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三維成像與內(nèi)雕系統(tǒng)是由三維數(shù)據(jù)采集器,計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理器和水晶激光內(nèi)雕機(jī)組成。此系統(tǒng)的特點(diǎn)能實(shí)現(xiàn)個(gè)性化水晶立體內(nèi)雕，如：各種人體藝術(shù)攝影，婚紗攝影，畢業(yè)攝影（學(xué)士、碩士、博士照）,生日紀(jì)念照，寵物照，多人合影，特定的物件（紀(jì)念品，喜愛的物品）等。給人以永存的三維記憶和美好的歲月留念。三維數(shù)據(jù)采集器俗稱三維立體相機(jī)，它由調(diào)制光和數(shù)碼照相機(jī)組成，把特制光柵編碼投影到物體表面，并且由數(shù)碼相機(jī)攝取此編碼圖像。經(jīng)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，處理出物體的三維信息，計(jì)算機(jī)將此三維信息輸入水晶內(nèi)雕機(jī)進(jìn)行雕刻。

1.痛點(diǎn)問題 三維成像技術(shù)作為成像領(lǐng)域的新星，被廣泛用于工業(yè)檢測、科學(xué)研究、生命醫(yī)學(xué)、消費(fèi)電子等領(lǐng)域。在高精度的三維成像技術(shù)中，主動(dòng)照明三維成像成為主流。然而，目前大部分主動(dòng)三維成像在速度上有很大的限制，主要瓶頸在于主動(dòng)投射的光學(xué)編碼速度和圖像傳感器的成像速度限制，對(duì)于超高速的三維目標(biāo)場景成像能力較弱。 2.解決方案 本成果在高速結(jié)構(gòu)光產(chǎn)生和高速圖像探測兩個(gè)方面都突破了現(xiàn)有器件的速度限制。首先，利用全新的時(shí)域編碼技術(shù)，將結(jié)構(gòu)光產(chǎn)生的頻率提升至一千萬Hz以上，比目前使用的微機(jī)械或液晶的方法快三個(gè)數(shù)量級(jí)以上。另外，在圖像探測端，采用四個(gè)單像素探測器進(jìn)行多視角壓縮采樣成像，獲得納秒級(jí)的圖像響應(yīng)時(shí)間。結(jié)合這兩個(gè)技術(shù)改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了每秒50萬幀的超高速三維成像。 超高速三維成像原理示意圖 3.合作需求 需要工程技術(shù)團(tuán)隊(duì)、生產(chǎn)場地和應(yīng)用場景等合作。

【痛點(diǎn)問題】 最新全球疾病負(fù)擔(dān)研究顯示我國總體卒中終生發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)為39.9％，位居全球首位，這意味著中國人一生中每５個(gè)人約有２個(gè)人會(huì)罹患卒中。此外，卒中也是我國疾病所致壽命損失的第一位病因。每年新發(fā)卒中患者超過200萬，其中約70%的患者為缺血性中風(fēng)，而且發(fā)生率增長迅速，遠(yuǎn)高于全球平均水平。對(duì)缺血性腦卒中的預(yù)防和治療已成為關(guān)系我國人民健康的世界性難題。 缺血性腦卒中的主要病理基礎(chǔ)是動(dòng)脈粥樣硬化。醫(yī)學(xué)影像能夠直接、客觀地觀測到斑塊的幾何和紋理形態(tài)，相較于核磁共振和CT，超聲是一種無創(chuàng)、經(jīng)濟(jì)、快速和實(shí)時(shí)的成像技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于頸動(dòng)脈斑塊的篩查中。目前，國內(nèi)醫(yī)院超聲機(jī)是普遍存在的，而且多數(shù)都是二維的超聲，且現(xiàn)有研究多數(shù)是提取二維超聲圖像中的頸動(dòng)脈斑塊信息特征，只能部分反映投影直線上的特征，不具有空間信息，從而影響了腦卒中風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的準(zhǔn)確性；同時(shí)，我國基層卒中中心影像設(shè)備缺乏，無法進(jìn)行耗時(shí)長、價(jià)格貴的CT灌注或MR成像，而且影像診斷從業(yè)人員經(jīng)驗(yàn)有限，缺乏決策能力。因此，通過頸動(dòng)脈三維超聲成像系統(tǒng)、結(jié)合人工智能和多模態(tài)影像學(xué)精準(zhǔn)輔助診斷，能夠更全面地反映頸動(dòng)脈斑塊的特性，對(duì)醫(yī)生預(yù)測腦血管事件風(fēng)險(xiǎn)意義重大。 【成果介紹】 面對(duì)我國大健康產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求，我們高標(biāo)準(zhǔn)謀劃、高位推動(dòng)。產(chǎn)品模塊主要包括：1）頸動(dòng)脈三維超聲成像設(shè)備及基于頸動(dòng)脈三維超聲AI影像卒中早期風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測；2）急性期內(nèi)基于臨床CT影像的卒中AI影像輔助診斷。 本項(xiàng)目在二維超聲機(jī)的基礎(chǔ)上，開發(fā)用于頸動(dòng)脈成像的三維超聲機(jī)，實(shí)現(xiàn)探頭掃描機(jī)械設(shè)備等核心部件國產(chǎn)化；利用采集的序列圖像重建頸動(dòng)脈的三維模型，為醫(yī)生診斷提供更豐富的數(shù)據(jù)。該方案能有效地控制醫(yī)療成本，具有普適性，容易推廣，可用于頸動(dòng)脈粥樣硬化的普查，有效預(yù)防心腦血管事件的發(fā)生。同時(shí)，隨著人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，將人工智能賦能三維超聲成像設(shè)備，實(shí)現(xiàn)三維超聲成像以及影像分析的智能化，將進(jìn)一步提高三維超聲成像設(shè)備的核心競爭力，從而推動(dòng)我國超聲產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展。 本項(xiàng)目建立基于人工智能和多模態(tài)影像學(xué)的缺血性卒中的精準(zhǔn)輔助診斷系統(tǒng)，輔助基層卒中中心醫(yī)生進(jìn)行卒中治療的精準(zhǔn)決策。目前我國對(duì)卒中采用的是分級(jí)診療體系，卒中中心收治卒中病人后，根據(jù)平掃或造影CT、臨床表現(xiàn)、以及發(fā)病時(shí)間確定是對(duì)其進(jìn)行溶栓治療，或是將病人轉(zhuǎn)移至具有血管內(nèi)取栓能力的省市級(jí)三甲醫(yī)院。在這個(gè)過程中卒中中心醫(yī)生需基于有限的CT影像數(shù)據(jù)作出快速、準(zhǔn)確的決策；而三甲醫(yī)院醫(yī)療資源緊張，無法全天候服務(wù)，一個(gè)準(zhǔn)確的輔助診斷工具將極大緩解三甲醫(yī)院資源壓力，并且大幅提高工作效率。本項(xiàng)目擬面對(duì)我國卒中分級(jí)診療體系中的痛點(diǎn)，基于病人前期頸動(dòng)脈三維超聲和臨床指標(biāo)建立中風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)早期預(yù)測模型，并結(jié)合人工智能和CT影像分析技術(shù)，進(jìn)行缺血性腦卒中早期預(yù)測與輔助診斷。 【技術(shù)優(yōu)勢】 產(chǎn)品的核心技術(shù)包括： 1） 三維超聲成像系統(tǒng)探頭掃描機(jī)械結(jié)構(gòu)，超聲圖像三維重建軟件，基于深度學(xué)習(xí)的頸動(dòng)脈斑塊分割算法及軟件； 2） 腦卒中AI影像風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測和診斷系統(tǒng)的相關(guān)核心算法，如平掃CT中的ASPECTS自動(dòng)評(píng)分算法、大血管栓塞自動(dòng)檢測算法、卒中梗死核心和半暗帶的自動(dòng)量化算法、基于頸動(dòng)脈斑塊三維超聲圖像的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測模型。 主要優(yōu)勢： 1) 所有軟、硬件的核心算法或部件完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)； 2) 項(xiàng)目通過研究頸動(dòng)脈三維超聲成像系統(tǒng)產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用于特異性與靈敏度高的頸動(dòng)脈斑塊篩查，而且操作簡單便利，價(jià)格低廉，適于在社區(qū)醫(yī)院、鄉(xiāng)鎮(zhèn)醫(yī)院等醫(yī)院進(jìn)行大規(guī)模頸動(dòng)脈斑塊特征篩查； 3) 在系統(tǒng)的研究生產(chǎn)中，可實(shí)現(xiàn)探頭掃描機(jī)械設(shè)備等核心部件國產(chǎn)化，擺脫對(duì)外國器件的依賴性； 4) 建立三維頸動(dòng)脈斑塊超聲圖像庫及診斷規(guī)范，為相關(guān)類型儀器的研究和生產(chǎn)提供臨床圖像數(shù)據(jù)庫。 頸動(dòng)脈三維超聲系統(tǒng)的研發(fā)與生產(chǎn)將為臨床提供國產(chǎn)化頸動(dòng)脈斑塊篩查設(shè)備，提高國產(chǎn)醫(yī)療器械的核心競爭力，推動(dòng)我國超聲產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展，有效緩解“看病難、看病貴”問題，提高我國重大疾病的防治水平。 【技術(shù)指標(biāo)】 1） 三維頸動(dòng)脈斑塊超聲圖像分辨率<0.5mm,成像速度<1min; 2） 開發(fā)一套基于人工智能和多模態(tài)影像學(xué)的缺血性腦卒中精確輔助診斷系統(tǒng)，能在5-10分鐘之內(nèi)提供決策支持，并能達(dá)到有2-3年經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)生的診斷精度。 【技術(shù)成熟度】 原理樣機(jī)/驗(yàn)證。 【發(fā)展規(guī)劃】 發(fā)展方向：5年內(nèi)仍將保持腦卒中智能影像風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測與診斷為主要產(chǎn)品方向。5年后，逐步向與超聲、CT成像系統(tǒng)等結(jié)合，實(shí)現(xiàn)軟、硬件一體化的智能診療設(shè)備，在心腦血管等臨床應(yīng)用領(lǐng)域，成為世界上具有壟斷優(yōu)勢的大型智能診斷以及成像設(shè)備制造商。 發(fā)展戰(zhàn)略：成為一家技術(shù)壟斷型、啞鈴型（重技術(shù)和銷售），在影像智能分析領(lǐng)域處于國際領(lǐng)先地位的高科技企業(yè)。 項(xiàng)目實(shí)施方案：（包括總的方案和年度計(jì)劃任務(wù)）

圍繞無人駕駛、智能制造領(lǐng)域，本項(xiàng)目針對(duì)傳統(tǒng)機(jī)器視覺難以同時(shí)兼顧大視場、高分辨、實(shí)時(shí)性的技術(shù)瓶頸，從源頭打破常規(guī)成像規(guī)則，鑒于昆蟲復(fù)眼具有大視場高靈敏的優(yōu)勢，以及人眼視覺具有變分辨率和冗余數(shù)據(jù)壓縮的優(yōu)勢，將兩者相結(jié)合，提出一種復(fù)合仿生三維成像感知方法，通過突破變分辨掃描發(fā)射、多通道并行接收、圖像重構(gòu)與成像感知算法等關(guān)鍵技術(shù)，形成了具有體系化的前沿技術(shù)成果，研發(fā)出了諸如收發(fā)探測模塊，多通道仿生曲面相機(jī)系統(tǒng)、在線光電檢測系統(tǒng)等實(shí)物成果。核心技術(shù)受到國家、省部級(jí)項(xiàng)目資助5項(xiàng)。

目前醫(yī)學(xué)影像設(shè)備行業(yè)正處于快速增長時(shí)期，尤其是乳腺癌篩查影像設(shè)備，預(yù)期市場規(guī)模數(shù)百億。本項(xiàng)目屬于生物醫(yī)學(xué)超聲學(xué)中的超聲層析成像技術(shù)領(lǐng)域。 乳腺癌已經(jīng)是全球發(fā)病率最高的癌癥，其早期篩查成像至關(guān)重要。現(xiàn)有的主要篩查成像方法有：乳腺X線攝影（乳腺鉬靶）、乳腺超聲和乳腺核磁，但現(xiàn)有方法均存在不足。首先，乳腺鉬靶可獲得高分辨率的乳腺二維投影圖像，但是其圖像中可疑組織會(huì)與乳腺組織相互重疊，尤其對(duì)于乳腺含量較高的致密乳房，很難有效篩查；第二，乳腺超聲可以獲得乳腺的斷層圖像序列，從而避免可疑組織與乳腺組織的相互重疊，但是其圖像質(zhì)量欠佳，且嚴(yán)重依賴醫(yī)生技術(shù)；第三，乳腺核磁可提供乳房的三維圖像，但其不僅比較笨重，而且價(jià)格非常昂貴，不適用于大規(guī)模早期篩查。 針對(duì)現(xiàn)有乳腺超聲技術(shù)的局限性，新型乳腺超聲層析成像可自動(dòng)獲取高分辨率的三維乳腺圖像。該技術(shù)采用超大孔徑環(huán)陣探頭，實(shí)現(xiàn)360度全向聚焦合成孔徑成像，從而獲得超高分辨率反射圖像；同時(shí)，乳腺超聲層析成像設(shè)備通過自動(dòng)機(jī)械移動(dòng)環(huán)陣探頭，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的乳腺三維成像，降低了對(duì)操作醫(yī)生技術(shù)水平的依賴性。此外，該技術(shù)還能利用透射波的傳播時(shí)間及強(qiáng)度，重建定量的聲波傳播速度分布圖像和聲波衰減分布圖像。 本項(xiàng)目的成果是一款創(chuàng)新型三維乳腺超聲層析成像設(shè)備，該設(shè)備作為新型乳腺癌篩查工具，能夠自動(dòng)獲取三維高分辨率乳腺圖像。核心技術(shù)成像流程如下：首先，受檢者需平臥在床上，使乳房通過床上的一個(gè)開口自然下垂，浸入開口下方的水箱中，并由環(huán)形超聲換能器陣列包圍乳房，通過多通道收發(fā)前端和多路復(fù)用器，依次控制各超聲換能器發(fā)出聲波，同時(shí)其他換能器接收回波和透過波信號(hào)。核心技術(shù)借助超大孔徑環(huán)陣探頭顯著提升傳統(tǒng)超聲圖像質(zhì)量，利用透過波聲速信息解決相位誤差問題，結(jié)合機(jī)械移動(dòng)自動(dòng)獲取三維圖像，并輸出最終篩查結(jié)果。該設(shè)備的主要客戶群體包括各級(jí)醫(yī)院、醫(yī)療體檢機(jī)構(gòu)和第三方醫(yī)學(xué)影像中心。 目前該項(xiàng)目在持續(xù)研發(fā)完善中，截至2022年，該技術(shù)已經(jīng)完成了關(guān)鍵核心技術(shù)包括環(huán)陣超聲換能器、128通道多路收發(fā)前端、2048通道多路復(fù)用器和成像算法（如圖）。

本發(fā)明公開了一種三色熒光顯微成像系統(tǒng)，其包括三色激光合 束模塊、第一二向色鏡、物鏡以及三色熒光成像模塊；所述三色激光 合束模塊用于將三種單色光合并成一束三色激光，投射在第一二向色 鏡上；第一二向色鏡反射激光同時(shí)透射熒光，其用于反射三色激光， 投射在物鏡上；所述物鏡用于透過三色激光并收集激發(fā)的混合熒光， 并將收集到的混合熒光投射在第一二向色鏡上，第一二向色鏡用于透 射混合熒光，投射在三色熒光成像模塊上；所述三色熒光成像

三維顱頜面部成像儀及診斷分析系統(tǒng)，解決傳統(tǒng)口腔臨床面臨的基于二維圖像顱面測量丟失深度信息的問題。 系統(tǒng)基于立體視覺原理，開發(fā)高效、準(zhǔn)確（精度<=0.1毫米）的三維面部成像儀，獲取真實(shí)的面部軟組織立體表面數(shù)據(jù)，結(jié)合高精度CBCT（Cone Beam Computed Tomography，錐體束計(jì)算機(jī)斷層）圖像，融合包含顱頜面部和口腔等軟硬組織模型，重建出真實(shí)感三維顱頜面部數(shù)字模型。 同時(shí)，系統(tǒng)完成基于三維成像設(shè)備的臨床三維顱頜面部測量診斷分析系統(tǒng)，提高顱頜面畸形、性別分析、顱面生長等臨床診斷水平。 本研究結(jié)果為正畸科、正頜外科臨床定量化手術(shù)設(shè)計(jì)、術(shù)后療效評(píng)價(jià)提供新的技術(shù)方法，為正畸和正頜外科教學(xué)培訓(xùn)、多學(xué)科會(huì)診及遠(yuǎn)程會(huì)診提供新的工具，并為進(jìn)一步的口腔虛擬手術(shù)及整形美容業(yè)的手術(shù)計(jì)劃研究提供測量和規(guī)劃工具。 三維顱頜面部成像儀及診斷分析系統(tǒng)，是牙頜數(shù)字化診療修復(fù)的基礎(chǔ)系統(tǒng)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國口腔醫(yī)療機(jī)構(gòu)總數(shù)超過 12 萬，其中民營超過 4 萬家。按照以上數(shù)字計(jì)算，我國口腔醫(yī)療數(shù)字化僅三維顱頜面部成像儀及診斷分析系統(tǒng)或同類產(chǎn)品就存在巨大的市場空間，若以目前市場產(chǎn)品價(jià)格估計(jì)，市場需求至少在 2000 億以上。三維顱頜面部成像儀及診斷分析系統(tǒng)的應(yīng)用和推廣是推動(dòng)口腔正畸修復(fù)的重要保障，具有巨大的市場空間，但鑒于國內(nèi)在這方面的研究還不成熟，依然沒有國產(chǎn)的能夠投入臨床的成熟產(chǎn)品，所以該系統(tǒng)的推廣具有重要的經(jīng)濟(jì)意義和現(xiàn)實(shí)意義。

三維顱頜面部成像儀及診斷分析系統(tǒng)，解決傳統(tǒng)口腔臨床面臨的基于二維圖像顱面測量丟失深度信息的問題。 系統(tǒng)基于立體視覺原理，開發(fā)高效、準(zhǔn)確（精度

成果簡介： 三維顱頜面部成像儀及診斷分析系統(tǒng)，解決傳統(tǒng)口腔臨床面臨的基于二維圖像顱面測量丟失深度信息的問題。 系統(tǒng)基于立體視覺原理，開發(fā)高效、準(zhǔn)確（精度<=0.1毫米）的三維面部成像儀，獲取真實(shí)的面部軟組織立體表面數(shù)據(jù)，結(jié)合高精度CBCT（Cone Beam Computed Tomography，錐體束計(jì)算機(jī)斷層）圖像，融合包含顱頜面部和口腔等軟硬組織模型，重建出真實(shí)感三維顱頜面部數(shù)字模型。 同時(shí)，系統(tǒng)完成基于三維成像設(shè)備的臨床三維顱頜面部測量診斷分析系統(tǒng)，提高顱頜面畸形、性別分析、顱面生長等臨床診斷水平。 本研究結(jié)果為正畸科、正頜外科臨床定量化手術(shù)設(shè)計(jì)、術(shù)后療效評(píng)價(jià)提供新的技術(shù)方法，為正畸和正頜外科教學(xué)培訓(xùn)、多學(xué)科會(huì)診及遠(yuǎn)程會(huì)診提供新的工具，并為進(jìn)一步的口腔虛擬手術(shù)及整形美容業(yè)的手術(shù)計(jì)劃研究提供測量和規(guī)劃工具。 三維顱頜面部成像儀及診斷分析系統(tǒng)，是牙頜數(shù)字化診療修復(fù)的基礎(chǔ)系統(tǒng)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國口腔醫(yī)療機(jī)構(gòu)總數(shù)超過 12 萬，其中民營超過 4 萬家。按照以上數(shù)字計(jì)算，我國口腔醫(yī)療數(shù)字化僅三維顱頜面部成像儀及診斷分析系統(tǒng)或同類產(chǎn)品就存在巨大的市場空間，若以目前市場產(chǎn)品價(jià)格估計(jì)，市場需求至少在 2000 億以上。三維顱頜面部成像儀及診斷分析系統(tǒng)的應(yīng)用和推廣是推動(dòng)口腔正畸修復(fù)的重要保障，具有巨大的市場空間，但鑒于國內(nèi)在這方面的研究還不成熟，依然沒有國產(chǎn)的能夠投入臨床的成熟產(chǎn)品，所以該系統(tǒng)的推廣具有重要的經(jīng)濟(jì)意義和現(xiàn)實(shí)意義。

一種三維像素超分辨顯微成像方法，其特征在于，沿與圖像采 集裝置傳感器平面水平方向 x、豎直方向 y 和顯微鏡的 z 軸方向各均成 非直角空間偏轉(zhuǎn)角的空間矢量掃描樣品，以能夠使每兩張相鄰的圖像 切片之間沿著 x,y,z 方向均有亞像素位移的步長進(jìn)行掃描，通過圖像采 集裝置采集得到原始三維圖像序列 A，將原始圖像序列 A 根據(jù)無損采 樣原則分割成多組三維圖像序列 Bi，對(duì) Bi 進(jìn)行超分辨處理，生成三維 高分辨圖像 E，