CN111721718B - 一种光谱成像方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光谱成像方法和系统，方法包括处理器根据外部输入的图像采集指令向光源设备发送照射启动指令；光源设备发出照射光；待成像目标物吸收照射光，并发出激发光；激发光依次通过激发光会聚透镜组和狭缝装置和长波通滤光片后生成滤光处理光；再经数字微镜器根据顺序加载的第一数量个随机矩阵数据反射后生成第一数量个反射光；光纤准直器通过反射光会聚透镜组收集第一数量个反射光；并进行准直处理生成第一数量个准直光信号，经光纤传输到光谱仪进行光谱测量得到第一数量个第一光谱数据，并将其发送给处理器进行图像重建处理，得到第二数量个重建按图像数据，再对第二数量个重建图像数据进行融合处理，得到待成像目标物的图像数据。

Description

一种光谱成像方法和系统

技术领域

本发明涉数据处理领域，尤其涉及一种光谱成像方法和系统。

背景技术

光谱成像是基础和应用科学研究中常用的方法，用于用显微镜分析特殊的化学组成和物理结构。光谱成像通常可以定义为空间和光谱信息的组合采集。成像光谱仪也安装在空中和卫星上，用于遥感和天文观测。光谱信息可以用于许多领域的物质分析。在生物医学研究中，广泛的应用，如蛋白质定位和相互作用的研究，需要定量方法同时分析同一样品中的几个不同的荧光分子。事实上，随着发射范围从紫外到远红外的各种荧光染料和蛋白质的出现，这些应用变得越来越普遍。荧光光谱成像技术确实已经成为科学研究的基本工具。

然而，传统的光谱成像存在一些缺点。在大多数当前的光谱成像技术中，空间信息是通过使用分光计逐点机械扫描样品而获得的。不可避免地，机械运动将在空间域产生误差，潜在地需要重复测量，这浪费了资源。

发明内容

针对现有技术缺陷，本发明实施例提供一种光谱成像方法和系统，其基于光谱成像具有大量数据，且其通常是高度可压缩的显著特征，使用光谱仪和空间光调制，无需机械扫描即可同时获得光谱和空间信息，从而完成对待成像目标物进行成像。

为解决上述问题，第一方面，本发明提供了一种光谱成像方法，所述方法包括：处理器根据外部输入的图像采集指令向光源设备发送照射启动指令；

所述光源设备根据所述照射启动指令向待成像目标物发出照射光；

所述待成像目标物吸收所述照射光，并发出激发光；

所述激发光通过激发光会聚透镜组和狭缝装置后照射到长波通滤光片；

所述长波通滤光片对接收到的所述激发光进行滤光处理后生成滤光处理光；

所述数字微镜器根据顺序加载的第一数量个随机矩阵数据和接收到的所述滤光处理光顺序生成第一数量个反射光；

光纤准直器通过反射光会聚透镜组收集接收到的第一数量个所述反射光；

所述光纤准直器对顺序接收到的第一数量个所述反射光依次进行准直处理后生成第一数量个准直光信号，并通过光纤传输到光谱仪；

所述光谱仪对接收到的第一数量个所述准直光信号进行光谱测量处理，得到第一数量个第一光谱数据，并发送给处理器；其中，第一光谱数据包括第二数量个峰值；

所述处理器根据所述第一数量个第一光谱数据中的第二数量个峰值数据确定第二数量组垂直数据；

处理器调用预设压缩感知算法对所述第二数量组垂直数据进行图像重建处理，得到第二数量个重建图像数据；

所述处理器对所述第二数量个重建图像数据进行融合处理，得到所述待成像目标物的图像数据。

优选的，所述待成像目标物由第二数量种荧光材料构成。

优选的，所述第一数量为2468。

优选的，所述激发光会聚透镜组包括第一透镜和第二透镜，所述激发光通过激发光会聚透镜组和狭缝装置后照射到长波通滤光片具体为：

第一透镜对通过的激发光进行聚焦处理，得到聚焦在狭缝装置的狭缝处的聚焦光；

所述狭缝装置根据预设光通量对通过的聚焦光进行光通量调节，得到光通量调节光；

第二透镜对接收到的所述光通量调节光进行光路调节处理后照射到所述长波通滤光片。

优选的，所述数字微镜器根据顺序加载的第一数量个随机矩阵数据和接收到的所述滤光处理光顺序生成第一数量个反射光具体为：

处理器根据所述图像采集指令从存储单元中获取第一数量个所述随机矩阵数据；

所述处理器根据预设时间间隔向所述数字微镜器顺序发送所述随机矩阵数据；

所述数字微镜器根据每一个所述随机矩阵数据调节反光元件，对接收到的所述滤光处理光进行反射处理，得到第一数量个所述反射光。

优选的，在所述光纤准直器对顺序接收到的第一数量个所述反射光依次进行准直处理后生成第一数量个准直光信号之后，所述方法还包括：所述准直光信号通过光纤传输到所述光谱仪。

优选的，所述处理器调用预设压缩感知算法对所述第二数量组垂直数据进行图像重建处理，得到第二数量个重建图像数据具体为：

处理器调用TVAL3算法分别对所述第二数量组垂直数据的每一组垂直数据进行图像重建处理，得到第二数量个不同的重建图像数据。

优选的，所述处理器对所述第二数量个重建图像数据进行融合处理，生成所述待成像目标物的图像数据具体为：

所述处理器根据所述第二数量个重建图数据中每一个重建图像数据的第一像素点的像素值得到第二数量个第一像素值；

所述处理器将第二数量个所述第一像素值相加得到所述第一像素点对应的第一融合像素值；

所述处理器根据每个第一像素点对应的第一融合像素值生成所述待成像目标物的图像数据。

优选的，在得到所述待成像目标物的图像数据之后，所述方法还包括：所述处理器将所述图像数据发送给显示设备，用以显示所述图像数据对应的图像。

第二方面，本发明提供了一种光谱成像系统，所述系统包括：处理器、光源设备、激发光会聚透镜组、狭缝装置、长波通滤光片、数字微镜器、反射光会聚透镜组、光纤准直器和光谱仪；

所述处理器，用于根据外部输入的图像采集指令向光源设备发送照射启动指令；

所述光源设备，用于根据所述照射启动指令向待成像目标物发出照射光；所述待成像目标物吸收所述照射光，并发出激发光；

所述激发光通过激发光会聚透镜组和狭缝装置后照射到长波通滤光片；

所述长波通滤光片，用于对接收到的所述激发光进行滤光处理后生成滤光处理光；

所述数字微镜器，用于根据顺序加载的第一数量个随机矩阵数据和接收到的所述滤光处理光顺序生成第一数量个反射光；

所述光纤准直器，用于通过反射光会聚透镜组收集接收到的第一数量个所述反射光；并对顺序接收到的第一数量个所述反射光依次进行准直处理后生成第一数量个准直光信号；

所述光谱仪，用于对接收到的第一数量个所述准直光信号进行光谱测量处理，得到第一数量个第一光谱数据，并发送给处理器；其中，第一光谱数据包括第二数量个峰值；

所述处理器，还用于根据所述第一数量个第一光谱数据中的第二数量个峰值数据确定第二数量组垂直数据；

所述处理器，还用于调用预设压缩感知算法对所述第二数量组垂直数据进行图像重建处理，得到第二数量个重建图像数据；

所述处理器，还用于对所述第二数量个重建图像数据进行融合处理，得到所述待成像目标物的图像数据。

本发明实施例提供的一种光谱成像方法和系统，该方法通过利用光谱成像的大量数据通常是高度可压缩的显著特征，在没有任何机械扫描的情况下，利用DMD调制提供空间分辨率，同时获得光谱仪波长范围内的光谱数据的方法获得第一数量光谱数据，之后通过预设压缩感知重建方法对第一数量个包括第二数量个峰值的光谱数据进行图像重建处理，得到第二数量个重建图像数据，再对多个重建图像数据进行融合处理，最终得到待成像目标物的图像数据，并在相应的显示设备上进行图像显示。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种光谱成像系统框图

图2为本发明实施例提供的一种光谱成像方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

本发明的一种光谱成像方法，用于对荧光材料的待成像目标物进行成像，该方法是基于本发明提供的一种光谱成像系统进行的。图1为本发明实施例提供的一种光谱成像系统框图，如图所示，光谱成像系统包括：光源设备1，激发光会聚透镜组2，狭缝装置4，长波通滤光片5，数字微镜器6，反射光会聚透镜组7，光纤准直器8，光谱仪9和处理器10。

光源设备1，用于产生照射光，照射到待成像目标物3。本发明实施例的待成像目标物为由荧光材料组成的物体或者使用荧光材料装饰的物体。

激发光会聚透镜组2，用于将待成像目标物3吸收照射光后发出的激发光进行光路改变，在本发明实施例中，激发光会聚透镜组将待成像目标物发出的激发光的光束进行聚集，形成更紧密的光束。

狭缝装置4，用于调节激发光的光通量，同时阻挡得外界杂散的光。

长波通滤光片5，用于对经过激发光会聚透镜组进行光路调节后的激发光进行滤光处理，滤除激发光中混杂的照射光，生成滤光处理光。

数字微镜器6，接收处理器发送的“0-1”随机矩阵数据，根据随机矩阵数据对数字微镜器的微镜独立地向两个方向反射滤光处理光，其中“1”对应的微镜反射的光线是本发明需要进行处理的反射光。

反射光会聚透镜组7，用于对放射光进行光路改变，使反射光的光束会集为更紧密的光束，然后照射到光纤准直器8。

光纤准直器8，用于对接收到的光进行准直处理，生成准直光信号，通过光纤将准直光信号传输至光谱仪。

光谱仪9，用于对接收到的光信号进行光谱分析，得到光谱数据。

处理器10，用于控制整个系统，包括接收外界输入的图像采集指令，根据接收到图像采集指令生成照射启动指令并将其发送给光源设备，并根据图像采集指令从存储设备中获取随机矩阵数据，将随机矩阵数据发送给数字微镜器，并对接收到的光谱数据进行重建生成重建图像数据，并对生成的多个重建图像数据进行融合处理，得到待成像目标物的图像数据。

下面基于本发明实施例提供的光谱成像系统，对本发明实施例提供的光谱成像方法进行详细阐述，图2为本发明实施例提供的光谱成像方法的流程图，如图所示，该方法包括以下步骤：

步骤101，处理器根据外部输入的图像采集指令向光源设备发送照射启动指令。

具体的，外部输入图像采集指令可以是通过按下与处理器连接的按钮，或者通过在与处理器连接的输入设备上进行图像采集指令输入的方式进行输入。当处理器接收到图像采集指令后，根据图像采集指令生成照射启动指令，并将照射启动指令发送给与处理器进行通信有线和/或无线连接的光源设备。

步骤102，光源设备根据照射启动指令向待成像目标物发出照射光。

具体的，光源设备接收到处理器发送地照射启动指令，开启照明，发出照射光。本发明实施例的优选方案中，光源设备为激光发射装置，其发出的照射光为波长为405纳米的连续激光。

步骤103，待成像目标物吸收照射光，并发出激发光。

具体的，待成像目标物为由多种荧光材料组成的物体，或者为由多种不同荧光材料进行装饰过的物体。在待成像目标物的荧光材料吸收照射光，发出激发光。由于待成像目标物是由多中荧光材料组成或装饰的物体，所以其发出的激发光包括不同波长的激发光。激发光中各波长的光的组成由荧光材料的种类决定。本发明实施例的优选方案的一个具体例子中，组成的待成像目标物或装饰待成像目标物的荧光材料包括第二数量种不同的荧光材料。

步骤104，激发光通过激发光会聚透镜组和狭缝装置后照射到长波通滤光片。

具体的，激发光会聚透镜组接收待成像目标物的激发光，并对激发光的光路进行改变，并通过狭缝装置调节光通量后照射到长波通滤光片。本发明实施例中的激发光类似于一束平行光，在通过激发光会聚透镜组后，由其改编成一束横截面直径更小的会聚平行光。

本发明实施例的优选方案中，激发光会聚透镜组包括第一透镜和第二透镜，激发光通过激发光会聚透镜组和狭缝装置后照射到长波通滤光片具体为：

首先，第一透镜对通过的激发光进行聚焦处理，得到聚焦在狭缝装置的狭缝处的聚焦光；其次，狭缝装置根据预设光通量对通过的聚焦光进行光通量调节，得到光通量调节光；最后，第二透镜对接收到的光通量调节光进行光路调节处理后照射到长波通滤光片。

步骤105，长波通滤光片对接收到的激发光进行滤光处理后生成滤光处理光。

具体的，由于在待测目标物发出激发光的同时也伴随着其对照射光的反射，长波通滤波片选用与光源装置发出的照射光波长相对应。选用能够滤除光源装置发出的照射光的长波通滤波片，其作用就是滤除激发光中携带的照射光和照射光被待成像目标物反射后的反射光。本发明实施例的优选方案中，选用能够滤除波长为405纳米的激光的长波通滤光片，用于滤除光源装置发出的405纳米的照射光和待成像目标物对其进行反射后的波长为405纳米反射光。激发光通过长波通滤光片进行滤光处理光后生成滤光处理光。

步骤106，数字微镜器根据顺序加载的第一数量个随机矩阵数据和接收到的滤光处理光顺序生成第一数量个反射光。

具体的，本发明实施例的数字微镜器由1024×768个微镜组成。这些微镜独立地将光反射到两个方向“0”和“1”,其中“0”和“1”分别出现在微镜的-12°和+12°。处理器在接收到图像采集指令后，从其存储单元中获取与数字微镜器相应的第一数量个“0-1”随机矩阵数据并按照预设时间间隔依次顺序发送给数字微镜器。数字微镜器根据接收到的随机矩阵数据进行微镜调整，使其在“1”的方向上生成反射光。由于处理器顺序发送的第一数量个随机矩阵不同，所以数字微镜器依照接收到的不同的随机矩阵数据依次顺序生成第一数量个不同的反射光。本发明实施例的优选方案中，第一数量为2468。

步骤107，光纤准直器通过反射光会聚透镜组收集接收到的第一数量个反射光。

具体的，由数字微镜器反射生成的反射光通过反射光会聚透镜组收集，会聚到光纤准直器中。其中，反射光为由数字微镜器反射后得到的光，其也可以看作是类似平行光束，在经过反射光会聚透镜组后，生成能够全部由光纤准直器接收到的类似平行光束。

步骤108，光纤准直器对顺序接收到的第一数量个反射光依次进行准直处理后生成第一数量个准直光信号。

具体的，光纤准直器对接收到的反射光进行准直处理，生成准直光信号。由于光纤准直器会依次不断地接收到第一数量个反射光，其也会不断地对接收到地反射光进行准直处理，依次连续向光纤输出准直光信号。之后，准直光信号通过光纤传输到所述光谱仪。

步骤109，光谱仪对接收到的第一数量个准直光信号进行光谱测量处理，得到第一数量个第一光谱数据，并发送给处理器。

其中，第一光谱数据包括第二数量个峰值。

具体的，光谱仪对接收到的准直光信号进行光谱测量处理，得到于准直光对应的第一光谱数据。本发明实施例中，由于待成像目标物是由第二数量中荧光材料组成或使用第二数量种荧光材料装饰过，所以光谱仪接对接收到的准直光进行光谱测量后得到的第一光谱数据包括第二数量峰值。光谱仪分析接收到的第一数量个不同的准直光信号，经过处理得到第一数量个第一光谱数据，并将第一数量个第一光谱数据依次顺序发送给处理器，或者将第数量个光谱数据打包成一个数据包后发送给处理器。

本发明实施例中，光谱仪的光谱范围为200-1100纳米，光谱分辨率为1.4纳米，最小积分时间为10μs。

步骤110，处理器根据第一数量个第一光谱数据中的第二数量个峰值数据确定第二数量组垂直数据。

具体的，由于第一数量个不同的随机矩阵被加载到数字微镜器上，使得待测目标物的不同部分的激发光被反射，再经光纤准直器通过反射光会聚透镜组收集后传输给光谱仪，所以光谱仪收集到的第一数量个准直光信号包含的待测目标物的不同部分。例如N随机矩阵A将被加载到数字微镜器上，N对应的第一光谱数据线y由光谱仪分析得到。随机矩阵A和光谱数据y组成一个线性方程：

y(λ)＝A(x)t(x，λ) (1)

其中，λ表示波长，t(x，λ)波长为λ时，物体的透射函数，x是数字微镜器上图像的二维坐标。测量矩阵A独立于λ，因为数字微镜器的反射对于400-760nm工作范围内的每个波长都是均匀的。因此，利用谱线中每个波长的强度和相应的测量矩阵，可以分别对不同波长的物体进行成像。

本发明实施例的优选方案中，选择对第二数量个波峰出的波长进行物体成像。因此，处理器根据第一数量个第一光谱数据中的第二数量个峰值数据确定第二数量组垂直数据。例如在一个具体的例子中，第二数量为2，第一光谱数据出现峰值的波长位置分别为468纳米和636纳米处，那么确定的2组垂直数据分别为由第一数量个波长在468纳米处光谱数据值组成的数据组和第一数量个波长在636纳米处的光谱数据值组成的数据组。

步骤111，处理器调用预设压缩感知算法对第二数量组垂直数据进行图像重建处理，得到第二数量个重建图像数据。

具体的，处理器获取预设压缩感知算法，并使用预设压缩感知算法对第二数量组垂直数据分别进行图像重建处理，得到第二数量个重建图像数据。

本发明实施例的优选方案中，选取全变分增广拉格朗日交替方向算法(Totalvariation Augmented Lagrangian Alternating Direction Algorithm，TVAL3)对第二数量组垂直数据进行图像重建处理。在本发明实施例的一个具体例子中，通过重建得到468纳米处的重建图像和636纳米处的重建图像。

步骤112，处理器对第二数量个重建图像数据进行融合处理，得到待成像目标物的图像数据。

具体的，处理器采用现有技术中的多种图像融合算法对第二数量个重建图像数据进行融合处理，得到待成像目标物的图像数据。

本发明实施例的优选方案中，处理器对第二数量个重建图像数据进行融合处理，生成待成像目标物的图像数据具体为：首先，处理器根据第二数量个重建图数据中每一个重建图像数据的第一像素点的像素值得到第二数量个第一像素值；其次，处理器将第二数量个第一像素值相加得到第一像素点对应的第一融合像素值；最后，处理器根据每个第一像素点对应的第一融合像素值生成待成像目标物的图像数据。

步骤113，处理器图像数据发送给显示设备，用以显示图像数据对应的图像。

具体的，本发明实施例的优选方案中，处理器将图像数据发送给与处理器进行数据连接的显示设备，例如，液晶显示器等。显示设备在屏幕上显示图像数据对应的图像。

本发明实施例提供的一种光谱成像方法和系统，方法通过利用光谱成像的大量数据通常是高度可压缩的显著特征，在没有任何机械扫描的情况下，利用DMD调制提供空间分辨率，同时获得光谱仪波长范围内的光谱数据的方法获得第一数量光谱数据，之后通过预设压缩感知重建方法对第一数量个包括第二数量个峰值的光谱数据进行图像重建处理，得到第二数量个重建图像数据，再对重建图像数据进行融合处理，最终得到待成像目标物的图像数据，并在相应的显示设备上进行图像显示。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种光谱成像方法，其特征在于，所述方法包括：处理器根据外部输入的图像采集指令向光源设备发送照射启动指令；

所述光源设备根据所述照射启动指令向待成像目标物发出照射光；

所述待成像目标物吸收所述照射光，并发出激发光；其中，所述待成像目标物由第二数量种不同荧光材料组成或装饰；

所述激发光通过激发光会聚透镜组和狭缝装置后照射到长波通滤光片；

所述长波通滤光片对接收到的所述激发光进行滤光处理后生成滤光处理光；

数字微镜器根据顺序加载的第一数量个随机矩阵数据和接收到的所述滤光处理光顺序生成第一数量个反射光；

光纤准直器通过反射光会聚透镜组收集接收到的第一数量个所述反射光；

所述光纤准直器对顺序接收到的第一数量个所述反射光依次进行准直处理后生成第一数量个准直光信号，并通过光纤传输到光谱仪；

所述光谱仪对接收到的第一数量个所述准直光信号进行光谱测量处理，得到第一数量个第一光谱数据，并发送给处理器；其中，第一光谱数据包括第二数量个峰值；

所述处理器根据所述第一数量个第一光谱数据中的第二数量个峰值数据确定第二数量组垂直数据；

处理器调用预设压缩感知算法对所述第二数量组垂直数据进行图像重建处理，得到第二数量个重建图像数据；

所述处理器对所述第二数量个重建图像数据进行融合处理，得到所述待成像目标物的图像数据；

其中，所述处理器调用预设压缩感知算法对所述第二数量组垂直数据进行图像重建处理，得到第二数量个重建图像数据具体为：

处理器调用TVAL3算法分别对所述第二数量组垂直数据的每一组垂直数据进行图像重建处理，得到第二数量个不同的重建图像数据；

其中，所述处理器对所述第二数量个重建图像数据进行融合处理，生成所述待成像目标物的图像数据具体为：

所述处理器根据所述第二数量个重建图像数据中每一个重建图像数据的第一像素点的像素值得到第二数量个第一像素值；

所述处理器将第二数量个所述第一像素值相加得到所述第一像素点对应的第一融合像素值；

所述处理器根据每个第一像素点对应的第一融合像素值生成所述待成像目标物的图像数据。

2.根据权利要求1所述光谱成像方法，其特征在于，所述第一数量为2468。

3.根据权利要求1所述光谱成像方法，其特征在于，所述激发光会聚透镜组包括第一透镜和第二透镜，所述激发光通过激发光会聚透镜组和狭缝装置后照射到长波通滤光片具体为：

第一透镜对通过的激发光进行聚焦处理，得到聚焦在狭缝装置的狭缝处的聚焦光；

所述狭缝装置根据预设光通量对通过的聚焦光进行光通量调节，得到光通量调节光；

第二透镜对接收到的所述光通量调节光进行光路调节处理后照射到所述长波通滤光片。

4.根据权利要求1所述光谱成像方法，其特征在于，所述数字微镜器根据顺序加载的第一数量个随机矩阵数据和接收到的所述滤光处理光顺序生成第一数量个反射光具体为：

处理器根据所述图像采集指令从存储单元中获取第一数量个所述随机矩阵数据；

所述处理器根据预设时间间隔向所述数字微镜器顺序发送所述随机矩阵数据；

所述数字微镜器根据每一个所述随机矩阵数据调节反光元件，对接收到的所述滤光处理光进行反射处理，得到第一数量个所述反射光。

5.根据权利要求1所述光谱成像方法，其特征在于，在所述光纤准直器对顺序接收到的第一数量个所述反射光依次进行准直处理后生成第一数量个准直光信号之后，所述方法还包括：所述准直光信号通过光纤传输到所述光谱仪。

6.根据权利要求1所述光谱成像方法，其特征在于，在得到所述待成像目标物的图像数据之后，所述方法还包括：所述处理器将所述图像数据发送给显示设备，用以显示所述图像数据对应的图像。

7.一种光谱成像系统，其特征在于，所述系统包括：处理器、光源设备、激发光会聚透镜组、狭缝装置、长波通滤光片、数字微镜器、反射光会聚透镜组、光纤准直器和光谱仪；

所述处理器，用于根据外部输入的图像采集指令向光源设备发送照射启动指令；

所述光源设备，用于根据所述照射启动指令向待成像目标物发出照射光；所述待成像目标物吸收所述照射光，并发出激发光；其中，所述待成像目标物由第二数量种不同荧光材料组成或装饰；

所述激发光通过激发光会聚透镜组和狭缝装置后照射到长波通滤光片；

所述长波通滤光片，用于对接收到的所述激发光进行滤光处理后生成滤光处理光；

所述数字微镜器，用于根据顺序加载的第一数量个随机矩阵数据和接收到的所述滤光处理光顺序生成第一数量个反射光；

所述光纤准直器，用于通过反射光会聚透镜组收集接收到的第一数量个所述反射光；并对顺序接收到的第一数量个所述反射光依次进行准直处理后生成第一数量个准直光信号；

所述光谱仪，用于对接收到的第一数量个所述准直光信号进行光谱测量处理，得到第一数量个第一光谱数据，并发送给处理器；其中，第一光谱数据包括第二数量个峰值；

所述处理器，还用于根据所述第一数量个第一光谱数据中的第二数量个峰值数据确定第二数量组垂直数据；

所述处理器，还用于调用预设压缩感知算法对所述第二数量组垂直数据进行图像重建处理，得到第二数量个重建图像数据；

所述处理器，还用于对所述第二数量个重建图像数据进行融合处理，得到所述待成像目标物的图像数据；

其中，所述调用预设压缩感知算法对所述第二数量组垂直数据进行图像重建处理，得到第二数量个重建图像数据具体为：

调用TVAL3算法分别对所述第二数量组垂直数据的每一组垂直数据进行图像重建处理，得到第二数量个不同的重建图像数据；

其中，所述对所述第二数量个重建图像数据进行融合处理，得到所述待成像目标物的图像数据具体为：

根据所述第二数量个重建图像数据中每一个重建图像数据的第一像素点的像素值得到第二数量个第一像素值；

将第二数量个所述第一像素值相加得到所述第一像素点对应的第一融合像素值；

根据每个第一像素点对应的第一融合像素值生成所述待成像目标物的图像数据。