一種面陣發(fā)射光位置三角波頻率編碼的成像光測量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及成像光測量系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種面陣發(fā)射光位置三角波頻率編碼 的成像光測量系統(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臨床使用的面陣成像光測量系統(tǒng)，其原因 在于現(xiàn)有的面陣成像光測量系統(tǒng)精度低、信息量較小，無法滿足實際應(yīng)用中的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供了 一種面陣發(fā)射光位置三角波頻率編碼的成像光測量系統(tǒng)，本發(fā)明實 現(xiàn)了高速度、大信息的成像光的高精度測量，滿足了實際應(yīng)用中的需要，詳見下文描述：
[0004] 一種面陣發(fā)射光位置三角波頻率編碼的成像光測量系統(tǒng)，所述成像光測量系統(tǒng)包 括：一組nXn個單色光源、一個光敏器件，以及與光敏器件外接的計算機，
[0005] 在樣品的一側(cè)成均勻分布一組nXn個單色光源，對側(cè)對應(yīng)單色光源的正中位置 放置光敏器件；
[0006] 采用不同頻率且成2倍比率關(guān)系的三角波分別驅(qū)動一組單色光源中的各個單色 光源，單色光源和光敏器件同步地進行兩個方向的掃描，每移動一個預(yù)設(shè)距離計算機采集 一次光敏器件檢測到的光電信號；
[0007] 計算機對光電信號進行解調(diào)分離得到各個單色光源對光敏器件的貢獻(xiàn)，據(jù)此對樣 品進行高精度圖像重建。
[0008] 所述單色光源呈正方形均勻分布。
[0009] 所述單色光源為激光二極管，所述光敏器件為光敏二極管。
[0010] 另一實施例，所述單色光源為單色二極管，所述光敏器件為光敏二極管。
[0011] 另一實施例，所述單色光源為單色濾波片對白光濾波后得到的單色光，所述光敏 器件為光敏二極管。
[0012] 另一實施例，所述單色光源為激光二極管，所述光敏器件為光電倍增管。
[0013] 另一實施例，所述單色光源為單色二極管，所述光敏器件為光電倍增管。
[0014] 另一實施例，所述單色光源為單色濾波片對白光濾波后得到的單色光，所述光敏 器件為光電倍增管。
[0015] 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)系的 三角波驅(qū)動單色光源，對光敏器件檢測到的光電信號進行分離可以得到各個單色光源對光 敏器件的貢獻(xiàn)，據(jù)此對樣品進行高精度圖像重建。本發(fā)明實現(xiàn)了高速度、大信息的成像光的 高精度測量，且具有結(jié)構(gòu)和電路簡單、器件和工藝要求低、調(diào)試容易、可靠性高等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0016] 圖1為一種面陣發(fā)射光位置三角波頻率編碼的成像光測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖2為本發(fā)明提供的單色光源、樣品和光敏器件相對位置示意圖；
[0018] 圖3為三角波激勵信號示意圖。
[0019] 附圖中，各標(biāo)號所代表的部件列表如下：
[0020] 1 : 一組單色光源；2 :樣品；
[0021] 3:-組光敏器件。
【具體實施方式】
[0022] 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(xì)描述。
[0023] 實施例1
[0024] -種面陣發(fā)射光位置三角波頻率編碼的成像光測量系統(tǒng)，參見圖1、圖2和圖3,所 述成像光測量系統(tǒng)包括：一組nXn個單色光源I (UV·· LDn)和一個光敏器件3 (TO)，η彡3 且為奇數(shù)（其中，η為奇數(shù)，則最中間的光源或光敏器件可作為中線，便于對準(zhǔn)排布，其中，η 的具體取值與樣品2的橫截面積相關(guān)，本發(fā)明實施例對此不做限制）。即在樣品的一側(cè)成均 勻分布一組預(yù)設(shè)波長的ηΧη個單色光源，對側(cè)對應(yīng)單色光源的正中位置放置光敏器件Η)。
[0025] 其中，優(yōu)選單色光源LD1-LDn呈正方形均勻分布；該成像光測量系統(tǒng)還包括與光 敏器件3外接的計算機（圖中未示出）。
[0026] 采用不同頻率且成2倍比率關(guān)系的三角波分別驅(qū)動一組單色光源1中的各個單色 光源LD u，單色光源LD1,和光敏器件ro可以同步地進行兩個方向的掃描，光敏器件ro每移 動一個預(yù)設(shè)距離計算機采集一次光敏器件ro檢測到的光電信號I，計算機對光電信號I進 行分離可以得到各個單色光源LD 1,對該光敏器件的貢獻(xiàn)I U，據(jù)此可以對樣品2進行高精度 圖像重建。
[0027] 即，根據(jù)每個正對單色光源的光敏器件接收到的光強，反投影重建獲得樣品2的 透射圖像，而其他位置的光敏器件獲得該波長的信息作為輔助，強化圖像信息。根據(jù)圖像分 析樣品2中的組織信息，確定樣品組織的散射程度信息。
[0028] 其中，計算機對光電信號I進行解調(diào)分離可以得到各個單色光源LDu對該光敏器 件的貢獻(xiàn)I,，據(jù)此可以對樣品2進行高精度圖像重建的步驟具體為：
[0029] 1)假設(shè)以驅(qū)動單色光源的LD,最高頻率f _ (在上述情況下f_= f J的4M倍速 度對光電信號進行采樣fs= 4MX f _，獲取采樣信號X (m)，其中M為大于等于1的正整數(shù)；
[0030]
(1)
[0031] 2)計算機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 信號進行累加，累加結(jié)果進行求差運算；
[0032] 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
[0033] 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。
[0034] 3)將上述各個波長的差值進行k個周期或整數(shù)倍k個周期累加，即可得到每個波 長的光譜值。其中： LlN 丄UOldbbA I ^ <V〇 JM
[0035]
.(2:)
[0036] 式中：f_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/f_為下抽樣的周期；f n為所處理波長的三角波激勵頻率。
[0037] 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)點并進行平均，得 到的平均值是
[0038] C3)
[0039] 其中，[X]是模數(shù)轉(zhuǎn)換器對X進行量化，也即按四舍五入圓整得到的正整數(shù)，\是 第i點的幅值，[X 1]是模數(shù)轉(zhuǎn)換器對^進行量化，也即按四舍五入圓整得到的正整數(shù)。
[0040] (3)式表明，對一個比較"干凈"的信號采樣多次進行平均，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A Χι。
[0041] 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)點并進行 平均，得到的平均值是
[0042] (4>
[0043] 其中，Xi= m i+Δ Xi，IHi= [X i]。也即IIii是圓整得到正整數(shù)，而Δ X i是被四舍五入 后丟去的"隨機"誤差。
[0044] (4)式可以進一步利用等差級數(shù)求和公式得到：
[0045] (5)
[0046] (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 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。
[0047] 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。
[0048] 實施例2
[0049] -種面陣發(fā)射光位置三角波頻率編碼的成像光測量系統(tǒng)，參見圖1、圖2和圖3,該 實施例以激光二極管作為單色光源UV·· LDn，光敏二極管作為光敏器件ro為例進行說明。
[0050] 采用不同頻率且成2倍比率關(guān)系的三角波分別驅(qū)動一組單色光源1中的各個激光 二極