实时共焦显微系统设计

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皮肤组织是人体最大的器官,它是人体抵抗外界侵害的第一道防线。作为最表面的器官极易受到外界紫外线、化学物质的侵蚀,病变的几率很大。因此,皮肤病的早期、准确的诊断和治疗十分重要。在现有的观测手段中,共聚焦激光扫描显微镜采用激光作为光源,是在传统显微的基础上采用共聚焦的原理,并且利用计算机对所观察的对象进行数字图像处理的一套观察、分析和输出的系统。它为人体组织的临床研究提供了一种非侵入式的检测手段,并且能够无创的对厚的透明或者半透明物质成高分辨率、高对比度的像。   本文研制了一套用于人体皮肤组织成像的便携式实时共聚焦激光扫描显微镜系统。能够实现对皮肤组织的三维、在体非侵入式的成像。系统包括光学模块的设计,硬件电路的设计以及数据采集软件的设计。光学设计实现了采用830nm的近红外激光,多面镜和振镜作为系统的快慢轴扫描,在此基础上对系统做了小型化的设计;硬件电路设计了基于CPLD的硬件控制板,实现系统的扫描速度的检测提取、三维扫描控制模块、像素时钟同步模块以及接口电路。数据采集采用雪崩光电二极管(APD)来探测样本灰度值,经过NI公司的PCI-1410图像采集卡对点像素进行采集,并在LabVIEW中对采集数据进行三维图像重构以及处理。   实验表明本套系统具有小巧便携,成像速率高,能够稳定运行等特点。本套系统实现了1000×100010帧每秒与500×50040帧每秒的采集速率。除此系统还可以实现可变帧率的实时图像采集处理,并且能够对皮肤组织实现非侵入的实时观测,成像的质量符合预期期望。
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