一种用于检测近似均匀的非透明介质中异质体的快速定位方法技术

本发明专利技术涉及一种使用光学方法快速判断近似均匀的非透明介质中是否存在异质体并确定异质体位置和大小的方法，属于光学无损检测领域，包括：使用多个检测器对光源经近似均匀的非透明被测物体后的出射光进行检测，在多个检测器获得被测物体差分光密度(ΔOD)的基础上，对差分光密度差异(ΔOD’)进行计算，并对差分光密度差异曲线的特征参数进行提取，根据所提取的特征参数判定介质中是否存在异质体以及异质体的横向和纵向位置。本发明专利技术的有益效果是：为基于光学检测近似均匀的非透明介质中异质体检测技术提供最佳光源‑探测器放置位置的辅助参考，其准确的光源‑探测器定位将有效提高光学无损检测的精度；同时，本方法可作为快速评估介质内是否含有异质体的有效辅助手段。

【技术实现步骤摘要】
一种用于检测近似均匀的非透明介质中异质体的快速定位方法
本专利技术涉及一种使用光学方法快速判断近似均匀的非透明介质中是否存在异质体并确定异质体位置的方法，属于光学无损检测领域。
技术介绍
对近似均匀的非透明被测物体中的异质体进行无创检测是光学无损检测领域的主要研究内容之一，被测物体的光学性质和光学参数可反映其生理病理状态。近年来，基于近红外光的组织成分检测方法因其快速、无创、技术简单等优势得到广泛关注，已经运用于肿瘤检测、脑功能成像和脑血肿检测等多个方面，并逐步进入临床使用。目前，用于异质体检测的方法多为基于多个光源和多个探测器的阵列方式获取含有异质体的被测物体的光强或差分光密度数据，进而反算吸收系数、散射系数和衰减系数来获取近似均匀的被测物体内的光学参数的三维分布，从而确定异质体的大小和位置。没有研究者考虑使用差分光密度差异ΔOD’这一参数，并通过差分光密度差异曲线提取特征参数进而直接得到异质体大小和位置的方法。US656407681公开了一种用计算含有异质体的均匀被测物的差分光密度确定异质体分布的方法。采用单个光源和单个探测器的成像方法，探测器获得含有近似均匀的被测物体的光学信息的差分光密度，判断该均匀介质内是否含有异质体。CN201310198484.0公开了一种用于带异质体的组织光学参数重建的快速蒙特卡罗成像方法。上述成像方法通过多个探测器阵列检测不同扫描位置下的漫反射光强分布，进而计算出异质体的位置及其光学参数。201610204224.3公开了一种光学投影断层成像中的吸收和散射系数重建方法，上述成像方法通过获取成像系统中的传输光强计算被测物体的散射系数，再利用衰减系数、散射系数与吸收系数之间的关系获得被测物体的吸收系数。在进行近似均匀的非透明介质中的异质体快速定位时，以上的成像方法固有其优点，但他们的成像方法计算量较大，成像速度较慢，不适用于实现近似均匀的非透明介质中的异质体的快速检测。
技术实现思路
本专利技术的目的是，克服现有技术存在的不足，提出一种用于检测近似均匀的非透明介质中异质体的快速定位方法。使用多个检测器对光源经近似均匀的非透明被测物体后的出射光进行检测，在多检测器获得被测物体差分光密度ΔOD的基础上，对差分光密度差异ΔOD’进行计算，并对差分光密度差异曲线的特征参数进行提取，根据所提取的特征参数判被测物体中是否存在异质体以及异质体的横向和纵向位置。本专利技术通过以下技术方案实现。一种用于检测近似均匀的非透明介质中异质体的快速定位方法，包括以下步骤：第一步：对近似均匀的非透明被测物体进行检测时，采用“一光源-多探测器”或“多光源-多探测器”的阵列方式，各个检测器依次排开或交替排开，不限于各个检测器间的距离。第二步：在多个检测器获得被测物体差分光密度ΔOD的基础上，将相邻位置检测器得到的差分光密度ΔOD相减，得到差分光密度差异ΔOD′，表示在该位置时差分光密度的变化趋势，如公式1；ΔOD′＝ΔODi+1-ΔODi，(i＝1，2，…，n-1)(1)第三步：将多探测器得到的差分光密度差异ΔOD′依次连接，得到差分光密度差异曲线；当差分光密度差异曲线为一条恒等于0或平直的直线时，说明被测物体内无异质体。当差分光密度差异曲线不为0或变化趋势明显时，说明被测物体内有异质体；第四步：采用高斯等曲线拟合的方法，提取曲线拟合的特征参数来判定被测物体是否含有异质体及其位置，具体参数包括峰值、峰值所在位置和峰宽。通过差分光密度差异曲线的峰值大小，可判定被测物体内的异质体的纵向位置；通过差分光密度差异曲线的峰值所在位置，可判定被测物体内的异质体的横向位置；通过差分光密度差异曲线的峰宽，可判定被测物体内的异质体的大小。本专利技术的有益效果是：为基于光学检测近似的均匀非透明介质中的异质体提供最佳光源-探测器放置位置的辅助参考，其准确的光源-探测器定位将有效提高光学无损检测的精度；同时本方法可作为快速评估近似均匀的非透明介质内是否含有异质体的有效辅助手段。附图说明图1是光源-探测器的位置分布图。图中o表示光源，x表示探测器。图2是无异质体时的ΔOD′曲线图。图3是有异质体时的ΔOD′曲线图。图4是本专利技术一种用于检测近似均匀的非透明介质中异质体的快速定位方法的方法流程图，包括以下步骤：S301：建立光子在近似均匀的被测物体中传输的模型；S302：多个探测器获得差分光密度差异；S303：曲线拟合提取曲线的特征参数；S304：判断是否含有异质体及其位置。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。一、计算差分光密度差异采用“一光源-多探测器”的阵列方式(见图1)，对光源经近似均匀的非透明被测物体后的出射光进行检测，在多检测器获得被测物体差分光密度ΔOD的基础上，再将相邻位置探测器得到的差分光密度进行相减，得到差分光密度差异(ΔOD′)：ΔOD′＝ΔODi+1-ΔODi，(i＝1，2，…，n-1)(4)二、通过差分光密度差异曲线判断是否含有异质体及异质体的位置1.通过计算每个位置的探测器测量到的ΔOD′值并依次连接，得到差分光密度差异曲线。2.当差分光密度差异曲线为一条恒为0或平直的直线时，说明近似均匀的非透明被测物体内无异质体(如图2)。3.当差分光密度差异曲线变化趋势明显(如图3)，说明近似均匀的非透明被测物体内有异质体。4.分析差分光密度差异曲线的变化趋势(如图3)，采用高斯曲线拟合的方法，提取曲线拟合的特征参数来判定被测物体内异质体的位置。需要的特征参数具体指的是曲线的峰值、峰值所在位置和峰宽。如图3所示，差分光密度差异曲线的峰值在0.4左右，可判定近似均匀的非透明被测物体内的异质体的纵向位置为1.0cm；差分光密度差异曲线的峰值接近于6.0cm，可判定近似均匀的非透明被测物体内的异质体的横向位置6.0cm；差分光密度差异曲线的峰宽接近于3.0cm，可判定近似均匀的非透明被测物体内的异质体的大小为3.0cm。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测近似均匀的非透明介质中异质体的快速定位方法，包括：使用多个检测器对光源经近似均匀的非透明被测物体后的出射光进行检测，在多检测器获得被测物体差分光密度ΔOD的基础上，对差分光密度差异ΔOD’进行计算，并对差分光密度差异曲线的特征参数进行提取，根据所提取的特征参数判定介质中是否存在异质体以及异质体的横向和纵向位置。其特征在于包括以下步骤：第一步：对近似均匀的非透明被测物体进行检测时，采用“一光源‑多探测器”或“多光源‑多探测器”的阵列方式，各个检测器依次排开或交替排开，不限于各个检测器间的距离。第二步：在多个检测器获得被测物体差分光密度ΔOD的基础上，将相邻位置检测器得到的差分光密度ΔOD相减，得到差分光密度差异ΔOD′，表示在该位置时差分光密度的变化趋势，如公式1；ΔOD′＝ΔODi+1‑ΔODi，(i＝1，2，...，n‑1)  (1)第三步：将多探测器得到的差分光密度差异ΔOD′依次连接，得到差分光密度差异曲线；当差分光密度差异曲线为一条恒等于0或平直的直线时，说明被测物体内无异质体。当差分光密度差异曲线不为0或趋势变化明显时，说明被测物体内有异质体；第四步：采用高斯等曲线拟合的方法，提取差分光密度差异曲线拟合的特征参数来判定被测物体是否含有异质体及其位置，具体参数包括峰值、峰值所在位置和峰宽。通过差分光密度差异曲线的峰值大小，可判定被测物体内的异质体的纵向位置；通过差分光密度差异曲线的峰值所在位置，可判定被测物体内的异质体的横向位置；通过差分光密度差异曲线的峰宽，可判定被测物体内的异质体的大小。...

【技术特征摘要】
1.一种用于检测近似均匀的非透明介质中异质体的快速定位方法，包括：使用多个检测器对光源经近似均匀的非透明被测物体后的出射光进行检测，在多检测器获得被测物体差分光密度ΔOD的基础上，对差分光密度差异ΔOD’进行计算，并对差分光密度差异曲线的特征参数进行提取，根据所提取的特征参数判定介质中是否存在异质体以及异质体的横向和纵向位置。其特征在于包括以下步骤：第一步：对近似均匀的非透明被测物体进行检测时，采用“一光源-多探测器”或“多光源-多探测器”的阵列方式，各个检测器依次排开或交替排开，不限于各个检测器间的距离。第二步：在多个检测器获得被测物体差分光密度ΔOD的基础上，将相邻位置检测器得到的差分光密度ΔOD相减，得到差分光密度差异ΔOD′，表示在该位置时差分光密度的变化趋势，如公式1；ΔOD′＝ΔODi+1-ΔODi，(i＝1，2，...，n-1)(1)第三步：将多探测器得到的差分光密度差异ΔOD′依次连接，得到差分光密度差异曲线；当差分光密度差异曲线为一条恒等于0或平直的直线时，说明被测物体内无异质体。当差分光密度差异曲线不为0或趋势变化明显时，说明被测物体内有异质体；第四步：采用高斯等曲线拟合的方法，提取差分光密度差异曲线拟合的特征参数来判定被测物体是否含有异质体及其位置，具体参数包括峰值、峰值所在位置和峰宽。通过差分光密度差异曲线的峰值大小，可判定被测物体内的异质体的纵向位置；通过差分光密度差异曲线的峰值所在位置，可判定被测物体内的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王慧泉，任丽娜，赵喆，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12