CN115266597A - 光学成像方法、装置、系统 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及光学成像技术领域，具体公开了一种光学成像方法、装置、系统，所述方法包括：控制探测光和中红外泵浦光照射样品，所述探测光为连续光或脉冲光，所述中红外泵浦光为设定波长的中红外脉冲光；获取所述探测光照射所述样品后的出射光的光电信号；根据所述光电信号获得所述出射光的光热信号，根据所述光热信号获得所述探测光照射所述样品的单位面积成像数据；控制照射光路扫描所述样品获得若干单位面积成像数据，直至根据所述单位面积成像数据获得所述样品的目标区域成像数据。本公开实现对样品的高精度成像，满足不同成像精度的要求。
Description
技术领域
本公开涉及光学成像技术领域，特别是涉及一种光学成像方法、装置、系统。
背景技术
在显微镜成像领域，如何实现高灵敏度的无标记成像一直是一个热门问题。在代谢生物学和分子生物学研究中，由于需要对动态的、活的细胞中的特定分子、特定物质或特定亚细胞结构在细胞中的活动、运输、代谢过程进行追踪和分析，对这种高灵敏度的无标记成像方法的需求尤为明显。其中，光热显微成像技术是一种利用特定分子键的性质和光热效应，通过对样品进行特定波长光线的照射，使得样品相应部位发生热效应，从而导致光学性质发生改变，并被光学手段捕捉、放大和分析，从而完成对特定结构或物质的成像的技术，其不需要使用分子标记，且可观察动态样品，具有明显优势。
传统技术中，采用光热显微成像技术进行成像识别时，往往需要锁相放大器采集光强信号，容易损失光热信号能量，限制了光学成像的灵敏度。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种光学成像方法、装置、系统、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。
第一方面，本公开提供了一种光学成像方法。所述方法包括：
控制探测光和中红外泵浦光照射样品，所述探测光为连续光或脉冲光，所述中红外泵浦光为设定波长的中红外脉冲光；
获取所述探测光照射所述样品后的出射光的光电信号；
根据所述光电信号获得所述出射光的光热信号，根据所述光热信号获得所述探测光照射所述样品的单位面积成像数据；
控制照射光路扫描所述样品获得若干单位面积成像数据，直至根据所述单位面积成像数据获得所述样品的目标区域成像数据。
在其中一个实施例中，所述出射光为所述探测光照射所述样品的反射光或者透射光。
在其中一个实施例中，在所述探测光为连续光的情况下，所述根据所述光电信号获得所述出射光的光热信号，根据所述光热信号获得所述探测光照射所述样品的单位面积成像数据包括：
对所述光电信号进行第一滤波处理得到第一滤波信号，并提取所述第一滤波信号的谐波分量；
对所述谐波分量进行第二滤波处理得到第二滤波信号；
根据所述第二滤波信号获得所述光热信号；
根据所述光热信号获得探测光照射所述样品的单位面积成像数据。
在其中一个实施例中，所述第二滤波处理包括对所述谐波分量进行窄带滤波。
在其中一个实施例中，在所述探测光为脉冲光的情况下，所述探测光单个脉冲周期内包括第一脉冲和第二脉冲，所述第一脉冲在所述中红外泵浦光上升沿之前设定时间段，所述第二脉冲在所述中红外泵浦光下降沿之后设定时间段；
所述获取所述探测光照射所述样品后的出射光的光电信号包括：
获取所述第一脉冲的第一光电信号，获取所述第二脉冲的第二光电信号。
第二方面，本公开还提供了一种光学成像装置。所述装置包括：光源模块，用于控制探测光和中红外泵浦光照射样品，所述探测光为连续光或脉冲光，所述中红外泵浦光为设定波长的中红外脉冲光；
光学检测模块，用于采集所述探测光照射所述样品后的出射光的光电信号；
数据处理模块，用于根据所述光电信号获得所述出射光的光热信号，根据所述光热信号获得所述探测光照射所述样品的单位面积成像数据；
扫描模块，用于控制照射光路扫描所述样品获得若干单位面积成像数据，直至根据所述单位面积成像数据获得所述样品的目标区域成像数据。
在其中一个实施例中，所述出射光为所述探测光照射所述样品的反射光或者透射光。
在其中一个实施例中，在所述探测光为连续光的情况下，所述数据处理模块包括：
第一滤波单元，用于对所述光电信号进行第一滤波处理得到第一滤波信号，并提取所述第一滤波信号的谐波分量；
第二滤波单元，用于对所述谐波分量进行第二滤波处理得到第二滤波信号；
光热信号单元，用于根据所述第二滤波信号获得所述光热信号；
成像单元，用于根据所述光热信号获得探测光照射所述样品的单位面积成像数据。
在其中一个实施例中，所述第二滤波处理包括对所述谐波分量进行窄带滤波。
在其中一个实施例中，在所述探测光为脉冲光的情况下，所述探测光单个脉冲周期内包括第一脉冲和第二脉冲，所述第一脉冲在所述中红外泵浦光上升沿之前设定时间段，所述第二脉冲在所述中红外泵浦光下降沿之后设定时间段；
所述光学检测模块包括脉冲单元，用于获取所述第一脉冲的第一光电信号，以及获取所述第二脉冲的第二光电信号。
第三方面，本公开还提供了一种光学成像系统。所述系统包括：
中红外泵浦光源，用于出射设定波长的中红外脉冲光照射样品；
探测光源，用于出射探测光照射样品，所述探测光为连续光或脉冲光；
光电检测装置，用于根据采集所述探测光的光电信号；
数据采集装置，用于获取所述光电检测装置输出的光电信号，并根据所述光电信号获得所述出射光的光热信号；
上位机，与所述中红外泵浦光源、探测光源、光电检测装置、数据采集装置电性连接，所述上位机用于根据所述数据采集装置输出的光热信号进行成像。
在其中一个实施例中，所述系统还包括光路模块，在所述出射光为所述探测光照射样品的反射光的情况下，所述光路模块包括物镜、第一光路组件、分光镜、第一扫描振镜，所述探测光通过所述分光镜、所述第一扫描振镜、所述第一光路组件到达所述物镜，通过所述物镜照射所述样品；所述探测光照射所述样品的反射光通过所述物镜、所述第一光路组件、所述第一扫描振镜、所述分光镜到达所述光电检测装置。
在其中一个实施例中，所述系统还包括光路模块，在所述出射光为所述探测光照射样品的透射光的情况下，所述光路模块包括第一扫描振镜、第二光路组件、物镜、分光镜，所述探测光通过所述第一扫描振镜、所述第二光路组件到达所述物镜，通过所述物镜照射所述样品；所述探测光照射所述样品的透射光通过所述分光镜到达所述光电检测装置。
在其中一个实施例中，所述系统还包括光路模块，在所述出射光为所述探测光照射样品的透射光的情况下，所述光路模块包括第一扫描振镜、第三光路组件、物镜、分光镜，所述探测光通过所述第一扫描振镜、所述分光镜照射所述样品；所述探测光照射所述样品的透射光通过所述物镜、所述第三光路组件到达所述光电检测装置。
在其中一个实施例中，所述光路模块还包括第二扫描振镜，所述第二扫描振镜设置于所述中红外泵浦光源与所述样品之间。
在其中一个实施例中，在所述探测光为脉冲光的情况下，且所述探测光包括两种偏振成分的脉冲光；所述出射光通过偏振分光组件到达所述光电检测装置。
第四方面，本公开还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述光学成像方法的步骤。
第五方面，本公开还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述光学成像方法的步骤。
第六方面，本公开还提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述光学成像方法的步骤。
上述光学成像方法、装置、系统、计算机设备、存储介质和计算机程序产品，至少包括以下有益效果：
本公开通过中红外脉冲光照射样品，产生热效应，并获取探测光照射样品的出射光，根据出射光的光热信号进行样品的二维成像，实现对样品的高精度成像；且探测光支持连续光和脉冲光，适应不同场合成像要求，以及满足不同成像精度的要求；同时通过控制探测光的照射光路，通过对样品的扫描，实现对样品的目标区域的二维成像。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一个实施例中光学成像方法的应用环境图；
图2为一个实施例中光学成像方法的流程示意图；
图3为一个实施例中探测光的照射光路扫描示意图；
图4为一个实施例中探测光的照射光路扫描示意图；
图5为一个实施例中探测光的照射光路扫描示意图；
图6为一个实施例中光学成像方法的流程示意图；
图7为一个实施例中光电信号处理示意图；
图8为一个实施例中光电信号处理示意图；
图9为一个实施例中光学成像装置的结构框图；
图10为一个实施例中光学成像装置的结构框图；
图11为一个实施例中光学成像系统的结构框图；
图12为一个实施例中光学成像系统的结构框图；
图13为一个实施例中光学成像系统的结构框图；
图14为一个实施例中光学成像系统的结构框图；
图15为一个实施例中光学成像系统的结构框图；
图16为一个实施例中光学成像系统的结构框图；
图17为一个实施例中光学成像系统的结构框图；
图18为一个实施例中偏振分光组件的结构框图；
图19为一个实施例中计算机设备的内部结构框图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本公开的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本公开的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本公开。
需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、产品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，并不排除在包括所述要素的过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。例如若使用到第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
本申请实施例提供的光学成像方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，终端102配备有显示装置，终端102与数据采集装置104连接，终端102和数据采集装置104可以属于不同的硬件设备，或者数据采集装置104可以作为终端102的一部分集成在终端102上。终端102用于接收数据采集装置104传输的数据信号(例如可以是光热信号)，并基于热成像原理对接收到的光热信号进行成像处理，还可以通过显示装置显示成像信息。数据存储系统可以存储终端102需要处理的数据。数据存储系统可以集成在终端102上，也可以放在云上或其他网络服务器上。其中，终端102可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑等。
在本公开的一些实施例中，如图2所示，提供了一种光学成像方法，以该方法应用于图1中的终端为例进行说明，包括以下步骤：
步骤S10：控制探测光和中红外泵浦光照射样品，所述探测光为连续光或脉冲光，所述中红外泵浦光为设定波长的中红外脉冲光。
具体地，终端可以控制中红外泵浦光源出射设定波长的中红外脉冲光，以及控制探测光源出射连续光或脉冲光。其中，中红外泵浦光源可以直接照射样品，探测光可以直接或通过光学组件间接照射样品。中红外泵浦光源照射样品，通常会与样品中特定成分发生相互作用，产生热效应并改变其光学属性，从而影响探测光出射光束的强度、光束指向性等物理量。
步骤S20：获取所述探测光照射所述样品后的出射光的光电信号。
具体地，在探测光直接或通过光学组件间接照射样品时，探测光照射样品后形成出射光。可以通过光电检测装置(例如光电传感器)采集出射光，并将检测到出射光转换为光电信号，光电信号可以包括强度、光束指向性等物理量。
步骤S30：根据所述光电信号获得所述出射光的光热信号，根据所述光热信号获得所述探测光照射所述样品的单位面积成像数据。
具体的，对获得的光电信号进行数据分析处理，将光电信号转换为光热信号。光热信号可以包括出射光的红外线特定波段信号。基于热成像原理根据光热信号获得探测光照射样品的单位面积成像数据。单位面积可以是指探测光在不改变角度和位移的情况下照射到的样品的面积，单位面积成像数据可以是指在探测光不改变角度和位移的情况下，根据出射光获得的成像数据。
步骤S40：控制照射光路扫描所述样品获得若干单位面积成像数据，直至根据所述单位面积成像数据获得所述样品的目标区域成像数据。
具体地，终端可以控制照射光路的位置和角度，以对样品进行扫描。照射光路通常可以包括，探测光的出射光路和中红外泵浦光的出射光路。控制照射光路进行扫描可以包括只改变探测光的出射光路、只改变中红外泵浦光的出射光路、同步改变探测光和中红外泵浦光的出射光路三种方式。重复上述步骤S10-S30的步骤，可以获得若干单位面积成像数据，直至可以根据若干单位面积成像数据获得样品的目标区域成像数据。目标区域成像数据可以是指样品的全部面积或者指定的目标区域的成像数据。单位面积通常小于等于目标区域，单位面积成像数据可以通过组合得到目标区域成像数据。
在一些实施例中，结合附图3，图中圆圈可以代表一个单位面积。控制探测光的照射光路沿着样品的X轴、Y轴两个正交方向上调整，以获得若干单位面积成像数据，经过数据处理得到目标区域成像数据，从而完成对样品目标区域的二维成像。
在一些实施例中，结合附图4，图中一行圆圈可以代表一个单位面积。控制探测光的照射光路沿着样品的Y轴调整，以获得若干单位面积成像数据，经过数据处理得到目标区域成像数据，从而完成对样品目标区域的二维成像。
在一些实施例中，结合附图5，图中5行4列的圆圈共同可以代表一个单位面积。控制探测光照射样品，直接获得目标区域成像数据，从而完成对样品目标区域的二维成像。当单位面积小于目标区域时，还可以控制探测光的照射光路沿着样品的X轴、Y轴两个正交方向上调整，以获得若干单位面积成像数据，经过数据处理得到目标区域成像数据，从而完成对样品目标区域的二维成像。
上述光学成像方法中，通过中红外脉冲光照射样品，产生热效应，并获取探测光照射样品的出射光，根据出射光的光热信号进行样品的二维成像，实现对样品的高精度成像；且探测光支持连续光和脉冲光，适应不同场合成像要求，以及满足不同成像精度的要求；同时通过控制探测光的照射光路，通过对样品的扫描，实现对样品的目标区域的二维成像。
在本公开的一些实施例中，出射光为探测光照射样品的反射光或者透射光。具体地，探测光照射样品的出射光可以是探测光照射样品后的反射光，还可以是探测光照射样品后不改变光路方向透射样品的透射光。
在本公开的一些实施例中，在所述探测光为连续光的情况下，如图6所示，步骤S30包括：
步骤S32：对所述光电信号进行第一滤波处理得到第一滤波信号，并提取所述第一滤波信号的谐波分量。
具体地，可以将光电信号进行傅里叶变换，将变换后的信号进行第一滤波处理得到第一滤波信号，随后提取第一滤波信号的谐波分量。其中，第一滤波处理可以包括但不仅限于低通滤波、带通滤波、放大滤波、匹配滤波等数字信号处理。结合图7所示，其中(a)为中红外泵浦光地脉冲波形图；(b)为光电信号波形示意图；(c)为光电信号进行傅里叶变换后的信号示意图。
步骤S34：对所述谐波分量进行第二滤波处理得到第二滤波信号。
步骤S36：根据所述第二滤波信号获得所述光热信号；
具体地，对每个谐波分量进行第二滤波处理得到第二滤波信号，第二滤波处理可以参考第一滤波处理或者其他滤波处理方式。随后根据第二滤波信号提取出光热信号。
步骤S38：根据所述光热信号获得探测光照射所述样品的单位面积成像数据。
具体地，基于热成像原理根据光热信号获得探测光照射样品的单位面积成像数据。
本实施例对获取的光电信号进行数字信号处理，且通过两次滤波提高了丞相精确性和灵敏度；且通过捕捉每个谐波分量进行成像，大大提高了成像分辨率，同时提高了成像速度。
在本公开的一些实施例中，第二滤波处理包括对所述谐波分量进行窄带滤波。具体地，第二滤波处理可以是窄带滤波，即对每个谐波分量采用窄带滤波，使得每个谐波分量参与到成像处理中。
本实施例通过对谐波分量进行窄带滤波，实现了单脉冲光热信号动态过程的纳秒级分辨率的记录；同时提高了成像灵敏度和成像速度。
在本公开的一些实施例中，在探测光为脉冲光的情况下，结合图8所示，探测光单个脉冲周期内包括第一脉冲I0和第二脉冲I1，第一脉冲在中红外泵浦光上升沿之前设定时间段，第二脉冲在中红外泵浦光下降沿之后设定时间段。终端可以通过控制脉冲信号控制探测光单个脉冲周期内的第一脉冲和第二脉冲。
步骤S20包括：获取所述第一脉冲的第一光电信号，获取所述第二脉冲的第二光电信号。具体地，采集第一脉冲的第一光电信号，以及采集第二脉冲的第二光电信号。根据第一光电信号和第二光电信号的差值可以计算光电信号在中红外泵浦光照射前后的变化量。
本实施例中通过脉冲触发的探测光采集第一脉冲的第一光电信号，以及采集第二脉冲的第二光电信号，进而计算光电信号在中红外泵浦光照射前后的变化量，提高成像准确率，还减少了探测光的能耗。
应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
基于同样的发明构思，本公开实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的光学成像方法的光学成像装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个光学成像装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于光学成像方法的限定，在此不再赘述。
所述装置可以包括使用了本说明书实施例所述方法的系统(包括分布式系统)、软件(应用)、模块、组件、服务器、客户端等并结合必要的实施硬件的装置。基于同一创新构思，本公开实施例提供的一个或多个实施例中的装置如下面的实施例所述。由于装置解决问题的实现方案与方法相似，因此本说明书实施例具体的装置的实施可以参见前述方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
在本公开的一些实施例中，如图9所示，提供了一种光学成像装置，所述装置可以为前述所述终端，或者集成于所述终端的模块、组件、器件、单元等。该装置Z00可以包括：
光源模块Z10，用于控制探测光和中红外泵浦光照射样品，所述探测光为连续光或脉冲光，所述中红外泵浦光为设定波长的中红外脉冲光；
光学检测模块Z20，用于采集所述探测光照射所述样品后的出射光的光电信号；
数据处理模块Z30，用于根据所述光电信号获得所述出射光的光热信号，根据所述光热信号获得所述探测光照射所述样品的单位面积成像数据；
扫描模块Z40，用于控制所述探测光的照射光路扫描所述样品获得若干单位面积成像数据，直至根据所述单位面积成像数据获得所述样品的目标区域成像数据。
在本公开的一些实施例中，所述出射光为所述探测光照射所述样品的反射光或者透射光。
在本公开的一些实施例中，如图10所示，在所述探测光为连续光的情况下，所述数据处理模块Z30包括：
第一滤波单元Z32，用于对所述光电信号进行第一滤波处理得到第一滤波信号，并提取所述第一滤波信号的谐波分量；
第二滤波单元Z34，用于对所述谐波分量进行第二滤波处理得到第二滤波信号；
光热信号单元Z36，用于根据所述第二滤波信号获得所述光热信号；
成像单元Z38，用于根据所述光热信号获得探测光照射所述样品的单位面积成像数据。
在本公开的一些实施例中，所述第二滤波处理包括对所述谐波分量进行窄带滤波。
在本公开的一些实施例中，在所述探测光为脉冲光的情况下，所述探测光单个脉冲周期内包括第一脉冲和第二脉冲，所述第一脉冲在所述中红外泵浦光上升沿之前设定时间段，所述第二脉冲在所述中红外泵浦光下降沿之后设定时间段；
所述光学检测模块包括脉冲单元，用于获取所述第一脉冲的第一光电信号，以及获取所述第二脉冲的第二光电信号。
上述光学成像装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。需要说明的是，本公开实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
在本公开的一些实施例中，如图11所示，提供了一种光学成像系统。该系统X00可以包括：
中红外泵浦光源X10，用于出射设定波长的中红外脉冲光照射样品；
探测光源X20，用于出射探测光照射样品，所述探测光为连续光或脉冲光；
光电检测装置X30，用于根据采集所述探测光的光电信号；
数据采集装置X40，用于获取所述光电检测装置输出的光电信号，并根据所述光电信号获得所述出射光的光热信号；
上位机X50，与所述中红外泵浦光源X10、探测光源X20、光电检测装置X30、数据采集装置X40电性连接，所述上位机X50用于根据所述数据采集装置X40输出的光热信号进行成像。具体地，上位机X50可以是前述终端。上位机可以实现前述一种光学成像方法。
在本公开的一些实施例中，结合附图12，系统还包括光路模块，在出射光为探测光照射样品的反射光的情况下，光路模块包括物镜300、第一光路组件410、分光镜500、第一扫描振镜610，探测光通过分光镜500、第一扫描振镜610、第一光路组件410到达物镜300，通过物镜300照射样品。样品可以设置在透明的载物台200上。探测光照射样品的反射光通过物镜300、第一光路组件410、第一扫描振镜610、分光镜500到达光电检测装置X30。第一光路组件410可以包括透镜、偏振镜等光学元件或光学元件的组合。本实施例中，第一光路组件包括第一扫描振镜和两个光路透镜。需要注意的是，光路模块中还可以包括其他光学元件或光学元件的组合。
在本公开的一些实施例中，结合附图13，系统还包括光路模块，在出射光为探测光照射样品的透射光的情况下，光路模块包括第一扫描振镜610、第二光路组件420、物镜300、分光镜500，探测光通过第一扫描振镜610、第二光路组件420到达物镜300，通过物镜300照射样品；探测光照射样品的透射光通过分光镜500到达光电检测装置X30。第二光路组件420可以与前述第一光路组件410相同或不同，本实施例中第光路组件的组成元件与第一光路组件的组成元件相同。
在本公开的一些实施例中，结合附图14，系统还包括光路模块，在出射光为探测光照射样品的透射光的情况下，光路模块包括第一扫描振镜610、第三光路组件430、物镜300、分光镜500，探测光通过第一扫描振镜610、分光镜500照射样品；探测光照射样品的透射光通过物镜300、第三光路组件430到达光电检测装置X30。第三光路组件430可以与前述第一光路组件410、第二光路组件420相同或不同，本实施例中第光路组件的组成元件与第一光路组件、第二光路组件的组成元件相同。
在本公开的一些实施例中，如图15-图17，光路模块还包括第二扫描振镜620，第二扫描振镜620设置于中红外泵浦光源X10与样品之间。通过移动第一扫描振镜610和/或第二扫描振镜620，可以实现只改变探测光的出射光路、只改变中红外泵浦光的出射光路、同步改变探测光和中红外泵浦光的出射光路三种方式。
在本公开的一些实施例中，结合附图18，在探测光为脉冲光的情况下，探测光包括两种偏振成分的脉冲光。出射光通过偏振分光组件到达光电检测装置。
具体地，当中红外泵浦光的脉冲持续时间在ns级及以上时，终端可以通过控制脉冲信号控制探测光单个脉冲周期内的第一脉冲和第二脉冲。当中红外泵浦光脉冲持续时间短于1ns时，探测光包括具有两种偏振成分的脉冲光。采用如图18所示的偏振分光组件700，偏振分光组件700可以设置在光电检测装置X30之前，使得出射光通过偏振分光组件700进入光电检测装置X30。由偏振分光组件700组成的光路使其中的两种偏振成分产生光程差，使得脉冲探测光以两个脉冲的形式先后到达样品表面。
基于前述光学成像方法的实施例描述，在本公开提供的另一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图19所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、移动蜂窝网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种光学成像方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
基于前述光学成像方法的实施例描述，在本公开提供的另一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
基于前述光学成像方法的实施例描述，在本公开提供的另一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
需要说明的是，本公开所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等)，均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(ReRAM)、磁变存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)、铁电存储器(Ferroelectric Random Access Memory，FRAM)、相变存储器(Phase Change Memory，PCM)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
可以理解的是，本说明书中上述方法的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同/相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。相关之处参见其他方法实施例的描述说明即可。
上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本公开的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本公开的保护范围。因此，本公开专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (12)
1.一种光学成像方法，其特征在于，所述方法包括：
控制探测光和中红外泵浦光照射样品，所述探测光为连续光或脉冲光，所述中红外泵浦光为设定波长的中红外脉冲光；
获取所述探测光照射所述样品后的出射光的光电信号；
根据所述光电信号获得所述出射光的光热信号，根据所述光热信号获得所述探测光照射所述样品的单位面积成像数据；
控制照射光路扫描所述样品获得若干单位面积成像数据，直至根据所述单位面积成像数据获得所述样品的目标区域成像数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述出射光为所述探测光照射所述样品的反射光或者透射光。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述探测光为连续光的情况下，所述根据所述光电信号获得所述出射光的光热信号，根据所述光热信号获得所述探测光照射所述样品的单位面积成像数据包括：
对所述光电信号进行第一滤波处理得到第一滤波信号，并提取所述第一滤波信号的谐波分量；
对所述谐波分量进行第二滤波处理得到第二滤波信号；
根据所述第二滤波信号获得所述光热信号；
根据所述光热信号获得探测光照射所述样品的单位面积成像数据。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二滤波处理包括对所述谐波分量进行窄带滤波。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述探测光为脉冲光的情况下，所述探测光单个脉冲周期内包括第一脉冲和第二脉冲，所述第一脉冲在所述中红外泵浦光上升沿之前设定时间段，所述第二脉冲在所述中红外泵浦光下降沿之后设定时间段；
所述获取所述探测光照射所述样品后的出射光的光电信号包括：
获取所述第一脉冲的第一光电信号，获取所述第二脉冲的第二光电信号。
6.一种光学成像装置，其特征在于，所述装置包括：
光源模块，用于控制探测光和中红外泵浦光照射样品，所述探测光为连续光或脉冲光，所述中红外泵浦光为设定波长的中红外脉冲光；
光学检测模块，用于采集所述探测光照射所述样品后的出射光的光电信号；
数据处理模块，用于根据所述光电信号获得所述出射光的光热信号，根据所述光热信号获得所述探测光照射所述样品的单位面积成像数据；
扫描模块，用于控制照射光路扫描所述样品获得若干单位面积成像数据，直至根据所述单位面积成像数据获得所述样品的目标区域成像数据。
7.一种光学成像系统，其特征在于，所述系统包括：
中红外泵浦光源，用于出射设定波长的中红外脉冲光照射样品；
探测光源，用于出射探测光照射样品，所述探测光为连续光或脉冲光；
光电检测装置，用于根据采集所述探测光的光电信号；
数据采集装置，用于获取所述光电检测装置输出的光电信号，并根据所述光电信号获得所述出射光的光热信号；
上位机，与所述中红外泵浦光源、探测光源、光电检测装置、数据采集装置电性连接，所述上位机用于根据所述数据采集装置输出的光热信号进行成像。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括光路模块，在所述出射光为所述探测光照射样品的反射光的情况下，所述光路模块包括物镜、第一光路组件、分光镜、第一扫描振镜，所述探测光通过所述分光镜、所述第一扫描振镜、所述第一光路组件到达所述物镜，通过所述物镜照射所述样品；所述探测光照射所述样品的反射光通过所述物镜、所述第一光路组件、所述第一扫描振镜、所述分光镜到达所述光电检测装置。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括光路模块，在所述出射光为所述探测光照射样品的透射光的情况下，所述光路模块包括第一扫描振镜、第二光路组件、物镜、分光镜，所述探测光通过所述第一扫描振镜、所述第二光路组件到达所述物镜，通过所述物镜照射所述样品；所述探测光照射所述样品的透射光通过所述分光镜到达所述光电检测装置。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括光路模块，在所述出射光为所述探测光照射样品的透射光的情况下，所述光路模块包括第一扫描振镜、第三光路组件、物镜、分光镜，所述探测光通过所述第一扫描振镜、所述分光镜照射所述样品；所述探测光照射所述样品的透射光通过所述物镜、所述第三光路组件到达所述光电检测装置。
11.根据权利要求8-10任意一项所述的系统，其特征在于，所述光路模块还包括第二扫描振镜，所述第二扫描振镜设置于所述中红外泵浦光源与所述样品之间。
12.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，在所述探测光为脉冲光的情况下，且所述探测光包括两种偏振成分的脉冲光；所述出射光通过偏振分光组件到达所述光电检测装置。
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