应用于乳腺的正交三角波频率编码高光谱图成像测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种应用于乳腺的正交三角波频率编码高光谱图成像测量系统，一组单色光源分布在乳腺组织的一侧，摄像头分布在乳腺组织的另一侧；一组单色光源中的各个单色光源密集排列在一个所设半球面上，采用透镜汇聚成一束光，构成光源；一个摄像头构成光源接收器件；采用不同频率的正交三角波分别驱动一组单色光源中的各个单色光源，摄像头接收到的图像中每个像素点为每个单色光源透过乳腺组织的单色光组合；计算机对单色光组合进行分离得到单色光组合中的各个单色光源的贡献，据此实现对乳腺的透射高光谱图成像。本发明专利技术实现了高速度、大信息的乳腺透射高光谱图成像的高精度测量，且本发明专利技术装置具有成本低、应用方便等优点，适宜于经常性家庭自检。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及成像测量系统领域，尤其涉及一种应用于乳腺的正交三角波频率编码 高光谱图成像测量系统。
技术介绍
现有技术中通过光对物体内部进行成像，特别是对人体内部进行成像，具有无损 无创无辐射的突出优点，但至今尚未有能够进入家庭使用的乳腺透射成像光测量系统用于 经常性的肿瘤自检，其原因在于现有乳腺成像测量系统的成本高、运算复杂、精度有限，无 法满足实际应用中的乳腺自检需要。
技术实现思路
本专利技术提供了一种应用于乳腺的正交三角波频率编码高光谱图成像测量系统，本 专利技术实现了高速度、大信息的乳腺透射光成像的高精度测量，满足了实际应用中的需要，详 见下文描述： 一种应用于乳腺的正交三角波频率编码高光谱图成像测量系统，所述成像测量系 统包括：一组单色光源、一个摄像头，以及与摄像头外接的计算机，一组单色光源分布在乳 腺组织的一侧，摄像头分布在乳腺组织的另一侧； 其中，一组单色光源中的各个单色光源密集排列在一个所设半球面上，采用透镜 汇聚成一束光，构成光源；一个摄像头构成光源接收器件； 采用不同频率的正交三角波分别驱动一组单色光源中的各个单色光源，摄像头接 收到的图像中每个像素点是每个单色光源透过乳腺的单色光组合； 计算机对单色光组合进行分离得到单色光组合中的各个单色光源的贡献，据此实 现对乳腺的透射高光谱图成像。 其中，所述单色光源、所述摄像头在乳腺组织样本两面对称设置。 所述计算机对单色光组合进行分离得到单色光组合中的各个单色光源的贡献，据 此实现对乳腺的透射高光谱图成像的操作具体为： 以4种波长的发光二极管进行说明，A1和A2波长的发光二极管驱动正交三角 波频率为2倍f，X3和X4波长的发光二极管驱动正交三角波频率为1倍f，相同驱动频 率正交三角波的相位相差90; 摄像头采样频率为fs，且fs= 2f，在A1驱动信号由低变高的过程中采样； 以顺序每8个数字信号为一组进行运算，分别得到4/3倍的波长X1、X2的光信 号，2倍的波长X3、X4的光信号。 所述单色光源为激光二极管。 另一实施例，所述单色光源为单色二极管。 进一步地，所述摄像头为手机摄像头。 本专利技术提供的技术方案的有益效果是：本专利技术采用不同频率的正交三角波驱动单 色光源，对摄像头检测到的光电信号进行分离可以得到单色光组合中的各个单色光源的贡 献，进而实现对乳腺组织样本的成像，本专利技术实现了高速度、大信息的线阵成像光的高精度 测量，且本系统具有成本低、应用方便等优点，适宜于家庭自检。【附图说明】 图1为一种应用于乳腺的正交三角波频率编码高光谱图成像测量系统的结构示 意图； 图2为本专利技术提供的单色光源、乳腺组织样本和摄像头相对位置示意图； 图3为采用不同频率的正交三角波分别驱动各个单色光源的示意图。 附图中，各标号所代表的部件列表如下： 1 : 一组单色光源；2 :透镜； 3 :乳腺组织样本；4 :摄像头。【具体实施方式】 为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术实施方式作进一步 地详细描述。 实施例1 -种应用于乳腺的正交三角波频率编码高光谱图成像测量系统，参见图1和图2， 成像测量系统包括：一组n个单色光源1 (用LD表示）和一个摄像头4 (CMOS或CCD，已能 采集近红外波段的光），单色光源1的波长处于600~1200nm之间，此波段为"光学窗口"， 穿透深度比较深。一组单色光源1分布在乳腺组织样本3的一侧，摄像头4分布在乳腺组 织样本3的另一侧。n的具体取值与乳腺样本3对不同波长的敏感程度相关，本专利技术实施例 对此不做限制； 其中，一组单色光源1中的各个单色光源LD1-LDn密集排列在一个所设半球面上， 采用透镜2汇聚成一束光，构成线阵光源；摄像头4构成多波长光源接收器件。该成像测量 系统还包括与摄像头4外接的计算机（图中未示出）。 参见图3,采用不同频率的正交三角波分别驱动一组单色光源1中的各个单色光 源LDi,摄像头4进行采集，采集到的图像中，每个像素点为每个单色光源LDi透过乳腺组织 样本3的单色光组合Iij;计算机对单色光组合I^进行分离可以得到单色光组合Iu中的各 个单色光源LDi的贡献，构成各波长下的透射图像。根据各波长下乳腺组织中正常组织、月中 瘤组织等的光学特性不同，进行乳腺的透射光成像测量，实现肿瘤的早期检测。 其中，计算机对单色光组合、进行分离可以得到单色光组合I^中的各个单色光 源LDi的贡献的步骤具体为： 为简便说明起见，以4种波长的发光二极管2为例进行说明，假定XI(Dl发光二 极管）和X2 (D2发光二极管）波长的发光二极管2驱动正交三角波频率为2倍f，A3 (D3 发光二极管）和X4 (D4发光二极管）波长的发光二极管2驱动正交三角波频率分别为1 倍f，而且A1、A2波长的发光二极管2的驱动正交三角波频率相同但相位相差90°，入3、 入4波长的发光二极管2的驱动正交三角波频率相同但相位相差90°。 假定摄像头4采样频率为fs，且fs= 2f，并保证在A1驱动信号由低变高的过程 中采样。 数字信号序列辟可以表示为： D\=Dfl+Dt2+Df+DfA+Df ⑴ 其中，、W3和W4:分别为波长人1、人2、人3和人4的电压信号，Df 为低频信号，包括：背景光、摄像头4的本底噪声。 假定采样频率fs远高于调制正交三角波信号和背景光的变化频率，在最低驱动信 号频率的一个周期可以近似认为各路正交三角波信号的幅值和背景光信号的幅值不变。以 最前8个采样值为例：【主权项】1. 一种应用于乳腺的正交三角波频率编码高光谱图成像测量系统，所述成像测量系统 包括：一组单色光源、一个摄像头，以及与摄像头外接的计算机，其特征在于，一组单色光源 分布在乳腺组织的一侧，摄像头分布在乳腺组织的另一侧； 其中，一组单色光源中的各个单色光源密集排列在一个所设半球面上，采用透镜汇聚 成一束光，构成光源；一个摄像头构成光源接收器件； 采用不同频率的正交三角波分别驱动一组单色光源中的各个单色光源，摄像头接收到 的图像中每个像素点是每个单色光源透过乳腺的单色光组合； 计算机对单色光组合进行分离得到单色光组合中的各个单色光源的贡献，据此实现对 乳腺的透射高光谱图成像。2. 根据权利要求1所述的一种应用于乳腺的正交三角波频率编码高光谱图成像测量 系统，其特征在于，所述单色光源、所述摄像头在乳腺组织样本两面对称设置。3. 根据权利要求1所述的一种应用于乳腺的正交三角波频率编码高光谱图成像测量 系统，其特征在于，所述计算机对单色光组合进行分离得到单色光组合中的各个单色光源 的贡献，据此实现对乳腺的透射高光谱图成像的操作具体为： 以4种波长的发光二极管进行说明，Xl和X2波长的发光二极管驱动正交三角波频 率为2倍f，A3和A4波长的发光二极管驱动正交三角波频率为1倍f，相同驱动频率正 交三角波的相位相差90 ; 摄像头采样频率为fs，且fs= 2f，在X 1驱动信号由低变高的过程中采样； 以顺序每8个数字信号为一组进行运算，分别得到4/3倍的波长XI、X 2的光信号，2 倍的波长X 3、A 4的光信号。4. 根据权利要求1所述的一种应用于乳腺的正交三角波频率编码高光谱图成像测量 系统，其特征在于，所述单色光源为激光二极管。5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于乳腺的正交三角波频率编码高光谱图成像测量系统，所述成像测量系统包括：一组单色光源、一个摄像头，以及与摄像头外接的计算机，其特征在于，一组单色光源分布在乳腺组织的一侧，摄像头分布在乳腺组织的另一侧；其中，一组单色光源中的各个单色光源密集排列在一个所设半球面上，采用透镜汇聚成一束光，构成光源；一个摄像头构成光源接收器件；采用不同频率的正交三角波分别驱动一组单色光源中的各个单色光源，摄像头接收到的图像中每个像素点是每个单色光源透过乳腺的单色光组合；计算机对单色光组合进行分离得到单色光组合中的各个单色光源的贡献，据此实现对乳腺的透射高光谱图成像。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李刚，杨雪，张启蕊，林凌，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12