本發(fā)明涉及成像系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于乳腺抬高預(yù)設(shè)電平三角波頻率編碼高光譜成像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)有技術(shù)中通過光對物體內(nèi)部進(jìn)行成像，特別是對人體內(nèi)部進(jìn)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(jìn)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)有乳腺成像系統(tǒng)的成本高、運(yùn)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。為了提高圖像測量質(zhì)量，現(xiàn)有技術(shù)中的公告號為CN104814721A，公告日為2015年8月5的專利申請利用三角波作為激勵信號來提高成像質(zhì)量。發(fā)明人在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)現(xiàn)上述現(xiàn)有技術(shù)中至少存在以下缺點和不足：由于現(xiàn)有的成像系統(tǒng)無一例外地均采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器在靠近輸入極限(最大或最小幅值)時存在顯著的非線性，特別是輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬信號電平越低，得到的數(shù)字轉(zhuǎn)換結(jié)果的不確定度越大。因此，采用純凈三角波作為激勵信號時，在三角波的低電平部分得到的數(shù)字信號的信噪比就很低，從而影響了圖像的總體信噪比。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于乳腺抬高預(yù)設(shè)電平三角波頻率編碼高光譜成像系統(tǒng)，本發(fā)明通過將三角波調(diào)整為抬高預(yù)設(shè)電平的三角波，提高了圖像的總體信噪比，詳見下文描述：一種應(yīng)用于乳腺抬高預(yù)設(shè)電平三角波頻率編碼高光譜成像系統(tǒng)，所述成像系統(tǒng)包括：一組單色光源和攝像頭分別分布在乳腺組織樣本的兩側(cè)，每個單色光源成線性排列，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；采用不同頻率且成2倍比率關(guān)系抬高預(yù)設(shè)電平的三角波分別驅(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；在攝像頭采集圖像的過程中，噪聲水平?jīng)]有發(fā)生變化，但作為驅(qū)動的三角波信號由于抬高了預(yù)設(shè)電平，在三角波信號的低電平部分，三角波信號相較于噪聲改善明顯，從而提高了在三角波信號低電平段，攝像頭獲取到圖像的信噪比，進(jìn)而提高了輸入到計算機(jī)中的單色光組合的精度；計算機(jī)對單色光組合進(jìn)行分離得到單色光組合中的各個單色光源的貢獻(xiàn)，據(jù)此實現(xiàn)對乳腺的透射高光譜圖成像。其中，作為驅(qū)動的三角波信號由于抬高了預(yù)設(shè)電平，在三角波信號的高電平部分，提高了攝像頭獲取到圖像的信噪比。其中，預(yù)設(shè)電平的取值為攝像頭采集的圖像動態(tài)范圍一半以上最佳。所述單色光源、所述攝像頭在所述乳腺組織樣本兩面對稱設(shè)置。其中，所述單色光源為激光二極管；或所述單色光源為單色二極管。進(jìn)一步地，所述攝像頭為手機(jī)攝像頭。本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是：本發(fā)明采用不同頻率且成2倍比率關(guān)系抬高預(yù)設(shè)電平的三角波驅(qū)動單色光源，對攝像頭檢測到的光電信號進(jìn)行分離可以得到單色光組合中的各個單色光源的貢獻(xiàn)，進(jìn)而實現(xiàn)對乳腺組織樣本的成像，相較于
背景技術(shù)：
中的公告號為CN104814721A，公告日為2015年8月5的專利申請，本發(fā)明顯著地提高了在三角波信號低電平段的圖像的信噪比，進(jìn)而改善了攝像頭獲取到圖像的質(zhì)量；進(jìn)而提高了輸入到計算機(jī)中的單色光組合的精度，據(jù)此實現(xiàn)對乳腺組織樣本的透射高光譜圖成像。本發(fā)明實現(xiàn)了高速度、大信息的高精度測量，且本發(fā)明提供的系統(tǒng)具有成本低、應(yīng)用方便等優(yōu)點，適宜于家庭自檢。附圖說明圖1為本發(fā)明提供的應(yīng)用于乳腺抬高預(yù)設(shè)電平三角波頻率編碼高光譜成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；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；圖3為本發(fā)明提供的抬高預(yù)設(shè)電平三角波的示意圖。附圖中，各標(biāo)號所代表的部件列表如下：1：一組單色光源；2：透鏡；3：乳腺組織樣本；4：攝像頭。具體實施方式為使本發(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(jìn)一步地詳細(xì)描述。實施例1一種應(yīng)用于乳腺抬高預(yù)設(shè)電平三角波頻率編碼高光譜成像系統(tǒng)，參見圖1和圖2，成像系統(tǒng)包括：一組n個單色光源1(用LD表示，單色光源的波長處于600～1200nm之間，此波段為“光學(xué)窗口”，穿透深度比較深)和一個攝像頭4，(其中，n的具體取值與乳腺組織樣本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)；一組單色光源1分布在乳腺組織樣本3的一側(cè)，一個攝像頭4分布在乳腺組織樣本3的另一側(cè)；其中，一組單色光源1中的每個單色光源LD1…LDn成線性排列，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，攝像頭4為CMOS或CCD，現(xiàn)有攝像頭4已能采集近紅外波段的光。該成像系統(tǒng)還包括與攝像頭4外接的計算機(jī)(圖中未示出)。參見圖3，采用不同頻率且成2倍比率關(guān)系抬高預(yù)設(shè)電平的三角波分別驅(qū)動一組單色光源1中的各個單色光源LDi，攝像頭4進(jìn)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。本發(fā)明實施例抬高預(yù)設(shè)電平后，在攝像頭4采集圖像的過程中，噪聲水平?jīng)]有發(fā)生變化，但作為驅(qū)動的三角波信號由于抬高了預(yù)設(shè)電平，在三角波信號的低電平部分，三角波信號相較于噪聲改善明顯，從而提高了在三角波信號低電平段的圖像的信噪比；公告號為CN104814721A，公告日為2015年8月5的以純凈三角波作為激勵信號的專利申請，本發(fā)明實施例顯著地提高了在三角波信號低電平段的圖像的信噪比，進(jìn)而改善了攝像頭4獲取到圖像的質(zhì)量。另外，由于抬高預(yù)設(shè)電平，噪聲水平?jīng)]有變化，在三角波信號的高電平部分，三角波信號相較于噪聲也有一定的改善，提高了在三角波信號高電平段的圖像的信噪比。進(jìn)而，由于攝像頭4獲取到的圖像(其中，攝像頭4接收到的圖像中每個像素點是每個單色光源透過乳腺組織樣本3的單色光組合)的信噪比整體增強(qiáng)，使得輸入到計算機(jī)中的單色光組合有較高的精度。其中，預(yù)設(shè)電平的取值優(yōu)選攝像頭4采集的圖像動態(tài)范圍一半以上時，信號大于等于1/2圖像動態(tài)范圍，通過攝像頭4采集到的信號的失真小、圖像質(zhì)量高。計算機(jī)對單色光組合Iij進(jìn)行分離可以得到單色光組合Iij中的各個單色光源LDi的貢獻(xiàn)，構(gòu)成各波長下的透射圖像。根據(jù)各波長下乳腺組織樣本3中正常組織、腫瘤組織等的光學(xué)特性不同，進(jìn)行乳腺組織樣本3的透射光成像測量，實現(xiàn)腫瘤的早期檢測。其中，計算機(jī)對單色光組合Iij進(jìn)行分離可以得到單色光組合Iij中的各個單色光源LDi的貢獻(xiàn)的步驟具體為：1)假設(shè)以驅(qū)動單色光源的LDj最高頻率fmax的4M倍速度對光電信號進(jìn)行采樣fs＝4M×fmax，獲取采樣信號x(m)，其中M為大于等于1的正整數(shù)；x(m)=Σi=0M-1x(4lm+i),l=0,1,2,......---(1)]]>2)計算機(jī)將分別對各個波長對應(yīng)的每個三角波周期內(nèi)的正、負(fù)半個周期內(nèi)的采樣信號進(jìn)行累加，累加結(jié)果進(jìn)行求差運(yùn)算；即，將一定時間(整數(shù)個三角波周期)內(nèi)的每個三角波的正半個周期的采樣值累加得到累加和，每個三角波的負(fù)半個周期的采樣值累加得到累加和，這兩個累加和相減。3)將上述各個波長的差值進(jìn)行k個周期或整數(shù)倍k個周期累加，其中：k=a1fmin1fn---(2)]]>式中：fmin為激勵三角波中的最低頻率；a為預(yù)設(shè)常數(shù)，取值為大于或等于1的正整數(shù)，a/fmin為下抽樣的周期；fn為所處理波長的三角波激勵頻率。對幅值為x的被采樣值，如果在一定的時間內(nèi)均勻采樣N(>＞1)點并進(jìn)行平均，得到的平均值是x‾=1NΣi=1N[xi]=1NN([x]+Δxi)=[x]+Δxi---(3)]]>其中，[x]是模數(shù)轉(zhuǎn)換器對x進(jìn)行量化，也即按四舍五入圓整得到的正整數(shù)。xi是第i點的幅值，[xi]是模數(shù)轉(zhuǎn)換器對xi進(jìn)行量化，也即按四舍五入圓整得到的正整數(shù)。(3)式表明，對一個比較“干凈”的信號采樣多次進(jìn)行平均，并不能提高其精度，所得到的平均值的誤差與單次采樣的誤差相同，為Δxi。如果對幅值為x的被采樣鋸齒波，同樣在一定的時間內(nèi)均勻采樣N(>＞1)點并進(jìn)行平均，得到的平均值是x‾=1NΣi=1N[xi]=1NΣi=1N[mi+Δxi]---(4)]]>其中，xi＝mi+Δxi，mi＝[xi]。也即mi是圓整得到正整數(shù)，而Δxi是被四舍五入后丟去的“隨機(jī)”誤差。(4)式可以進(jìn)一步利用等差級數(shù)求和公式得到：x‾=1NΣi=1Nmi+1NΣi=1NΔxi=1N12(0+[x])N+1NΣi=1NΔxi=12[x]+1NΣi=1NΔxi---(5)]]>(5)式中的前一項是量化后的值，雖然比(3)式的結(jié)果小了一半，但按照誤差理論，一個數(shù)據(jù)的精度并不因乘以一個固定非零常數(shù)而改變。但后面一項中是零均值的隨機(jī)數(shù)，相比(3)式中的要降低倍，因此，對鋸齒波或三角波激勵信號進(jìn)行過采樣后同樣可以得到提高精度的效果，且不需要另外加高頻擾動信號。本發(fā)明實施例對各器件的型號除做特殊說明的以外，其他器件的型號不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。綜上所述，由于本發(fā)明實施例相對于
背景技術(shù)：
中的申請文件，顯著地提高了在三角波信號低電平段的圖像的信噪比，且也提高了在三角波信號高電平段的圖像的信噪比，進(jìn)而提高了整個電平段的圖像信噪比，使得輸入到計算機(jī)中的單色光組合有較高的精度，進(jìn)而提高了高光譜圖成像的質(zhì)量，實現(xiàn)了對乳腺組織樣本的檢測。實施例2一種應(yīng)用于乳腺抬高預(yù)設(shè)電平三角波頻率編碼高光譜成像系統(tǒng)，參見圖1和圖2，該實施例以激光二極管作為單色光源LD1…LDn為例進(jìn)行說明。采用不同頻率且成2倍比率關(guān)系抬高預(yù)設(shè)電平的三角波分別驅(qū)動一組單色光源1中的各個激光二極管LDi，攝像頭4中每個像素點接收到每個激光二極管LDi透過乳腺組織樣本3的單色光組合Iij；計算機(jī)對單色光組合Iij進(jìn)行分離可以得到單色光組合Iij中的各個激光二極管LDi的貢獻(xiàn)，據(jù)此可以對乳腺組織樣本3進(jìn)行透射高光譜圖成像。本實施例中的計算機(jī)處理步驟均與實施例1相同，本實施例在此不再贅述。本發(fā)明實施例對各器件的型號除做特殊說明的以外，其他器件的型號不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。綜上所述，由于本發(fā)明實施例相對于
背景技術(shù)：
中的申請文件，顯著地提高了在三角波信號低電平段的圖像的信噪比，且也提高了在三角波信號高電平段的圖像的信噪比，進(jìn)而提高了整個電平段的圖像信噪比，使得輸入到計算機(jī)中的單色光組合有較高的精度，進(jìn)而提高了高光譜圖成像的質(zhì)量，實現(xiàn)了對乳腺組織樣本的檢測。實施例3一種應(yīng)用于乳腺抬高預(yù)設(shè)電平三角波頻率編碼高光譜成像系統(tǒng)，參見圖1和圖2，該實施例以單色二極管作為單色光源LD1…LDn為例進(jìn)行說明。采用不同頻率且成2倍比率關(guān)系抬高預(yù)設(shè)電平的三角波分別驅(qū)動一組單色光源1中的各個單色二極管LDi，攝像頭4中每個像素點接收到每個單色二極管LDi透過乳腺組織樣本3的單色光組合Iij；計算機(jī)對單色光組合Iij進(jìn)行分離可以得到單色光組合Iij中的各個單色二極管LDi的貢獻(xiàn)，據(jù)此可以對乳腺組織樣本3進(jìn)行透射高光譜圖成像。本實施例中的計算機(jī)處理步驟均與實施例1相同，本實施例在此不再贅述。本發(fā)明實施例對各器件的型號除做特殊說明的以外，其他器件的型號不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。綜上所述，由于本發(fā)明實施例相對于
背景技術(shù)：
中的申請文件，顯著地提高了在三角波信號低電平段的圖像的信噪比，且也提高了在三角波信號高電平段的圖像的信噪比，進(jìn)而提高了整個電平段的圖像信噪比，使得輸入到計算機(jī)中的單色光組合有較高的精度，進(jìn)而提高了高光譜圖成像的質(zhì)量，實現(xiàn)了對乳腺組織樣本的檢測。實施例4一種應(yīng)用于乳腺抬高預(yù)設(shè)電平三角波頻率編碼高光譜成像系統(tǒng)，參見圖1和圖2，該實施例以激光二極管作為單色光源LD1…LDn，手機(jī)攝像頭作為攝像頭為例進(jìn)行說明。采用不同頻率且成2倍比率關(guān)系抬高預(yù)設(shè)電平的三角波分別驅(qū)動一組單色光源1中的各個激光二極管LDi，手機(jī)攝像4中每個像素點接收到每個激光二極管LDi透過乳腺組織樣本3的單色光組合Iij；計算機(jī)對單色光組合Iij進(jìn)行分離可以得到單色光組合Iij中的各個激光二極管LDi的貢獻(xiàn)，據(jù)此可以對乳腺組織樣本3進(jìn)行透射高光譜圖成像。本實施例中的計算機(jī)處理步驟均與實施例1相同，本實施例在此不再贅述。本發(fā)明實施例對各器件的型號除做特殊說明的以外，其他器件的型號不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。綜上所述，由于本發(fā)明實施例相對于
背景技術(shù)：
中的申請文件，顯著地提高了在三角波信號低電平段的圖像的信噪比，且也提高了在三角波信號高電平段的圖像的信噪比，進(jìn)而提高了整個電平段的圖像信噪比，使得輸入到計算機(jī)中的單色光組合有較高的精度，進(jìn)而提高了高光譜圖成像的質(zhì)量，實現(xiàn)了對乳腺組織樣本的檢測。實施例5一種應(yīng)用于乳腺抬高預(yù)設(shè)電平三角波頻率編碼高光譜成像系統(tǒng)，參見圖1和圖2，該實施例以單色二極管作為單色光源LD1…LDn，手機(jī)攝像頭作為攝像頭為例進(jìn)行說明。采用不同頻率且成2倍比率關(guān)系抬高預(yù)設(shè)電平的三角波分別驅(qū)動一組單色光源1中的各個單色二極管LDi，手機(jī)攝像頭4中每個像素點接收到每個單色二極管LDi透過乳腺組織樣本3的單色光組合Iij；計算機(jī)對單色光組合Iij進(jìn)行分離可以得到單色光組合Iij中的各個激光二極管LDi的貢獻(xiàn)，據(jù)此可以對乳腺組織樣本3進(jìn)行透射高光譜圖成像。本實施例中的計算機(jī)處理步驟均與實施例1相同，本實施例在此不再贅述。本發(fā)明實施例對各器件的型號除做特殊說明的以外，其他器件的型號不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。綜上所述，由于本發(fā)明實施例相對于
背景技術(shù)：
中的申請文件，顯著地提高了在三角波信號低電平段的圖像的信噪比，且也提高了在三角波信號高電平段的圖像的信噪比，進(jìn)而提高了整個電平段的圖像信噪比，使得輸入到計算機(jī)中的單色光組合有較高的精度，進(jìn)而提高了高光譜圖成像的質(zhì)量，實現(xiàn)了對乳腺組織樣本的檢測。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解附圖只是一個優(yōu)選實施例的示意圖，上述本發(fā)明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優(yōu)劣。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3