應(yīng)用于乳腺的正交三角波頻率編碼高光譜圖成像測(cè)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(cè)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(cè)量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)光對(duì)物體內(nèi)部進(jìn)行成像，特別是對(duì)人體內(nèi)部進(jìn)行成像，具有無(wú)損 無(wú)創(chuàng)無(wú)輻射的突出優(yōu)點(diǎn)，但至今尚未有能夠進(jìn)入家庭使用的乳腺透射成像光測(cè)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(cè)量系統(tǒng)的成本高、運(yùn)算復(fù)雜、精度有限，無(wú) 法滿足實(shí)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(cè)量系統(tǒng)，本 發(fā)明實(shí)現(xiàn)了高速度、大信息的乳腺透射光成像的高精度測(cè)量，滿足了實(shí)際應(yīng)用中的需要，詳 見(jiàn)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(cè)量系統(tǒng)，所述成像測(cè)量系 統(tǒng)包括：一組單色光源、一個(gè)攝像頭，以及與攝像頭外接的計(jì)算機(jī)，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(gè)單色光源密集排列在一個(gè)所設(shè)半球面上，采用透鏡 匯聚成一束光，構(gòu)成光源；一個(gè)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(dòng)一組單色光源中的各個(gè)單色光源，攝像頭接 收到的圖像中每個(gè)像素點(diǎn)是每個(gè)單色光源透過(guò)乳腺的單色光組合；
[0007] 計(jì)算機(jī)對(duì)單色光組合進(jìn)行分離得到單色光組合中的各個(gè)單色光源的貢獻(xiàn)，據(jù)此實(shí) 現(xiàn)對(duì)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(duì)稱設(shè)置。
[0009] 所述計(jì)算機(jī)對(duì)單色光組合進(jìn)行分離得到單色光組合中的各個(gè)單色光源的貢獻(xiàn)，據(jù) 此實(shí)現(xiàn)對(duì)乳腺的透射高光譜圖成像的操作具體為：
[0010] 以4種波長(zhǎng)的發(fā)光二極管進(jìn)行說(shuō)明，A1和A2波長(zhǎng)的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)正交三角 波頻率為2倍f，X3和X4波長(zhǎng)的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)正交三角波頻率為1倍f，相同驅(qū)動(dòng)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(dòng)信號(hào)由低變高的過(guò)程中采樣；
[0012] 以順序每8個(gè)數(shù)字信號(hào)為一組進(jìn)行運(yùn)算，分別得到4/3倍的波長(zhǎng)X1、X2的光信 號(hào)，2倍的波長(zhǎng)X3、X4的光信號(hào)。
[0013] 所述單色光源為激光二極管。
[0014] 另一實(shí)施例，所述單色光源為單色二極管。
[0015] 進(jìn)一步地，所述攝像頭為手機(jī)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(dòng)單 色光源，對(duì)攝像頭檢測(cè)到的光電信號(hào)進(jìn)行分離可以得到單色光組合中的各個(gè)單色光源的貢 獻(xiàn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)乳腺組織樣本的成像，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了高速度、大信息的線陣成像光的高精度 測(cè)量，且本系統(tǒng)具有成本低、應(yīng)用方便等優(yōu)點(diǎn)，適宜于家庭自檢。
【附圖說(shuō)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(cè)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(duì)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(dòng)各個(gè)單色光源的示意圖。
[0020] 附圖中，各標(biāo)號(hào)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(shí)施方式】
[0023] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步 地詳細(xì)描述。
[0024] 實(shí)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(cè)量系統(tǒng)，參見(jiàn)圖1和圖2， 成像測(cè)量系統(tǒng)包括：一組n個(gè)單色光源1 (用LD表示）和一個(gè)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(zhǎng)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(duì)不同波長(zhǎng)的敏感程度相關(guān)，本發(fā)明實(shí)施例 對(duì)此不做限制；
[0026] 其中，一組單色光源1中的各個(gè)單色光源LD1-LDn密集排列在一個(gè)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(zhǎng)光源接收器件。該成像測(cè)量 系統(tǒng)還包括與攝像頭4外接的計(jì)算機(jī)（圖中未示出）。
[0027] 參見(jiàn)圖3,采用不同頻率的正交三角波分別驅(qū)動(dòng)一組單色光源1中的各個(gè)單色光 源LDi,攝像頭4進(jìn)行采集，采集到的圖像中，每個(gè)像素點(diǎn)為每個(gè)單色光源LDi透過(guò)乳腺組織 樣本3的單色光組合Iij;計(jì)算機(jī)對(duì)單色光組合I^進(jìn)行分離可以得到單色光組合Iu中的各 個(gè)單色光源LDi的貢獻(xiàn)，構(gòu)成各波長(zhǎng)下的透射圖像。根據(jù)各波長(zhǎng)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(jìn)行乳腺的透射光成像測(cè)量，實(shí)現(xiàn)腫瘤的早期檢測(cè)。
[0028] 其中，計(jì)算機(jī)對(duì)單色光組合、進(jìn)行分離可以得到單色光組合I^中的各個(gè)單色光 源LDi的貢獻(xiàn)的步驟具體為：
[0029] 為簡(jiǎn)便說(shuō)明起見(jiàn)，以4種波長(zhǎng)的發(fā)光二極管2為例進(jìn)行說(shuō)明，假定XI(Dl發(fā)光二 極管）和X2 (D2發(fā)光二極管）波長(zhǎng)的發(fā)光二極管2驅(qū)動(dòng)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(zhǎng)的發(fā)光二極管2驅(qū)動(dòng)正交三角波頻率分別為1 倍f，而且A1、A2波長(zhǎng)的發(fā)光二極管2的驅(qū)動(dòng)正交三角波頻率相同但相位相差90°，入3、 入4波長(zhǎng)的發(fā)光二極管2的驅(qū)動(dòng)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(dòng)信號(hào)由低變高的過(guò)程 中采樣。
[0031] 數(shù)字信號(hào)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(zhǎng)人1、人2、人3和人4的電壓信號(hào)，Df 為低頻信號(hào)，包括：背景光、攝像頭4的本底噪聲。
[0034] 假定采樣頻率fs遠(yuǎn)高于調(diào)制正交三角波信號(hào)和背景光的變化頻率，在最低驅(qū)動(dòng)信 號(hào)頻率的一個(gè)周期可以近似認(rèn)為各路正交三角波信號(hào)的幅值和背景光信號(hào)的幅值不變。以 最前8個(gè)采樣值為例：
【主權(quán)項(xiàng)】
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(cè)量系統(tǒng)，所述成像測(cè)量系統(tǒng) 包括：一組單色光源、一個(gè)攝像頭，以及與攝像頭外接的計(jì)算機(jī)，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(gè)單色光源密集排列在一個(gè)所設(shè)半球面上，采用透鏡匯聚 成一束光，構(gòu)成光源；一個(gè)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(dòng)一組單色光源中的各個(gè)單色光源，攝像頭接收到 的圖像中每個(gè)像素點(diǎn)是每個(gè)單色光源透過(guò)乳腺的單色光組合； 計(jì)算機(jī)對(duì)單色光組合進(jìn)行分離得到單色光組合中的各個(gè)單色光源的貢獻(xiàn)，據(jù)此實(shí)現(xiàn)對(duì) 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(cè)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(duì)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(cè)量 系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)對(duì)單色光組合進(jìn)行分離得到單色光組合中的各個(gè)單色光源 的貢獻(xiàn)，據(jù)此實(shí)現(xiàn)對(duì)乳腺的透射高光譜圖成像的操作具體為： 以4種波長(zhǎng)的發(fā)光二極管進(jìn)行說(shuō)明，Xl和X2波長(zhǎng)的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)正交三角波頻 率為2倍f，A3和A4波長(zhǎng)的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)正交三角波頻率為1倍f，相同驅(qū)動(dòng)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(dòng)信號(hào)由低變高的過(guò)程中采樣； 以順序每8個(gè)數(shù)字信號(hào)為一組進(jìn)行運(yùn)算，分別得到4/3倍的波長(zhǎng)XI、X 2的光信號(hào)，2 倍的波長(zhǎng)X 3、A 4的光信號(hào)。
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(cè)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(cè) 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(cè) 量系統(tǒng)，其特征在于，所述攝像頭為手機(jī)攝像頭。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)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(cè)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(gè)單色光源密集排列在一個(gè)所設(shè)半球面上，采用透鏡匯聚成一束光，構(gòu)成光源；一個(gè)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(dòng)一組單色光源中的各個(gè)單色光源，攝像頭接收到的圖像中每個(gè)像素點(diǎn)為每個(gè)單色光源透過(guò)乳腺組織的單色光組合；計(jì)算機(jī)對(duì)單色光組合進(jìn)行分離得到單色光組合中的各個(gè)單色光源的貢獻(xiàn)，據(jù)此實(shí)現(xiàn)對(duì)乳腺的透射高光譜圖成像。本發(fā)明實(shí)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(cè)量，且本發(fā)明裝置具有成本低、應(yīng)用方便等優(yōu)點(diǎn)，適宜于經(jīng)常性家庭自檢。
【IPC分類】A61B5-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104799817
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510196490
【發(fā)明人】李剛, 楊雪, 張啟蕊, 林凌
【申請(qǐng)人】天津大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年4月23日