连续波光源非接触式的光学断层扫描系统及扫描方法

技术特征：
1.一种连续波光源非接触式的光学断层扫描系统，其特征在于，括光源模块、扫描模块、成像模块以及含处理器的控制模块；扫描模块包括扫描振镜、光路切换单元、透射光路调整单元和反射光路调整单元；光源模块输出整形后连续波光束入射扫描振镜，扫描振镜根据控制模块输出控制信号以线扫描和点扫描射出扫描光，扫描光经过光路切换单元实现透射式和反射式切换后，进入透射光路调整单元或反射光路调整单元调整入射光扫描角度，透射式扫描光直接入射成像模块实现扫描采集，反射式扫描光经过反射镜入射成像模块实现扫描采集，扫描采集数据送处理器。2.根据权利要求1所述连续波光源非接触式的光学断层扫描系统，其特征在于，所述透射光路调整单元包括装载第一反射镜的第一360度旋转台和第一旋转台支撑装置，第一360度旋转台固定在第一旋转台支撑装置上，第一旋转台支撑装置固定在作为光路切换单元的滑轨上，所述扫描振镜输出扫描光经过第一反射镜反射投向成像模块；第一360度旋转台包括位移盘和角度盘，角度盘固定于位移盘上，角度盘随位移盘移动而移动，角度位移盘中间装载反射镜，角度位移盘上有刻度值，第一360度旋转台用于调节第一反射镜的位置状态。3.根据权利要求2所述连续波光源非接触式的光学断层扫描系统，其特征在于，所述反射光路调整单元包括装载第二反射镜的第二360度旋转台、第二旋转台支撑装置和第三反射镜，第二360度旋转台固定在第二旋转台支撑装置上，第二360度旋转台结构同第一360度旋转台，所述扫描振镜输出扫描光依次经过第二反射镜、第三反射镜反射投向成像模块。4.根据权利要求2或3所述连续波光源非接触式的光学断层扫描系统，其特征在于，所述透射式或反射式扫描光通过装载对应的反射镜的360度旋转台的调节使扫描光以任意的角度照射到成像模块中的成像载物台。5.根据权利要求1至4中任意一项所述连续波光源非接触式的光学断层扫描系统，其特征在于，所述光源模块包括激光器、耦合器、光纤、准直器和聚焦透镜，所述激光器发出激光通过耦合器耦合进光纤一端，再由光纤另一端输入到准直器进行准直后再经过聚焦透镜聚焦，使光束整形到小于或等于直径1mm的光束，进入扫描模块。6.根据权利要求1至4中任意一项所述连续波光源非接触式的光学断层扫描系统，其特征在于，所述成像模块包括成像载物台、滤波轮和cmos/ccd成像探测器，所述cmos/ccd相机置于成像载物台正上方，用于拍摄线扫描图像以及作为断层重建数据采集时的探测器；置于cmos/ccd相机和成像载物台之间的滤波轮中放置不同中心波长的带通滤波片，所述滤波轮用于切换数据采集时所需的不同波长滤波片。7.一种连续波光源非接触式的光学断层扫描方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1)搭建连续波光源非接触式的光学断层扫描系统；2)将扫描振镜的扫描模式设置为点扫描模式，开启激光器，激光通过光源模块进行整形成为直径小于或等于1mm的光束，进入扫描振镜；3)然后使用扫描振镜对标定板打标，采集cmos/ccd相机与扫描振镜的标定图片，寻找标定图片上的激光中心点，计算相机坐标系与振镜坐标系的转换矩阵t
cg
；4)采集被测样品的白光图并且设定实际需要的点扫描范围，提取样品台上标定点，计算样品坐标系和相机坐标系的转换矩阵t
pc
，并利用t
pc
和t
cg
将实际需要的扫描点转化为振镜扫描坐标；5)进行预扫描，验证打点是否正确后，开始正式扫描；
6)在扫描结束后，关闭激光并拍摄环境光图片。8.根据权利要求7所述连续波光源非接触式的光学断层扫描方法，其特征在于，所述步骤5)正式扫描为dot原始数据采集：将扫描振镜扫描模式设置为点扫描模式，开启激光器，激光通过光源模块进行整形成为直径小于或等于1mm的光束，并进入扫描振镜，利用光路切换单元切换透射和反射扫描模态，使用控制模块控制扫描振镜进入自动打标流程，同时cmos/ccd相机获得扫描图片。9.根据权利要求7所述连续波光源非接触式的光学断层扫描方法，其特征在于，所述步骤5)正式扫描为fmt或blt原始数据采集：将扫描振镜扫描模式设置为点扫描模式，开启激光器，激光通过光源模块进行整形成为直径小于或等于1mm的光束，并进入扫描振镜，利用光路切换单元切换透射和反射扫描模态，调整滤波轮中滤波片波长来收集荧光，使用电脑控制扫描振镜进入自动打标流程，根据同时cmos/ccd相机采集扫描图片。10.根据权利要求7所述连续波光源非接触式的光学断层扫描方法，其特征在于，所述步骤5)正式扫描为提取表面信息：将扫描振镜的扫描模式设置为线扫描模式，开启激光器，激光通过光源模块进行整形成为直径小于或等于1mm的光束，进入扫描振镜，移动光路切换单元切换为反射扫描模式，控制扫描振镜对样品表面进行线扫描，同时cmos/ccd相机拍摄线扫描图片，利用线扫描对应的光平面方程计算得到样品表面的三维点云，通过插值补全物体底部点云后生成完整的三维表面信息以供断层扫描重建。

技术总结
本发明涉及一种连续波光源非接触式的光学断层扫描系统及扫描方法，利用一套硬件系统同时实现了表面信息、DOT、FMT和BLT数据采集，实现任意角度激光扫描。系统包括光源模块、扫描模块、成像模块以及作为含处理器的控制模块。光源模块依次包括激光器、耦合器、光纤、准直器和聚焦透镜，将激光整形投射入扫描振镜。扫描模块包括扫描振镜、滑轨、旋转台和反射镜，扫描模块完成线扫描和点扫描的切换以及采集表面信息和断层扫描数据，滑轨完成透射式和反射式扫描切换以采集DOT、FMT、BLT数据，旋转台实现任意角度照明。该系统结构简单、成本低，可应用于多种对比度的宏观尺度生物体三维成像，服务于新药开发、疾病研究、手术图像导航、农业检测等领域。检测等领域。检测等领域。


技术研发人员：任无畏 高圣宇 吴亚男
受保护的技术使用者：上海科技大学
技术研发日：2022.07.21
技术公布日：2022/10/18