专利名称：三维成像数据采集装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种三维成像数据采集装置，确切地说，涉及一种利用平面镜对物体 三维成像的装置，该装置可以应用于获取三维物体表面信息。
背景技术：
随着基因组学、蛋白组学和疾病基因组学的迅速发展，疾病的诊断正在从传统的 疾病表征观察、常规的生化实验检测，发展到多种基因和分子水平的微观特征认识，其中利 用分子影像技术可以从基因、蛋白质水平深刻认识疾病的发生、发展过程，能够实现现有微 观分析所无法取代的整体、连续、无创的特异检测方法，生物在体分子影像理论及其技术将 会提供全新的预防、诊断和治疗手段。与传统的医学影像技术相比较而言，分子影像学着眼 于构成疾病或病变的基础变化和基因分子水平的异常，而不是对由基因分子改变所构成的 最终结果进行成像。在特异的分子探针的帮助下，分子影像技术可以在细胞、基因和分子水 平上实现生物体内部生理或病理过程的无创实时动态在体成像，从而为疾病相关基因功能 定位、细胞生长发育和突变过程的作用机制、新药研发等研究提供详细的定性、定位、定量 资料以及有效的信息获取和分析处理的手段。自发荧光断层成像技术是近年来新兴的活体动物体内光学分子影像技术。生物自 发荧光是用荧光素酶基因标记细胞或DNA，将Fluc基因整合到细胞染色体DNA上以表达荧 光素酶。在ATP以及氧气存在的情况下，若给活体动物注入底物荧光素，荧光素酶将会催化 荧光素的氧化反应并产生光子。在活体动物体外，利用高灵敏度的光学检测仪器，可以直接 捕捉到逸出动物体外的光子，然后利用有效的荧光光源重建算法，就可以得到体内荧光光 源的位置和强度，进而可以观测到活体动物体内的细胞行为和基因行为。为了能尽量多地得到逸出动物体外的光子信息，需要用光电检测器对动物体的三 维表面进行成像。目前，利用平面反射镜获得动物体的三维表面信息的方法有很多，一种方 法为使用与物体成45°的平面镜，依次对物体侧面成像，这样方法有许多弊端，如每拍摄 一次，都要调整一次反射镜和物体的相对位置，这样不仅工序麻烦又浪费时间，物体的相对 位置又容易改变，对实现物体的三维重建提供了不利的因素，而且动物体表面的光信息在 随着时间衰减，这种重建误差就更大。一种方法为使用四个平面反射镜，放置在物体四周， 并与物体成45度角，同时得到物体四个侧面像，这种方法的缺点是物体在CCD上成的像小， 重建误差大，CXD上3/4的图像与物体表面信息无关，造成了 CXD的不充分利用，浪费资源。 一种方法为使用四个相机同时对物体四周拍照，这样增加了设备的费用，而且四个相机的 性能不完全相同，增大了重建的误差。本发明所涉及的三维成像数据采集装置通过使用一个相机两次拍照就可以得到 物体的四面信息，而且第一次拍照得到的物体三个面的像是并排的，中间没有多余的信息， 增加了 CCD的利用率，并且两次拍照，不需要改变物距或相机焦距，省去了调节相机的繁 琐。
发明内容
本发明的目的是克服现有平面镜成像系统的弊端，提供一种既节约时间，又能充 分利用CCD，又不需要改变物距或相机焦距就可得到物体三维物体表面信息的装置。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案一种三维成像数据采集装置，包括 有平面镜组和相机，如图1所示，相机位于平面镜组的上方。平面镜组包括四个平面镜，其 特征在于，将体内含有荧光光源的小动物体放于图2中动物体5的位置，小动物体垂直于纸 面放置，其背部通过上面的平面镜和左侧的反射镜两次反射成像于物体的左侧，腹部通过 下面的反射镜和左侧的反射镜两次反射成像于物体的左侧，和背部像在同一平面上，其左 侧面通过左侧反射镜直接反射也成像于物体左侧，相机从上向下拍照，一次获得三个表面 的像，其右侧面像通过右侧的平面反射镜成像于物体的右侧，像机从上向下拍照获得物体 的右侧面像。本发明的有益效果是通过两次拍摄就可获得被测物体四个面的荧光信息，节约 时间，使得两次拍照时荧光衰减幅度小；一次获得被测物的三个面的图像为并排形式，充分 利用了 CCD的面积；拍照过程中不需要改变物距或相机的焦距，简化了程序，拍照简单方 便。根据获得的被测物四个表面的信息，利用荧光光源重建算法，能够对生物组织内部荧光 光源的位置和强度进行精确的重建，为疾病的早期诊断和早期治疗，药物疗效的评价提供 准确的定性、定位、定量资料。
图1是三维成像数据采集装置的示意图。图2是三维成像数据采集装置的原理图。图3是一次拍照得到的三个表面像的示意图。
具体实施例方式由图1所示，本发明由相机和平面镜组组成，图2是三维成像数据采集装置的原理图。下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。利用本发明所涉及的三维成像数据 采集装置进行实验的步骤如下1.在自发荧光断层分子成像实验的前几天，给小动物注射荧光素酶；在实验时， 给小动物注射底物荧光素；荧光素酶和荧光素在ATP以及氧气的配合下，发生生化反应并 产生荧光光子。2.将麻醉的小动物趴着放在图2中5的位置，小动物背部像首先通过平面镜3成 像于6处，6经过平面反射镜1成像于6'，腹部像通过平面反射镜4成像于7处，7再通过 平面反射镜1成像于7'，小动物左侧面像直接通过平面反射镜1成像于5'，这样背部像 6'、左侧面像5'和腹部像7'并排放置，通过液氮制冷相机从上面一次可拍到三个侧面 像。虚线相机表示同一个相机，第二次拍照。图3是一次拍照得到的三个侧面像的示意图。 1为CCD探测器，2为小动物背部像，3为小动物左侧面像，4为小动物腹部像。3.移动平面镜组使镜头对准小动物右侧平面镜位置，小动物右侧面像通过平面反 射镜2成像于8，相机拍照可获得小动物右侧面像。4.利用荧光光源重建算法，重建出动物体内的荧光光源的位置和强度。
权利要求
一种三维成像数据采集装置，包括有相机和平面镜组，平面镜组由四个平面反射镜组成；其特征在于所述的被测物体垂直于纸面放置，四个平面反射镜与被测物体成不同角度放置，通过两次拍照可得到被测物体四个侧面像。
2.如权利要求1所述的三维成像数据采集装置，其特征在于相机为一种光电探测器。
3.如权利要求1所述的三维成像数据采集装置，其特征在于四个平面反射镜中两个平 面反射镜放置于被测物体左右两侧，分别与水平面成45度角。
4.如权利要求1所述的三维成像数据采集装置，其特征在于四个平面反射镜中另两个 平面反射镜放置于被测物体的上下两侧，分别与竖直面成45度角。
5.如权利要求1所述的三维成像数据采集装置，其特征在于被测物体的顶面和底面通 过两次反射成像，左侧和右侧通过一次反射成像。
6.如权利要求1所述的三维成像数据采集装置，其特征在于其中一次拍照可同时得到 被测物体的三个不同侧面的像，三个不同侧面的像为并排形式。
7.如权利要求1所述的三维成像数据采集装置，其特征在于所成的像与CCD探测器面 平行。
8.如权利要求1所述的三维成像数据采集装置，其特征在于一次成像的三个面中，左 侧面像和顶面、底面像不在同一个平面上，需要相机景深大于等于物体的宽度。
9.如权利要求1所述的三维成像数据采集装置，其特征在于相机在两次拍照中只需平 移平面镜组的位置，且不需要改变物距或相机焦距。
10.如权利要求1所述的三维成像数据采集装置，其特征在于两次拍照时，镜头的光轴 要对准左侧面或右侧面的中心。
全文摘要
本发明属于一种三维成像数据采集装置，它是由相机和平面反射镜组两部分组成，平面反射镜组由四个平面反射镜组成，利用平面镜成像原理，被测物体表面通过平面反射镜的一次或两次反射成像，相机通过两次拍照就可得到被测物体四个侧面像，节省拍照时间，一次拍照中三个不同面像为并排形式，CCD得到充分利用，拍照中不需要改变物距或相机焦距。本设计结构简单，操作方便，费用低，体积小，可便携，可广泛应用与生物医学，分子影像等领域。
文档编号A61B5/00GK101810465SQ200910077770
公开日2010年8月25日 申请日期2009年2月19日 优先权日2009年2月19日
发明者杨祥, 杨鑫, 田捷, 高秋娟 申请人:广州中科恺盛医疗科技有限公司;田捷