應(yīng)用于乳腺的正交三角波頻率編碼高光譜圖成像測量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及成像測量系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于乳腺的正交三角波頻率編碼 高光譜圖成像測量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)中通過光對物體內(nèi)部進行成像，特別是對人體內(nèi)部進行成像，具有無損 無創(chuàng)無輻射的突出優(yōu)點，但至今尚未有能夠進入家庭使用的乳腺透射成像光測量系統(tǒng)用于 經(jīng)常性的腫瘤自檢，其原因在于現(xiàn)有乳腺成像測量系統(tǒng)的成本高、運算復(fù)雜、精度有限，無 法滿足實際應(yīng)用中的乳腺自檢需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于乳腺的正交三角波頻率編碼高光譜圖成像測量系統(tǒng)，本 發(fā)明實現(xiàn)了高速度、大信息的乳腺透射光成像的高精度測量，滿足了實際應(yīng)用中的需要，詳 見下文描述：
[0004] 一種應(yīng)用于乳腺的正交三角波頻率編碼高光譜圖成像測量系統(tǒng)，所述成像測量系 統(tǒng)包括：一組單色光源、一個攝像頭，以及與攝像頭外接的計算機，一組單色光源分布在乳 腺組織的一側(cè)，攝像頭分布在乳腺組織的另一側(cè)；
[0005] 其中，一組單色光源中的各個單色光源密集排列在一個所設(shè)半球面上，采用透鏡 匯聚成一束光，構(gòu)成光源；一個攝像頭構(gòu)成光源接收器件；
[0006] 采用不同頻率的正交三角波分別驅(qū)動一組單色光源中的各個單色光源，攝像頭接 收到的圖像中每個像素點是每個單色光源透過乳腺的單色光組合；
[0007] 計算機對單色光組合進行分離得到單色光組合中的各個單色光源的貢獻，據(jù)此實 現(xiàn)對乳腺的透射高光譜圖成像。
[0008] 其中，所述單色光源、所述攝像頭在乳腺組織樣本兩面對稱設(shè)置。
[0009] 所述計算機對單色光組合進行分離得到單色光組合中的各個單色光源的貢獻，據(jù) 此實現(xiàn)對乳腺的透射高光譜圖成像的操作具體為：
[0010] 以4種波長的發(fā)光二極管進行說明，A1和A2波長的發(fā)光二極管驅(qū)動正交三角 波頻率為2倍f，X3和X4波長的發(fā)光二極管驅(qū)動正交三角波頻率為1倍f，相同驅(qū)動頻 率正交三角波的相位相差90;
[0011] 攝像頭采樣頻率為fs，且fs= 2f，在A1驅(qū)動信號由低變高的過程中采樣；
[0012] 以順序每8個數(shù)字信號為一組進行運算，分別得到4/3倍的波長X1、X2的光信 號，2倍的波長X3、X4的光信號。
[0013] 所述單色光源為激光二極管。
[0014] 另一實施例，所述單色光源為單色二極管。
[0015] 進一步地，所述攝像頭為手機攝像頭。
[0016] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是：本發(fā)明采用不同頻率的正交三角波驅(qū)動單 色光源，對攝像頭檢測到的光電信號進行分離可以得到單色光組合中的各個單色光源的貢 獻，進而實現(xiàn)對乳腺組織樣本的成像，本發(fā)明實現(xiàn)了高速度、大信息的線陣成像光的高精度 測量，且本系統(tǒng)具有成本低、應(yīng)用方便等優(yōu)點，適宜于家庭自檢。
【附圖說明】
[0017] 圖1為一種應(yīng)用于乳腺的正交三角波頻率編碼高光譜圖成像測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示 意圖；
[0018] 圖2為本發(fā)明提供的單色光源、乳腺組織樣本和攝像頭相對位置示意圖；
[0019] 圖3為采用不同頻率的正交三角波分別驅(qū)動各個單色光源的示意圖。
[0020] 附圖中，各標號所代表的部件列表如下：
[0021] 1 : 一組單色光源；2 :透鏡；
[0022] 3 :乳腺組織樣本；4 :攝像頭。
【具體實施方式】
[0023] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面對本發(fā)明實施方式作進一步 地詳細描述。
[0024] 實施例1
[0025] -種應(yīng)用于乳腺的正交三角波頻率編碼高光譜圖成像測量系統(tǒng)，參見圖1和圖2， 成像測量系統(tǒng)包括：一組n個單色光源1 (用LD表示）和一個攝像頭4 (CMOS或CCD，已能 采集近紅外波段的光），單色光源1的波長處于600~1200nm之間，此波段為"光學(xué)窗口"， 穿透深度比較深。一組單色光源1分布在乳腺組織樣本3的一側(cè)，攝像頭4分布在乳腺組 織樣本3的另一側(cè)。n的具體取值與乳腺樣本3對不同波長的敏感程度相關(guān)，本發(fā)明實施例 對此不做限制；
[0026] 其中，一組單色光源1中的各個單色光源LD1-LDn密集排列在一個所設(shè)半球面上， 采用透鏡2匯聚成一束光，構(gòu)成線陣光源；攝像頭4構(gòu)成多波長光源接收器件。該成像測量 系統(tǒng)還包括與攝像頭4外接的計算機（圖中未示出）。
[0027] 參見圖3,采用不同頻率的正交三角波分別驅(qū)動一組單色光源1中的各個單色光 源LDi,攝像頭4進行采集，采集到的圖像中，每個像素點為每個單色光源LDi透過乳腺組織 樣本3的單色光組合Iij;計算機對單色光組合I^進行分離可以得到單色光組合Iu中的各 個單色光源LDi的貢獻，構(gòu)成各波長下的透射圖像。根據(jù)各波長下乳腺組織中正常組織、月中 瘤組織等的光學(xué)特性不同，進行乳腺的透射光成像測量，實現(xiàn)腫瘤的早期檢測。
[0028] 其中，計算機對單色光組合、進行分離可以得到單色光組合I^中的各個單色光 源LDi的貢獻的步驟具體為：
[0029] 為簡便說明起見，以4種波長的發(fā)光二極管2為例進行說明，假定XI(Dl發(fā)光二 極管）和X2 (D2發(fā)光二極管）波長的發(fā)光二極管2驅(qū)動正交三角波頻率為2倍f，A3 (D3 發(fā)光二極管）和X4 (D4發(fā)光二極管）波長的發(fā)光二極管2驅(qū)動正交三角波頻率分別為1 倍f，而且A1、A2波長的發(fā)光二極管2的驅(qū)動正交三角波頻率相同但相位相差90°，入3、 入4波長的發(fā)光二極管2的驅(qū)動正交三角波頻率相同但相位相差90°。
[0030] 假定攝像頭4采樣頻率為fs，且fs= 2f，并保證在A1驅(qū)動信號由低變高的過程 中采樣。
[0031] 數(shù)字信號序列辟可以表示為：
[0032] D\=Dfl+Dt2+Df+DfA+Df ⑴
[0033] 其中，、W3和W4:分別為波長人1、人2、人3和人4的電壓信號，Df 為低頻信號，包括：背景光、攝像頭4的本底噪聲。
[0034] 假定采樣頻率fs遠高于調(diào)制正交三角波信號和背景光的變化頻率，在最低驅(qū)動信 號頻率的一個周期可以近似認為各路正交三角波信號的幅值和背景光信號的幅值不變。以 最前8個采樣值為例：
【主權(quán)項】
1. 一種應(yīng)用于乳腺的正交三角波頻率編碼高光譜圖成像測量系統(tǒng)，所述成像測量系統(tǒng) 包括：一組單色光源、一個攝像頭，以及與攝像頭外接的計算機，其特征在于，一組單色光源 分布在乳腺組織的一側(cè)，攝像頭分布在乳腺組織的另一側(cè)； 其中，一組單色光源中的各個單色光源密集排列在一個所設(shè)半球面上，采用透鏡匯聚 成一束光，構(gòu)成光源；一個攝像頭構(gòu)成光源接收器件； 采用不同頻率的正交三角波分別驅(qū)動一組單色光源中的各個單色光源，攝像頭接收到 的圖像中每個像素點是每個單色光源透過乳腺的單色光組合； 計算機對單色光組合進行分離得到單色光組合中的各個單色光源的貢獻，據(jù)此實現(xiàn)對 乳腺的透射高光譜圖成像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于乳腺的正交三角波頻率編碼高光譜圖成像測量 系統(tǒng)，其特征在于，所述單色光源、所述攝像頭在乳腺組織樣本兩面對稱設(shè)置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于乳腺的正交三角波頻率編碼高光譜圖成像測量 系統(tǒng)，其特征在于，所述計算機對單色光組合進行分離得到單色光組合中的各個單色光源 的貢獻，據(jù)此實現(xiàn)對乳腺的透射高光譜圖成像的操作具體為： 以4種波長的發(fā)光二極管進行說明，Xl和X2波長的發(fā)光二極管驅(qū)動正交三角波頻 率為2倍f，A3和A4波長的發(fā)光二極管驅(qū)動正交三角波頻率為1倍f，相同驅(qū)動頻率正 交三角波的相位相差90 ; 攝像頭采樣頻率為fs，且fs= 2f，在X 1驅(qū)動信號由低變高的過程中采樣； 以順序每8個數(shù)字信號為一組進行運算，分別得到4/3倍的波長XI、X 2的光信號，2 倍的波長X 3、A 4的光信號。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于乳腺的正交三角波頻率編碼高光譜圖成像測量 系統(tǒng)，其特征在于，所述單色光源為激光二極管。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種應(yīng)用于乳腺的正交三角波頻率編碼高光譜圖成像測 量系統(tǒng)，其特征在于，所述單色光源為單色二極管。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種應(yīng)用于乳腺的正交三角波頻率編碼高光譜圖成像測 量系統(tǒng)，其特征在于，所述攝像頭為手機攝像頭。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于乳腺的正交三角波頻率編碼高光譜圖成像測量系統(tǒng)，一組單色光源分布在乳腺組織的一側(cè)，攝像頭分布在乳腺組織的另一側(cè)；一組單色光源中的各個單色光源密集排列在一個所設(shè)半球面上，采用透鏡匯聚成一束光，構(gòu)成光源；一個攝像頭構(gòu)成光源接收器件；采用不同頻率的正交三角波分別驅(qū)動一組單色光源中的各個單色光源，攝像頭接收到的圖像中每個像素點為每個單色光源透過乳腺組織的單色光組合；計算機對單色光組合進行分離得到單色光組合中的各個單色光源的貢獻，據(jù)此實現(xiàn)對乳腺的透射高光譜圖成像。本發(fā)明實現(xiàn)了高速度、大信息的乳腺透射高光譜圖成像的高精度測量，且本發(fā)明裝置具有成本低、應(yīng)用方便等優(yōu)點，適宜于經(jīng)常性家庭自檢。
【IPC分類】A61B5-00
【公開號】CN104799817
【申請?zhí)枴緾N201510196490
【發(fā)明人】李剛, 楊雪, 張啟蕊, 林凌
【申請人】天津大學(xué)
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年4月23日