线阵CCD抬高预设电平三角波频率编码激励的成像系统技术方案

本发明专利技术公开了一种线阵CCD抬高预设电平三角波频率编码激励的成像系统，所述成像系统包括：采用不同频率且成2倍比率关系的抬高预设电平三角波分别驱动一组单色光源中的各个单色光源，线阵CCD中第i个像素接收到单色光源中每个光源透过样品的单色光组合；在线阵CCD采集图像的过程中，噪声水平没有发生变化，但作为驱动的三角波信号由于抬高了预设电平，在三角波信号的低电平部分，三角波信号相较于噪声改善明显，从而提高了在三角波信号低电平段，线阵CCD获取到图像的信噪比，进而提高了输入到计算机中的单色光组合的精度；计算机对单色光组合进行解调分离得到各个单色光源对单色光组合的贡献，据此可以对样品进行成像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及成像测量系统领域，尤其涉及一种线阵CCD抬高预设电平三角波频率编码激励的成像系统。
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临床使用的成像光测量系统，其原因在于现有的成像光测量系统精度低、信息量较小，无法满足实际应用中的需要。为了提高图像测量质量，现有技术中的公告号为CN105158211A，公告日为2015年12月16的专利申请利用三角波作为激励信号来提高成像质量。专利技术人在实现本专利技术的过程中，发现上述现有技术中至少存在以下缺点和不足：由于现有的成像系统无一例外地均采用模数转换器，模数转换器在靠近输入极限(最大或最小幅值)时存在显著的非线性，特别是输入模数转换器的模拟信号电平越低，得到的数字转换结果的不确定度越大。因此，采用纯净三角波作为激励信号时，在三角波的低电平部分得到的数字信号的信噪比就很低，从而影响了图像的总体信噪比。
技术实现思路
为改进现有技术的不足，本专利技术提供了一种线阵CCD抬高预设电平三角波频率编码激励的成像系统，本专利技术实现了高速度、大信息的成像光的高精度测量，满足了实际应用中的需要，详见下文描述：一种线阵CCD抬高预设电平三角波频率编码激励的成像系统，所述成像系统包括：在样品的一侧成均匀分布一组预设波长的n个单色光源，对侧对应单色光源设置线阵CCD；以及与线阵CCD外接的计算机，采用不同频率且成2倍比率关系的抬高预设电平三角波分别驱动一组单色光源中的各个单色光源，线阵CCD中第i个像素接收到单色光源中每个光源透过样品的单色光组合；在线阵CCD采集图像的过程中，噪声水平没有发生变化，但作为驱动的三角波信号由于抬高了预设电平，在三角波信号的低电平部分，三角波信号相较于噪声改善明显，从而提高了在三角波信号低电平段，线阵CCD获取到图像的信噪比，进而提高了输入到计算机中的单色光组合的精度；计算机对单色光组合进行解调分离得到各个单色光源对单色光组合的贡献，据此可以对样品进行成像。其中，作为驱动的三角波信号由于抬高了预设电平，在三角波信号的高电平部分，提高了线阵CCD获取到图像的信噪比。其中，预设电平的取值为线阵CCD采集的图像动态范围一半以上最佳。其中，所述单色光源呈正方形均匀分布。其中，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。另一实施例，所述单色光源为单色滤波片对白光滤波后的单色光。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且成2倍比率关系的抬高预设电平三角波驱动单色光源，对线阵CCD检测到的单色光组合进行解调分离可以得到各个单色光源对线阵CCD的贡献，据此对样品进行高精度图像重建。相较于
技术介绍
中的公告号为CN105158211A，公告日为2015年12月16的专利申请，本专利技术显著地提高了在三角波信号低电平段的图像的信噪比，改善了线阵CCD获取到图像的质量；进而提高了输入到计算机中的单色光组合的精度，计算机对单色光组合进行解调分离可以得到各个单色光源对单色光组合的贡献，据此可以对样品进行成像。本专利技术实现了高速度、大信息的高精度测量，且具有结构和电路简单、器件和工艺要求低、调试容易、可靠性高等优点。附图说明图1为本专利技术提供的线阵CCD抬高预设电平三角波频率编码激励的成像系统的结构示意图；图2为本专利技术提供的单色光源、样品和线阵CCD相对位置示意图；图3为本专利技术提供的不同频率且成2倍比率关系的抬高预设电平的三角波激励信号的示意图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：1：单色光源；2：样品；3：线阵CCD。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1一种线阵CCD抬高预设电平三角波频率编码激励的成像系统，参见图1、图2和图3，所述成像系统包括：一组n个单色光源1(用LD表示)和一个线阵CCD3，n≥3且为奇数(n为奇数，则最中间的光源或光敏器件可作为中线，便于对准排布，其中，n的具体取值与样品2的横截面积相关，本专利技术实施例对此不做限制)。即在样品2的一侧成均匀分布一组预设波长的n个单色光源1，对侧对应单色光源1设置线阵CCD3，单色光源1和线阵CCD3紧贴样品2安装。其中，该成像系统还包括与线阵CCD3外接的计算机(图中未示出)。采用不同频率且成2倍比率关系的抬高预设电平三角波分别驱动一组单色光源1中的各个单色光源LDj，线阵CCD3中第i个像素接收到单色光源1中每个光源透过样品2的单色光组合Ii。本专利技术实施例抬高预设电平后，在线阵CCD3采集图像的过程中，噪声水平没有发生变化，但作为驱动的三角波信号由于抬高了预设电平，在三角波信号的低电平部分，三角波信号相较于噪声改善明显，从而提高了在三角波信号低电平段的图像的信噪比；相较于
技术介绍
中的公告号为CN105158211A，公告日为2015年12月16以纯净三角波作为激励信号的专利申请，本专利技术实施例显著地提高了在三角波信号低电平段的图像的信噪比，进而改善了线阵CCD3获取到图像的质量。另外，由于抬高预设电平，噪声水平没有变化，在三角波信号的高电平部分，三角波信号相较于噪声也有一定的改善，提高了在三角波信号高电平段的图像的信噪比。进而，由于线阵CCD3获取到的图像(其中，线阵CCD3接收到的图像中每个像素点是每个单色光源透过样品2的单色光组合)的信噪比整体增强，使得输入到计算机中的单色光组合有较高的精度。其中，预设电平的取值优选线阵CCD3采集的图像动态范围一半以上时，信号大于等于1/2图像动态范围，通过线阵CCD3采集到的信号的失真小、图像质量高。计算机对单色光组合Ii进行解调分离可以得到各个单色光源LDj对单色光组合Ii的贡献，据此可以对样品2进行成像。即，根据线阵CCD3中每个像素i接收到的光强，反投影重建获得样品2的透射图像，根据图像分析样品2中的组织信息，确定样品组织的散射程度信息。该具体操作为本领域成熟的技术，本专利技术实施例对此不作赘述。其中，计算机对单色光组合Ilm进行解调分离可以得到单色光组合Ilm中的各个单色光源的贡献的步骤具体为：1)假设以驱动单色光源的最高频率fmax的4M倍速度对光电信号进行采样fs＝4M×fmax，获取采样信号x(m)，其中M为大于等于1的正整数；2)计算机将分别对各个波长对应的每个三角波周期内的正、负半个周期内的采样信号进行累加，累加结果进行求差运算；即，将一定时间(整数个三角波周期)内的每个三角波的正半个周期的采样值累加得到累加和，每个三角波的负半个周期的采样值累加得到累加和，这两个累加和相减。3)将上述各个波长的差值进行k个周期或整数倍k个周期累加，其中：式中：fmin为激励三角波中的最低频率；a为预设常数，取值为大于或等于1的正整数，a/fmin为下抽样的周期；fn为所处理波长的三角波激励频率。对幅值为x的被采样值，如果在一定的时间内均匀采样N(>>1)点并进行平均，得到的平均值是其中，[x]是模数转换器对x进行量化，也即按四舍五入圆整得到的正整数。xi是第i点的幅值，[xi]是模数转换器对xi进行量化，也即按四舍五入圆整得到的正整数。(3)式表明，对一个比较“干净”的信号采样多次进行平均，并不能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种线阵CCD抬高预设电平三角波频率编码激励的成像系统，所述成像系统包括：在样品的一侧成均匀分布一组预设波长的n个单色光源，对侧对应单色光源设置线阵CCD；以及与线阵CCD外接的计算机，其特征在于，采用不同频率且成2倍比率关系的抬高预设电平三角波分别驱动一组单色光源中的各个单色光源，线阵CCD中第i个像素接收到单色光源中每个光源透过样品的单色光组合；在线阵CCD采集图像的过程中，噪声水平没有发生变化，但作为驱动的三角波信号由于抬高了预设电平，在三角波信号的低电平部分，三角波信号相较于噪声改善明显，从而提高了在三角波信号低电平段，线阵CCD获取到图像的信噪比，进而提高了输入到计算机中的单色光组合的精度；计算机对单色光组合进行解调分离得到各个单色光源对单色光组合的贡献，据此可以对样品进行成像。

【技术特征摘要】
1.一种线阵CCD抬高预设电平三角波频率编码激励的成像系统，所述成像系统包括：在样品的一侧成均匀分布一组预设波长的n个单色光源，对侧对应单色光源设置线阵CCD；以及与线阵CCD外接的计算机，其特征在于，采用不同频率且成2倍比率关系的抬高预设电平三角波分别驱动一组单色光源中的各个单色光源，线阵CCD中第i个像素接收到单色光源中每个光源透过样品的单色光组合；在线阵CCD采集图像的过程中，噪声水平没有发生变化，但作为驱动的三角波信号由于抬高了预设电平，在三角波信号的低电平部分，三角波信号相较于噪声改善明显，从而提高了在三角波信号低电平段，线阵CCD获取到图像的信噪比，进而提高了输入到计算机中的单色光组合的精度；计算机对单色光组合进行解调分离得到各个单色光源对单色光组合的贡献，据此可以对样品进行成像。2.根据权利要求1所述的一种线阵CCD抬高预设电平三角波频率编码激励的成像系统，其特征...

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