高光谱成像系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113661381A(43)申请公布日2021.11.16(21)申请号202080023666.2(74)专利代理机构北京天昊联合知识产权代理(22)申请日2020.01.31有限公司11112代理人张娜林文(30)优先权数据62/799,6472019.01.31US(51)Int.Cl.G01J3/28(2006.01)(85)PCT国际申请进入国家阶段日G06T5/10(2006.01)2021.09.23A61B5/00(2006.01)(86)PCT国际申请的申请数据PCT/US2020/0162332020.01.31(87)PCT国际申请的公布数据WO2020/160485EN2020.08.06(71)申请人南加州大学地址美国加利福尼亚州(72)发明人师雯E·S·具斯科特·E·弗雷泽弗朗切斯科·库特拉勒权利要求书14页说明书64页附图127页(54)发明名称高光谱成像系统(57)摘要本发明涉及一种高光谱成像系统，其用于在低信噪比状况下以快速的分析时间对多个重叠光谱进行去噪和/或颜色解混。该系统可执行高光谱相量(HySP)计算，以有效地分析高光谱时间推移数据。例如，该系统可执行高光谱相量(HySP)计算，以有效地分析五维(5D)高光谱时间推移数据。该成像系统的优点可以包括：(a)快的计算速度；(b)容易的相量分析；以及(c)用于获得最小可接受信噪比(SNR)的去噪算法。可以生成目标的解混彩色图像。这些图像可以用于健康状况的诊断，这可以增强患者的临床结果和患者健康的演变。CN113661381ACN113661381A权利要求书1/14页1.一种用于生成目标的解混彩色图像的高光谱成像系统，包括：图像形成系统；其中，所述图像形成系统具有以下配置：基于至少一个相量点在相量平面上的几何位置，将所述相量点映射回目标图像上的对应的像素(“目标图像像素”)；基于参考颜色图，确定所述相量平面上的每个相量点的颜色；将所述颜色分配给对应的目标图像像素；以及生成所述目标的彩色图像。2.如权利要求1所述的高光谱成像系统，其中，所述图像形成系统还具有以下配置：获取包括至少两个目标波(“目标波”)的目标的检测到的辐射，每个目标波具有检测到的强度和不同的检测到的波长；使用检测到的目标辐射来形成目标的图像(“目标图像”)，其中，所述目标图像包括至少两个像素，并且其中，每个像素对应于所述目标上的一个物理点；使用每个目标波的检测到的强度和检测到的波长来形成每个像素的至少一个光谱(“强度光谱”)；基于每个像素的所述强度光谱，使用傅立叶变换将每个像素的所述强度光谱变换为复值函数，其中，每个复值函数具有至少一个实部和至少一个虚部；通过绘制每个像素的实数值和虚数值来形成每个像素在相量平面上的一个点(“相量点”)；以及然后，将所述相量点映射回所述目标图像上的所述目标图像像素。3.如权利要求2所述的高光谱成像系统，其中，所述高光谱成像系统还包括光学系统；其中：所述光学系统包括至少一个光学部件；所述至少一个光学部件包括至少一个光学检测器；所述至少一个光学检测器具有以下配置：检测从所述目标上的至少一个物理点吸收、透射、折射、反射和/或发射的电磁辐射，从而形成所述目标辐射；其中，所述目标辐射包括至少两个目标波，每个目标波具有强度和不同的波长；以及检测每个目标波的强度和波长；以及将检测到的目标辐射、以及每个目标波的检测到的强度和检测到的波长传输到所述图像形成系统，以被获取。4.如权利要求1所述的高光谱成像系统，其中，所述图像形成系统还包括控制系统、硬件处理器、存储器和显示器；其中，所述图像形成系统还具有在所述图像形成系统的显示器上显示所述目标的彩色图像的配置。5.如权利要求2所述的高光谱成像系统，其中，所述图像形成系统还包括控制系统、硬件处理器、存储器和显示器；其中，所述图像形成系统还具有在所述图像形成系统的显示器上显示所述目标的彩色图像的配置。6.如权利要求3所述的高光谱成像系统，其中，所述图像形成系统还包括控制系统、硬件处理器、存储器和显示器；其中，所述图像形成系统还具有在所述图像形成系统的显示器2CN113661381A权利要求书2/14页上显示所述目标的彩色图像的配置。7.如权利要求2所述的高光谱成像系统，其中，所述图像形成系统还具有以下配置：对每个复值函数的实部和虚部应用去噪滤波器至少一次，以便产生每个像素的去噪的实数值和去噪的虚数值；其中，在以下时间处应用所述去噪滤波器：在所述高光谱成像系统使用傅立叶变换将每个像素的所形成的强度光谱变换为所述复值函数之后；并且在所述高光谱成像系统形成每个像素在所述相量平面上的一个点之前；以及使用每个像素的去噪的实数值和去噪的虚数值作为每个像素的