜信號產生基礎圖案的層析圖像和基礎圖案的多個移位圖像的層析圖像；圖像處理單元，基於產生的層析圖像，從基礎圖案和基礎圖案的多個移位圖案之中選擇產生最清晰的層析圖像的一個圖案，其中，圖像產生單元通過使用將選擇的圖案施加到空間光調製器獲得的光線的譜信號產生對象的最終層析圖像。
[0009] 根據本發明的另一方面，一種光學相干層析設備包括:發光單元，發射入射到對象上的光線；空間光調製器，根據布置了像素的圖案來調製入射光線的相位；調製控制單元，確定空間光調製器的至少一個基礎圖案，通過執行針對基礎圖案將像素的布置豎直或水平地移動預定數量的空間移位調製來獲得基礎圖案的多個移位圖案，控制將基礎圖案和基礎圖案的多個移位圖像的每個順序施加到空間光調製器；幹涉儀，將入射光線分離為測量光線和參考光線，將測量光線照射到對象，接收通過照射的測量光線從對象反射的響應光線；檢測單元，檢測由響應光線和參考光線導致的幹涉信號，並基於幹涉信號分別針對基礎圖案和基礎圖案的多個移位圖像檢測譜信號；圖像產生單元，通過使用譜信號產生基礎圖案的層析圖像和基礎圖案的多個移位圖像的層析圖像；圖像處理單元，基於產生的層析圖像，從基礎圖案和基礎圖案的多個移位圖案之中選擇產生最清晰的層析圖像的一個圖案，其中，圖像產生單元通過使用將選擇的圖案施加到空間光調製器獲得的幹涉信號的譜信號產生對象的最終層析圖像，空間光調製器調製從發光單元發射的入射光線、測量光線或參考光線中的任意一個。
[0010]根據本發明的另一方面，一種記錄有用於在計算機上實現產生層析圖像的方法的電腦程式的非暫時計算機可讀記錄介質。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]通過下面結合附圖對實施例進行的描述，這些和/或其他方面將會變得清楚並更易於理解，其中:
[0012]圖1是示出根據實施例的用於產生層析圖像的設備的框圖；
[0013]圖2A是示出當光線未被空間光調製器調製時被發送和聚焦在對象上的光線的圖示；
[0014]圖2B是示出當光線已經被圖1示出的空間光調製器調製時被發送和聚焦在對象上的光線的圖示；
[0015]圖3A是示出通過由圖1示出的調製控制單元對基礎圖案執行空間移位調製獲得的多個移位圖案的示例；
[0016]圖3B是示出用於通過由圖1示出的調製控制單元對基礎圖案執行空間移位調製獲得多個移位圖案的操作的示例；
[0017]圖4是示出從由圖1示出的圖像處理單元產生的相移譜圖像之中選擇示出了規律的相移的相移譜圖像的操作的示例；
[0018]圖5是示出與圖1示出的用於產生層析圖像的設備的實施例對應的光學相干層析設備；
[0019]圖6是示出根據實施例的產生層析圖像的方法的流程圖；
[0020]圖7是示出根據另一實施例的產生層析圖像的方法的流程圖。
【具體實施方式】[0021]現在，將詳細參照實施例，實施例的示例在附圖中示出，其中，相同的標號始終表示相同的元件。為此，本實施例可具有不同的形式，並且不應被解釋為限於在此闡述的描述。因此，通過參照附圖僅在下面描述實施例以解釋本描述的各個方面。當位於一列元素之後時，諸如「......中的至少一個」的表述修飾整列元素,而不修飾列的單個元素。
[0022]下面，將參照附圖描述示例性實施例。
[0023]圖1是示出根據實施例的用於產生層析圖像的設備的框圖。參照圖1，層析圖像產生設備100包括發光單元110、空間光調製器120、調製控制單元130、檢測單元140、圖像產生單元150、圖像處理單元160。
[0024]圖1示出的層析圖像產生設備100僅包括與本實施例相關的元件，以防止本實施例的特徵變得不清楚。因此，與本發明相關領域的技術人員可理解，還可包括除了圖1示出的元件之外的其他通用元件。
[0025]根據本實施例的層析圖像產生設備100表示通過使用光獲得對象的層析圖像的設備，並且包括可使用光學相干性獲得層析圖像的所有光學圖像設備，例如，光學相干層析(OCT)設備、光學相干顯微鏡(OCM)和光學顯微鏡。
[0026]發光單元110發射入射到對象10上的光線。例如,發光單元110可發射波長掃描光、雷射等，但不限於此。從發光單元Iio發出的光線經由空間光調製器120進入對象10。
[0027]空間光調製器120根據布置了像素的圖案調製入射光線的相位。例如，空間光調製器120可以是數字微鏡裝置(DMD)，但不限於此。在圖2A和圖2B中進行空間光調製器120的相位調製的詳細描述。
[0028]調製控制單元130確定空間光調製器120的至少一個基礎圖案，並對基礎圖案執行空間移位調製，以獲得基礎 圖案的多個移位圖案。調製控制單元130控制空間光調製器120，從而基礎圖案和多個移位圖案之中的每個圖案被順序地施加到空間光調製器120。
[0029]基礎圖案表不用於執行空間移位調製的參考圖案。空間移位調製針對一個基礎圖案將像素的布置豎直或水平地移動預定數量，以獲得移位圖案。調製控制單元130可針對一個基礎圖案獲得多個移位圖案。在圖3A和圖3B中進行調製控制單元130的空間移位調製的詳細描述。
[0030]檢測單元140基於通過經由空間光調製器120進入對象10的入射光線獲得的光線，檢測基礎圖案和多個移位圖案的譜信號。獲得的光線表示當入射光線通過空間光調製器120進入對象10時通過諸如透射、反射、散射等現象獲得的光線。例如，獲得的光線可以是通過參考光線與通過測量進入對象10的光線獲得的響應光線之間的幹涉現象獲得的光線。作為另一示例，獲得的光線可以是通過響應光線和參考光線之中的每個光線的二次諧波信號之間的幹涉現象獲得的光線。然而，它們不限於此。
[0031]圖像產生單元150產生基礎圖案和多個移位圖案的層析圖像。例如，調製控制單元130將基礎圖案施加到空間光調製器120，檢測單元140檢測施加的基礎圖案的譜信號，圖像產生單元150基於基礎圖案的譜信號產生層析圖像。隨後，調製控制單元130將通過基礎圖案的豎直或水平空間移位調製形成的第一移位圖案施加到空間光調製器120，檢測器140檢測第一移位圖案的譜信號，圖像產生單元150基於第一移位圖像的譜信號產生層析圖像。同樣地，調製控制單元130獲得通過基礎圖案的以與第一移位圖案不同的移動方向和/或移動量的空間移位調製形成的多個移位圖案，例如，第二移位圖案、第三移位圖案等，圖像產生單元150基於通過順序施加所述多個移位圖案獲得的譜信號，獲得所述多個移位圖案(例如，第二移位圖案、第三移位圖案和其他移位圖案)的層析圖像。
[0032]圖像處理單元160從基礎圖案和基礎圖案的多個移位圖案之中選擇產生最清晰的層析圖像的一個圖案。例如，最清晰的層析圖像是允許進入對象10的所有光線同相的層析圖像。如果進入對象10的所有光線同相，則同相的光線聚焦在對象10的一個點上，光線的能量被最大化。因此，最清晰的層析圖像當在獲得的層析圖像處光的能量最大化時被表現出來，並且表示獲得的層析圖像之中具有最大光強的層析圖像，即，最亮的層析圖像。圖像處理單元160從基礎圖案和基礎圖案的多個移位圖案之中選擇與被選擇作為最清晰的層析圖像的層析圖像相應的一個圖案。例如，圖像處理單元160確定產生最清晰的層析圖像的一個圖案的操作可通過計算機算法等自動執行。
[0033]根據本實施例的圖像處理單元160可對應於或包括至少一個處理器。此外，圖像處理單元160可位於圖1示出的層析圖像產生設備100中，但是可位於層析圖像產生設備100的外部。
[0034]圖像產生單元150通過使用通過將選擇的圖案施加到空間光調製器120而檢測的譜信號來產生對象10的最終層析圖像。
[0035]根據實施例，層析圖像產生設備100可使用多個基礎圖案。多個基礎圖案調製進入對象10的每個光線的相位，以產生針對對象10最優化的最終層析圖像。
[0036]根據該實施例，調製控制單元130可確定對象10的多個基礎圖案，並針對所述多個基礎圖案的每個獲得多個移位圖案。在此情況下，調製控制單元130可確定多個基礎圖案，使得所述多個基礎圖案在根據空間移位調製的入射光線的相位調製中彼此不相關。作為一個實施例，調製控制 單元130可確定多個基礎圖案，從而所述多個基礎圖案具有彼此正交的關係。此外，可基於阿達瑪(Hadamard)圖案的置換來確定具有不相關關係的多個基礎圖案。
[0037]調製控制單兀130對每個基礎圖案執行空間移位調製，以針對每個基礎圖案獲得多個移位圖案。調製控制單元130將多個基礎圖案和每個基礎圖案的多個移位圖案順序地施加到空間光調製器120，以產生層析圖像。根據施加到空間光調製器120的圖案，圖像產生單元150產生多個基礎圖案和每個基礎圖案的多個移位圖案的層析圖像。
[0038]圖像處理單元160重複從每個基礎圖案和每個基礎圖案的多個移位圖案之中選擇產生最清晰的層析圖像的一個圖案的操作，以獲得多個選擇的圖案。多個選擇的圖案對應於根據對象10的材料特性最優地調製進入對象10的入射光的相位的圖案的集合。為了確定具有最優相位調製量的一個圖案，圖像處理單元160將多個選擇的圖案相加為一個疊加圖案。為了將疊加圖案施加到空間光調製器120，圖像處理單元160基於預定閾值將疊加圖案二元化，並形成二元化的最終圖案。調製控制單元130將該最終圖案施加到空間光調製器120。圖像產生單元150通過使用上述最終圖案產生對象的最終層析圖像。最終層析圖像對應於根據對象10的材料特性相位被調製並被最優化的層析圖像。
[0039]根據一個實施例，層析圖像產生設備100可通過僅使用多個基礎圖案之中的顯示出規律的相移的一些基礎圖案來產生最終圖案。圖像處理單元160通過使用基礎圖案的譜圖像和基礎圖案的多個移位圖案的譜圖像來產生一個相移譜圖像。相移譜圖像表示根據空間移位調製獲得的光線的相移。圖像處理單元160針對多個基礎圖案產生多個相移譜圖像。
[0040]根據該實施例，圖像產生單元150可基於譜信號獲得一個基礎圖案的譜圖像和該基礎圖案的多個移位圖案的譜圖像。圖像處理單元160基於基礎圖案的譜圖像根據移動方向和移動量，以矩陣形式布置基礎圖案的多個移位圖案的譜圖像。圖像處理單元160產生基礎圖案的一個相移譜圖像。
[0041]圖像處理單元160針對多個基礎圖案中的每個基礎圖案，重複產生一個相移譜圖像的操作，以獲得多個相移譜圖像。
[0042]圖像處理單元160僅使用所述多個相移譜圖像之中的顯示出規律的相移的相移譜圖像的基礎圖案以及所述相移譜圖像的基礎圖案的多個移位圖案，以產生最終圖案。因此，圖像處理單元160僅對顯示出規律的相移的相移譜圖像的基礎圖像以及所述相移譜圖像的基礎圖案的多個移位圖案，來執行選擇一個產生最清晰的層析圖像的圖案的操作。圖像處理單元160通過僅使用經由所述選擇操作選擇的圖案來產生最終圖案。
[0043]規律的相移可表示根據空間移位調製的相移量以特定規律改變。例如，如果在相移譜圖像中表現的相移具有正弦特性，則可確定存在規律的相移。在此情況下，圖像處理單元160確定相移譜圖像是否具有規律的相移的操作可通過計算機算法等自動執行。
[0044]根據實施例的層析圖像產生設備100還可包括光控制單元(未示出)。光控制單元(未示出)確定與光線所聚焦的對象10的期望傳輸深度相應的興趣區域(R0I)，並控制光線聚焦在確定的ROI上。圖像產生單元150通過使用最終圖案產生最終層析圖像，其中，所述最終圖案通過對確定的對象10的ROI執行以最優相位調製量獲得最終圖案的操作來獲得。
[0045]光控制單元(未示出)可確定具有光線所聚焦的對象10的不同傳輸深度的多個RO10因此，光控制單元(未示出)控制光線順序地聚焦在多個ROI上。圖像產生單元150順序針對多個ROI產生最終層析圖像，以獲得多個最終層析圖像。圖像處理單元160結合所述多個最終層析圖像，以產生一個編輯的層析圖像。因此，層析圖像產生設備100可結合針對每個傳輸深度最優化的最終層析圖像，以獲得與全部傳輸深度相應的一個層析圖像。
[0046]根據一個實施例，光控制單兀(未不出)可基於根據對象10的傳輸深度的譜信號的強度來確定光線所聚焦的對象10的傳輸深度，並可將與確定的傳輸深度相應的區域確定為R0I。例如，圖像產生單元150可使用基礎圖案和基礎圖案的多個移位圖案的具有最高強度的譜信號來產生層析圖像。隨著對象10的傳輸深度增加，譜信號的強度逐漸減小。因此，層析圖像產生設備100可通過基於具有最高強度的譜信號產生層析圖像，來獲得具有特定傳輸深度的層析圖像。基於譜信號的強度確定光線所聚焦的對象10的傳輸深度的操作可通過計算機算法自動執行。
[0047]此外，光控制單元(未示出)可水平地移動光線進入的對象10的位置。隨著光線的位置移動，圖像產生單元150順序地獲得與每個移動光線的位置相應的多個最終層析圖像。圖像處理單元160結合所述多個最終層析圖像，以產生與在對象10上的全部移動距離相應的區域的一個層析圖像。因此，層析圖像產生設備100可組合針對通過光控制單元(未示出)移動的位置最優化的最優層析圖像，以獲得與全部水平移動距離相應的一個層析圖像。
[0048]圖2A是示出當光線未被空間光調製器調製時被發送和聚焦在對象上的光線的圖
/Jn ο[0049]參照圖2A，聚焦在對象10的內部的光線從發光單元110被發射。每個光線的相位調製量被表示為Φ1、Φ2、Φ3。圖2A的光線的相位調製量為O,所述光線是相位未被空間光調製器120調製的光線。從發光單元110發出的光線進入對象10。在此情況下，被產生層析圖像的對象10的材料特性是不均勻且渾濁。因此，當光線在進入對象10之前同相時，每個光線的相位由於對象10的材料特性而被改變。因此，在被獲得層析圖像的點(焦點)處，光線不同相。因此，與同相的情況下相比，光線的聚焦能量降低。
[0050]圖2B是示出當光線已經被圖1示出的空間光調製器調製時被發送和聚焦在對象上的光線的圖示。從發光單元110發射的光線進入圖2B的空間光調製器120，並聚焦在對象10的內部。與圖2A相同，將被產生層析圖像的對象10的材料特性是不均勻且渾濁。
[0051]圖2B的光線的相位被空間光調製器120調製，並且調製的光線被發送到對象10。圖2B的每個光線的相位調製量被表示為Φ1=1.32，Φ2=-2.1，Φ3=0.71。圖2Β的光線的相位被空間光調製器120調製為彼此不同。當光線在進入對象10之前不同相時，光線在層析圖像將被獲得的焦點處變得同相，結果，光線的聚焦能量被最大化。 [0052]為了最大化進入不均勻且渾濁的對象10的光線的聚焦能量，根據本實施例的層析圖像產生設備100可利用空間移位調製來控制每個光線的相位調製量。
[0053]根據本實施例的層析圖像產生設備100可在基礎圖案和通過使用空間移位調製獲得的基礎圖案的多個移位圖案之中選擇產生最清晰的層析圖像的圖案，並可使用選擇的圖案產生最優的層析圖像。選擇的圖案表示最適合於對應對象10的材料特性的相位調製量。
[0054]圖3Α是示出通過由圖1示出的調製控制單元對基礎圖案執行空間移位調製獲得的多個移位圖案的示例。圖3Α示出的圖案表示通過在基礎圖案的基礎上將像素的布置逐個水平地移動而獲得的移位圖案。
[0055]調製控制單元130確定第一基礎圖案310，並針對第一基礎圖案水平地執行空間移位調製，以獲得第一基礎圖案310的多個移位圖案320-340。
[0056]第一移位圖案被標記為B11,在第一基礎圖案310的基礎上已經沿著X軸(水平方向)移動了 0，沿y軸(豎直方向)移動了 0，並且與第一基礎圖案310相同。第一基礎圖案310的第二移位圖案320被標記為B21,並且表示在第一基礎圖案310B1的基礎上已經沿著X軸(水平方向)移動了 1，沿y軸(豎直方向)移動了 O。第一基礎圖案310的第三移位圖案330被標記為B31,並且表示在第一基礎圖案310B1的基礎上已經沿著x軸(水平方向)移動了 2，沿y軸(豎直方向)移動了 O。圖3A的調製控制單元130在第一基礎圖案310的基礎上以I水平地執行空間移位調製9次。第一基礎圖案310的最終移位圖案(即，第十圖案340)被標記為Bltl1,在第一基礎圖案310B1的基礎上已經沿著x軸(水平方向)移動了 9，沿y軸(豎直方向)移動了 O。
[0057]調製控制單元130還可沿著豎直方向對第一基礎圖案310執行空間移位調製。調製控制單元130可對通過執行水平空間移位調製獲得的10個移位圖案之中的每個以I豎直地執行空間移位調製，以獲得包括基礎圖案310的總共100個移位圖案。
[0058]調製控制單元130可順序地將該總共100個移位圖案施加到空間光調製器120，圖像產生單元150產生每個移位圖案的層析圖像。
[0059]層析圖像產生設備100可對除第一基礎圖案310之外的其他基礎圖案執行上述空間移位調製，以獲得每個基礎圖案的多個移位圖案，並可將每個基礎圖案以及每個基礎圖案的每個移位圖案施加到空間光調製器120以產生層析圖像。
[0060]圖3B是示出用於通過由圖1示出的調製控制單元對基礎圖案執行空間移位調製獲得多個移位圖案的操作的示例。參照圖3B，調製控制單元針對基礎圖案將像素的布置豎直或水平移動預定數量。為了便於描述，圖3B的空間光調製器120在下面被描述為數字微鏡裝置(DMD)。DMD包括反射入射光線的微鏡，控制每個微鏡的開/關操作，並根據開/關像素的布置形成圖案。為了便於描述，下面假設黑色為開，白色為關。然而，開/關顏色可以是相反的顏色。
[0061]空間光調製器120對基礎圖案執行空間移位調製，以針對由像素的開/關布置形成的一個基礎圖案將像素的開/關布置水平或豎直地移動給定數量。在本實施例中，儘管空間移位調製被示出為將基礎圖案豎直地移動1，但是不限於此。該預定的數量可以是其他數量。
[0062]參照圖3B，對於第一基礎圖案350，在開/關布置中的最左側列的像素除了從頂部開始的第四像素之外都是關狀態。當觀察針對第一基礎圖案350豎直地空間移位調製了 I的第一移位圖案360時，最左側列中像素中的從頂部開始第五的像素變為開。當觀察針對第一基礎圖案350豎直地空間移位調製了 4的第四移位圖案370時，最左側列中像素中的從頂部開始第三的像素變為開。
[0063]如上所述，調製控制單元130可在一個基礎圖案的基礎上，將空間光調製器的像素的開/關布置順序地豎直或水平地移動，以執行空間移位調製。
[0064]圖4是示出從由圖1示出的圖像處理單元產生的相移譜圖像之中選擇示出了規律的相移的相移譜圖像的操作的示例。圖4中示出的相位調製譜圖像包括通過對每個基礎圖案執行空間移位調製99次獲 得的100個移位圖案的譜圖像。
[0065]圖4僅示出作為總共10個基礎圖案的相位調製譜圖像的一些的六個譜圖像。
[0066]圖像產生單元150基於從檢測單元140獲得的譜信號，獲得每個基礎圖案的譜圖像和每個基礎圖案的多個移位圖案的譜圖像。圖像處理單元160根據空間移位調製的移動方向和移動量以矩陣形式布置每個基礎圖案的多個移位圖案的譜圖像。圖像處理單元160產生每個基礎圖案的相移譜圖像。相移譜圖像表示根據基礎圖案和基礎圖案的移位圖案的空間移位調製的光線的相移。100個移位圖案的譜圖像根據移動方向和移動量以矩陣形式布置在圖4的每個相移譜圖像中。
[0067]第一基礎圖案(基礎I)的相移譜圖像410示出根據空間移位調製的規律的相移。具體地，相移譜圖像410顯示出具有正弦特徵的相移。第三基礎圖案(基礎3)的相移譜圖像420與相移譜圖像410相比具有更少規律的相移，但是與右側的相移譜圖像440-460相比顯示出具有正弦特徵的相移。第十基礎圖案(基礎10)的相移譜圖像430也顯示出根據空間移位調製的規律的相移。
[0068]另一方面，第二基礎圖案(基礎2)的相移譜圖像440顯示出根據空間移位調製的不規律的相移。其他相移譜圖像450和460也顯示出根據空間移位調製的不規律的相移，並且沒有顯示出正弦特徵。
[0069]圖像處理單元160可僅使用多個相移譜圖像410至460之中的顯示出規律的相移的相移譜圖像410至430的基礎圖案以及所述基礎圖案的相移圖案，以產生最終圖案。即，調製控制單元130僅將顯示出規律的相移的相移譜圖像410至430的基礎1、基礎3和基礎10以及所述基礎圖案的100個移位圖案施加到空間光調製器120。因此，圖像產生單元150僅針對基礎1、基礎3和基礎10以及所述基礎圖案(即，基礎1、基礎3和基礎10)的100個移位圖案中的每個來產生層析圖像。圖像產生單元160執行從基礎1、基礎3和基礎10以及所述基礎圖案的多個移位圖案的各個中選擇產生最清晰的層析圖像的一個圖案。
[0070]如上所述，層析圖像產生設備100僅使用表現出規律的相移的相移譜圖像的基礎圖案以及所述基礎圖案的移位圖案，以產生最終圖案。
[0071]圖5是示出與圖1示出的用於產生層析圖像的設備的實施例對應的光學相干層析設備。參照圖5，光學相干層析設備500包括發光單元510、空間光調製器521、調製控制單元530、檢測單元540、圖像產生單元550、圖像處理單元560、幹涉儀570、光學探頭580。關於圖1的發光單元110、空間光調製器120、調製控制單元130、檢測單元140、圖像產生單元150、圖像處理單元160作出的描述可被應用到圖5示出的發光單元510、空間光調製器
521、調製控制單元530、檢測單元540、圖像產生單元550、圖像處理單元560，因此可不作出關於它們的詳細描述。因此，可以看到，即使下面沒有給出，上面關於圖1-4的層析圖像產生設備100作出的描述也被應用到圖5的光學相干層析設備500。
[0072]圖5的光學相干層析設備500僅示出與本實施例相關的元件，以防止本實施例的特徵變得不清楚。因此，本領域技術人員可理解，還可包括除了圖5示出的元件之外的其他通用元件。
[0073]發光單元510發射入射到對象上的光線。在此情況下,從發光單元510發射的光線可對應于波長掃描光或雷射，但不限於此。發光單兀510將發射的光線傳送到幹涉儀570。根據本發明的一個實施例，空間光調製器521可位於發光單元510和幹涉儀570之間。因此，被空間光調製器521相位調製的光線可被傳送到幹涉儀570。
[0074]空間光調製器521根據布置了像素的圖案調製光線的相位。光學相干層析設備500的空間光調製器521可調製測量光線、參考光線、從發光單元510發射的所述光線中的任意一個的相位。參照圖5，光學相干層析設備500的空間光調製器521可位於第二位置
522、第三位置523以及發光單元310和幹涉儀570之間的位置。即，空間光調製器521可位於發光單元310和幹涉儀570之間的位置、幹涉儀570的參考鏡574和分束器572之間的位置、分束器572和探頭580之間的從分束器572分離出的測量光線朝著探頭580進入的位置中的任意一個位置。
[0075]調製控制單元530確定空間光調製器521的至少一個基礎圖案，執行針對基礎圖案將像素的布置豎直或水平地移動預定數量的空間移位調製，並控制空間光調製器521，從而基礎圖案以及基礎圖案的多個移位圖案被順序地施加到空間光調製器521。
[0076]幹涉儀570將從發光單元510發射的光線分離為測量光線和參考光線，將測量光線導向對象10，並接收作為測量光線的從對象10的反射的響應光線。
[0077]檢測單元540檢測響應光線和參考光線產生的幹涉信號，並基於幹涉信號檢測基礎圖案和基礎圖案的多個移位圖案的每個的譜信號。檢測單元540將檢測的譜信號傳送到圖像產生單元550。 [0078]圖像產生單元550使用譜信號以產生基礎圖案和基礎圖案的多個移位圖案的層析圖像。[0079]圖像處理單元560基於產生的層析圖像從基礎圖案和基礎圖案的多個移位圖案之中選擇產生最清晰的層析圖像的一個圖案。圖像產生單元550通過使用基於通過將選擇的圖案施加到空間光調製器521獲得的幹涉信號的譜信號，來產生對象10的最終層析圖像。
[0080]幹涉儀570可包括分束器572和參考鏡574。從發光單兀510傳送的光線在分束器572被分為測量光線和參考光線。在分束器572分離出的測量光線被傳送到光學探頭580，參考光線被傳送到參考鏡584並被參考鏡584反射,然後返回到分束器582。同時,被傳送到光學探頭580的測量光線被導向對象10 (對象10的內部層析圖像通過光線探頭580被捕獲)，作為測量光線的從對象10的反射的響應光線通過光學探頭580被傳送到幹涉儀570的分束器572。響應光線和從參考鏡574反射的參考光線在分束器572引起幹涉。
[0081]光學探頭580可包括準直透鏡582、賈法尼掃描儀(galvano scanner) 584、透鏡586。在此情況下，賈法尼掃描儀584是可在特定軸上在給定範圍旋轉的鏡，並且可被實現為微電子機械系統(MEMS)掃描儀，其中，MEMS掃描儀從MEMS獲取旋轉所必需的驅動力。從幹涉儀570傳送的測量光線可以通過光學探頭580的準直透鏡582被準直，並從賈法尼掃描儀584被反射，從而測量光線的行進方向被調整並且光線在穿過透鏡586之後被照射到對象10上。
[0082]因此，光學相干層析設備500可在基礎圖案和通過使用空間移位調製獲得的基礎圖案的多個移位圖案之中產生最清晰的層析圖像的圖案，以獲得反映最適合於對象10的材料特性的相位調製量的圖案，並使用獲得的圖案產生傳輸深度增加了的最優層析圖像。
[0083]圖6是示出根據實施例的產生層析圖像的方法的流程圖。參照圖6，圖6中示出的方法包括在圖1至5示出的層 析圖像產生設備100或光學相干層析設備500時間順序處理的步驟。因此，可以看到，即使沒有給出，以上關於圖1至5示出的層析圖像產生設備100或光學相干層析設備500作出的描述被應用到圖6中示出的方法。
[0084]在步驟610，根據布置了像素的圖案調製入射光線的相位的調製控制單元130確定空間光調製器120的至少一個基礎圖案。在步驟620，調製控制單元130針對基礎圖案執行將像素的布置豎直或水平地移動預定數量的空間移位調製，以獲得基礎圖案的多個移位圖案。在步驟630，圖像產生單元150通過使用通過穿過空間光調製器120和進入對象10的光線獲得的光線的譜信號，產生基礎圖案和基礎圖案的多個移位圖案的層析圖像。
[0085]在步驟640，圖像處理單元160基於產生的層析圖像，從基礎圖案以及基礎圖案的多個移位圖案之中選擇產生最清晰的層析圖像的圖案。
[0086]在步驟650，圖像產生單元150通過使用選擇的圖案產生對象10的最終層析圖像。
[0087]圖7是示出根據另一實施例的產生層析圖像的方法的流程圖。參照圖7，圖7示出的方法包括在圖1至5示出的層析圖像產生設備100或光學相干層析設備500時間順序處理的步驟。因此，可以看到，即使沒有給出，以上關於圖1至5示出的層析圖像產生設備100或光學相干層析設備500作出的描述被應用到圖7中示出的方法。
[0088]在步驟710，根據布置了像素的圖案調製入射光線的相位的調製控制單元130確定空間光調製器120的多個基礎圖案。調製控制單元130針對每個基礎圖案執行將像素的布置豎直或水平地移動預定數量的空間移位調製，以獲得每個基礎圖案的多個移位圖案。
[0089]在此情況下，對象10的多個基礎圖案在根據空間移位調製的光線的相位調製中彼此不相關。例如，基礎圖案B1、基礎圖案B2、基礎圖案B100彼此不相關，並且不影響對每 個基礎圖案執行的根據空間移位調製的相位調製。
[0090]在步驟720，圖像處理單元160通過使用通過穿過空間光調製器120和進入對象 10的光線獲得的光線的譜信號，產生基礎圖案和基礎圖案的多個移位圖案的層析圖像。圖 像處理單元160基於產生的層析圖像，從每個基礎圖案以及每個基礎圖案的多個移位圖案 之中選擇產生最清晰的層析圖像的圖案。層析圖像產生設備100針對每個基礎圖案重複選 擇產生最清晰的層析圖像的圖案的操作，並獲得多個選擇的圖案。
[0091]在步驟730，圖像處理單元160通過使用每個基礎圖案以及每個基礎圖案的多個 移位圖案來產生每個基礎圖案的相移譜圖像，並從產生的相移譜圖像之中選擇示出了規律 的相移的相移譜圖像。在步驟730示出的曲線圖表示每個基礎圖案的相移譜圖像的相移。 例如，規律的相移可以是正弦特性。在步驟730，基礎圖案Bl、B3和B100的相移譜圖像的 相移示出了正弦特性。因此，僅B1、B3和B100的多個移位圖案可被用於產生最終圖案。
[0092]圖像處理單元160可按下面的方式產生相移譜圖像。圖像產生單元150基於譜信 號獲得每個基礎圖案以及每個基礎圖案的多個移位圖案的譜信號。圖像處理單元160基於 基礎圖案以及基礎圖案的多個移位圖案的譜圖像，根據空間移位調製的移動方向和移動量 以矩陣形式布置基礎圖案的多個移位圖案的譜圖像。圖像處理單元160針對多個基礎圖案 的每個重複獲得多個相移譜圖像的操作。
[0093]根據一個實施例，可僅對多個相移譜圖像之中的示出了規律的相移的相移譜圖像 的基礎圖案執行在每個基礎圖案以及每個基礎圖案的多個移位圖案之中選擇產生最清晰 的層析圖案的操作。在步驟740，對於B1、B3和B100，選擇的產生最清晰的層析圖像的圖案 分別是匕1』/…。1'
[0094]在步驟740，圖像處理單元160將多個選擇的圖案相加為疊加圖案。參照圖7，僅 將841、853、81(|1°°的圖案相加以產生一個疊加圖案。
[0095]在步驟750，圖像處理單元160形成通過基於預定閾值二元化疊加圖案獲得的最 終圖案。
[0096]在步驟760，圖像產生單元150使用最終圖案來產生對象10的最終層析圖像。
[0097]通過使用上述產生層析圖像的方法，可通過將相位調製量調整為最適合對象的材 料特性來產生具有增加的傳輸深度的最優層析圖像。
[0098]可通過在通過對基礎圖案執行空間移位調製獲得的多個移位圖像之中選擇產生 最清晰的層析圖像的圖案，來確定最適合對象的材料特性的相位調製量。
[0099]同時，上述方法可被寫為電腦程式，並可在使用計算機可讀記錄介質執行程序 的通用數字計算機中被實施。此外，在上述本發明的實施例中使用的數據的結構可通過多 種手段被記錄到計算機可讀記錄介質。計算機可讀記錄介質的示例包括磁存儲介質(例如， ROM、軟盤、硬碟等）和光學讀取介質(例如，CD-ROM或DVD)。
[0100]本領域技術人員將理解，在不脫離權利要求所限定的本發明的精神和範圍的情況 下，可進行形式和細節上的各種改變。優選實施例應被認為僅是描述意義的，而非為了限制 的目的。因此，本發明的範圍不是由本發明的詳細描述限定，而是由權利要求限定，在該範 圍內的所有不同應被解釋為包括在本發明中。
[0101]應該理解，這裡描述的示例性實施例應被認為僅是描述意義的，而非為了限制的目的。每個實施例內的特徵或方面的描述通常被認為對於其他實施例中的其他類似特徵或方面是可用的 。
【權利要求】
1.一種產生層析圖像的方法，所述方法包括: 確定空間光調製器的至少一個基本圖案，其中，空間光調製器根據布置了像素的圖案來調製入射光線的相位； 通過執行空間移位調製獲得基礎圖案的多個移位圖案，其中，所述空間移位調製針對基礎圖案將像素的布置豎直和/或水平地移動預定數量； 通過使用通過穿過空間光調製器並進入對象的入射光線獲得的光線的譜信號，產生基礎圖案的層析圖像和基礎圖案的多個移位圖像的層析圖像； 基於產生的層析圖像，從基礎圖案和基礎圖案的多個移位圖案之中選擇產生最清晰的層析圖像的一個圖案； 通過使用選擇的圖案來產生對象的最終層析圖像。
2.如權利要求1所述的方法，其中，空間光調製器具有對象的多個基礎圖案，所述多個基礎圖案在根據空間移位調製的入射光線的相位調製中彼此不相關。
3.如權利要求1所述的方法，其中，空間光調製器具有對象的多個基礎圖案， 選擇一個圖案的步驟包括: 通過針對多個基礎圖案的每個，重複從每個基礎圖案和每個基礎圖案的多個移位圖案之中選擇產生最清晰的層析圖像的一個圖案，來獲得多個選擇的圖案； 將所述多個選擇的圖案相加為一個疊加圖案； 形成通過基於預定閾值二元化疊加圖案獲得的最終圖案， 產生最終層析圖像的步驟包括:使用最終圖案產生對象的最終層析圖像。
4.如權利要求1所述的方法，還包括:確定與用於聚焦入射光線的對象的期望傳輸深度相應的興趣區域(ROI)，其中，針對ROI重複所述方法的操作，以產生ROI的最終層析圖像。
5.如權利要求1所述的方法，還包括:確定具有用於聚焦入射光線的對象的不同傳輸深度的多個R0I，其中，針對所述多個ROI的每個重複所述方法的操作，以產生多個最終層析圖像，將所述多個最終層析圖像組合以產生一個編輯的層析圖像。
6.如權利要求4所述的方法，其中，確定ROI的步驟包括:根據對象的傳輸深度基於譜信號的強度來確定用於聚焦入射光線的對象的期望傳輸深度，將與確定的傳輸深度相應的區域確定為ROI。
7.如權利要求3所述的方法，還包括: 基於譜信號分別針對每個基礎圖案和每個基礎圖案的多個移位圖案獲得譜圖像；通過基於每個基礎圖案的譜 圖像根據空間移位調製的移動方向和移動量以矩陣形式布置譜圖像，產生表示根據空間移位調製的獲得的光線的相移的一個相移譜圖像， 其中，針對多個基礎圖案的每個重複獲得譜圖像和產生一個相移譜圖像的操作，以獲得多個相移譜圖像， 其中，產生最終圖案的步驟包括:通過對所述多個相移譜圖像之中的顯示出規律的相移的相移譜圖像的基礎圖案執行選擇產生最清晰的層析圖像的一個圖案的操作，來產生最終圖案。
8.如權利要求7所述的方法，其中，規律的相移表示正弦特性。
9.如權利要求1所述的方法，其中，當在對象上水平移動入射光線的同時，重複所述方法的操作，以獲得多個最終層析圖像，所述方法還包括:通過使用所述多個最終層析圖像產生與對象上的全部移動距離相應的區域的一個層析圖像。
10.如權利要求1所述的方法，其中，空間光調製器是數字微鏡裝置(DMD)。
11.如權利要求2所述的方法，其中，基於阿達瑪(Hadamard)圖案的置換來確定所述多個基礎圖案。
12.如權利要求1所述的方法，其中，在光線相干層析(OCT)設備或光學相干顯微鏡(OCM )執行產生層析圖像的方法。
13.一種層析圖像產生設備，所述設備包括: 發光單元，發射入射到對象上的光線； 空間光調製器，根據布置了像素的圖案來調製入射光線的相位； 調製控制單元，確定空間光調製器的至少一個基礎圖案，通過執行針對基礎圖案將像素的布置豎直和/或水平地移動預定數量的空間移位調製來獲得基礎圖案的多個移位圖案，控制將基礎圖案和基礎圖案的多個移位圖像的每個順序施加到空間光調製器； 檢測單元，基於穿過空 間光調製器並進入對象的入射光線獲得的光線，檢測基礎圖案和基礎圖案的多個移位圖案的譜信號； 圖像產生單元，通過使用譜信號產生基礎圖案的層析圖像和基礎圖案的多個移位圖像的層析圖像； 圖像處理單元，基於產生的層析圖像，從基礎圖案和基礎圖案的多個移位圖案之中選擇產生最清晰的層析圖像的一個圖案， 其中，圖像產生單元通過使用將選擇的圖案施加到空間光調製器獲得的光線的譜信號產生對象的最終層析圖像。
14.如權利要求13所述的設備，其中，調製控制單元確定對象的多個基礎圖案，對所述多個基礎圖案的每個執行空間移位調製以獲得每個基礎圖案的多個移位圖案，其中，所述多個基礎圖案在根據空間移位調製的入射光線的相位調製中彼此不相關。
15.如權利要求13所述的設備，其中，調製控制單元確定對象的多個基礎圖案，對所述多個基礎圖案的每個執行空間移位調製以獲得每個基礎圖案的多個移位圖案，將所述多個基礎圖案和每個基礎圖案的多個移位圖案施加到空間光調製器， 圖像處理單元通過針對所述多個基礎圖案的每個重複進行選擇的操作獲得多個選擇的圖案，將所述多個選擇的圖案相加為疊加圖案，並形成通過基於預定閾值二元化疊加圖案獲得的最終圖案， 圖像產生單元使用最終圖案產生對象的最終層析圖像。
16.如權利要求15所述的設備，還包括:光控制單元，確定與用於聚焦入射光線的對象的期望傳輸深度相應的R0I，並控制所述發射以允許入射光線聚焦到確定的R0I， 其中，光控制單元確定具有用於聚焦入射光線的對象的不同傳輸深度的多個R0I，並控制所述發射以允許入射光線順序地聚焦到所述多個ROI， 圖像產生單元針對對象的所述多個ROI重複產生最終層析圖像的操作，以獲得多個最終層析圖像， 圖像處理單元組合所述多個最終層析圖像以產生一個編輯的層析圖像。
17.如權利要求15所述的設備，其中，圖像產生單元基於譜信號分別針對每個基礎圖案和每個技術圖案的多個移位圖案，獲得譜圖像， 圖像處理單元基於每個基礎圖案的譜圖像根據空間移位調製的移動方向和移動量以矩陣形式布置譜圖像，並產生表示根據空間移位調製的獲得的光線的相移的一個相移譜圖像， 圖像處理單元針對多個基礎圖案的每個重複產生一個相移譜圖像的操作以獲得多個相移譜圖像，並通過對所述多個相移譜圖像之中的顯示出規律的相移的相移譜圖像的基礎圖案執行選擇產生最清晰的層析圖像的一個圖案的操作。
18.如權利要求17所述的設備，其中，規律的相移表示正弦特性。
19. 一種光學相干層析設備,包括: 發光單元，發射入射到對象上的光線； 空間光調製器，根據布置了像素的圖案來調製入射光線的相位； 調製控制單元，確定空間光調製器的至少一個基礎圖案，通過執行針對基礎圖案將像素的布置豎直和/或水平地移動預定數量的空間移位調製來獲得基礎圖案的多個移位圖案，控制將基礎圖案和基礎圖案的多個移位圖像的每個順序施加到空間光調製器； 幹涉儀，將入射光線分離為測量光線和參考光線，將測量光線照射到對象，接收通過照射的測量光線從對象反射的響應光線； 檢測單元，檢測由響應光線和參考光線導致的幹涉信號，並基於幹涉信號分別針對基礎圖案和基礎圖案的多個移位圖像檢測譜信號； 圖像產生單元，通過使用譜信號產生基礎圖案的層析圖像和基礎圖案的多個移位圖像的層析圖像； 圖像處理單元，基於產生的層析圖像，從基礎圖案和基礎圖案的多個移位圖案之中選擇產生最清晰的層析圖像的一個圖案， 其中，圖像產生單元通過使用將選擇的圖案施加到空間光調製器獲得的幹涉信號的譜信號產生對象的最終層析圖像， 空間光調製器調製從發光單元發射的入射光線、測量光線和參考光線中的任意一個。
【文檔編號】A61B5/00GK103565415SQ201310308798
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月22日 優先權日:2012年7月20日
【發明者】任宰均, 樸龍根, 張在德, 俞賢昇, 李性德, 張祐榮 申請人:三星電子株式會社, 韓國科學技術院