本發(fā)明涉及成像光測(cè)量裝置領(lǐng)域，尤其涉及一種抬高預(yù)設(shè)電平的正弦波頻率編碼的成像光測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中通過光對(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，具有無損無創(chuàng)無輻射的突出優(yōu)點(diǎn)，但至今尚未有能夠進(jìn)入臨床使用的面陣成像光測(cè)量系統(tǒng)，其原因在于現(xiàn)有的成像光測(cè)量裝置精度低、信息量較小，無法滿足實(shí)際應(yīng)用中的需要。

為了提高圖像測(cè)量質(zhì)量，現(xiàn)有技術(shù)中的公告號(hào)為CN 104783762 A，公告日為2015年7月22日的專利申請(qǐng)利用正弦波作為激勵(lì)信號(hào)來提高成像質(zhì)量。

發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)現(xiàn)上述現(xiàn)有技術(shù)中至少存在以下缺點(diǎn)和不足：

由于現(xiàn)有的成像系統(tǒng)無一例外地均采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器在靠近輸入極限(最大或最小幅值)時(shí)存在顯著的非線性，特別是輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬信號(hào)電平越低，得到的數(shù)字轉(zhuǎn)換結(jié)果的不確定度越大。

因此，采用純凈正弦波作為激勵(lì)信號(hào)時(shí)，在正弦波的低電平部分得到的數(shù)字信號(hào)的信噪比就很低，從而影響了圖像的總體信噪比。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種抬高預(yù)設(shè)電平的正弦波頻率編碼的成像光測(cè)量裝置，本發(fā)明通過將正弦波調(diào)整為抬高預(yù)設(shè)電平的正弦波，實(shí)現(xiàn)了高速度、大信息的高精度測(cè)量，詳見下文描述：

一種抬高預(yù)設(shè)電平的正弦波頻率編碼的成像光測(cè)量裝置，所述成像光測(cè)量裝置包括：一組單色光源中的每個(gè)單色光源、一組光敏器件中的每個(gè)光敏器件成線性均勻排列，排列間隔相同；單色光源和光敏器件同步沿垂直單色光源的線性分布方向移動(dòng)，每移動(dòng)一個(gè)預(yù)設(shè)距離對(duì)光敏器件的輸出信號(hào)進(jìn)行采樣；以及與光敏器件外接的計(jì)算機(jī)，其中，

采用不同頻率抬高預(yù)設(shè)電平正弦波分別驅(qū)動(dòng)一組單色光源中的各個(gè)單色光源，一組光敏器件中每個(gè)光敏器件接收到每個(gè)單色光源透過樣品的單色光組合；

在光敏器件采集光電信號(hào)的過程中，噪聲水平?jīng)]有發(fā)生變化，但作為驅(qū)動(dòng)的正弦波信號(hào)由于抬高了預(yù)設(shè)電平，在正弦波信號(hào)的低電平部分，正弦波信號(hào)相較于噪聲改善明顯，從而提高了在正弦波信號(hào)低電平段，光敏器件獲取到光電信號(hào)的信噪比，進(jìn)而提高了輸入到計(jì)算機(jī)中的光電信號(hào)的精度；

計(jì)算機(jī)對(duì)單色光組合進(jìn)行解調(diào)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)樣品的成像。

其中，作為驅(qū)動(dòng)的正弦波信號(hào)由于抬高了預(yù)設(shè)電平，在正弦波信號(hào)的高電平部分，提高了光敏器件獲取到光電信號(hào)的信噪比。

其中，預(yù)設(shè)電平的取值為光敏器件采集的光電信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍一半以上最佳。

其中，單色光源和光敏器件在樣品兩面對(duì)稱設(shè)置。

所述單色光源為激光二極管，所述光敏器件為光敏二極管。

另一實(shí)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。

另一實(shí)施例，所述單色光源為單色濾波片對(duì)白光濾波后單色光，所述光敏器件為光敏二極管。

另一實(shí)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。

另一實(shí)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。

另一實(shí)施例，所述單色光源為單色濾波片對(duì)白光濾波后單色光，所述光敏器件為光電倍增管。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是：本發(fā)明采用不同頻率的抬高預(yù)設(shè)電平正弦波驅(qū)動(dòng)單色光源，對(duì)光敏器件檢測(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)樣品的成像。相較于背景技術(shù)中的公告號(hào)為CN 104783762 A，公告日為2015年7月22日的專利申請(qǐng)，本發(fā)明顯著地提高了在正弦波信號(hào)低電平段的光電信號(hào)的信噪比，改善了光敏器件獲取到光電信號(hào)的質(zhì)量；進(jìn)而提高了輸入到計(jì)算機(jī)中的光電信號(hào)的精度，計(jì)算機(jī)對(duì)光電信號(hào)進(jìn)行分離可以得到各個(gè)單色光源對(duì)該光敏器件的貢獻(xiàn)，據(jù)此可以對(duì)樣品2進(jìn)行成像。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了高速度、大信息的高精度測(cè)量，且本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)和電路簡(jiǎn)單、器件和工藝要求低、調(diào)試容易、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為一種抬高預(yù)設(shè)電平的正弦波頻率編碼的成像光測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明提供的單色光源、樣品和光敏器件相對(duì)位置示意圖；

圖3為本發(fā)明提供的抬高預(yù)設(shè)電平正弦波激勵(lì)信號(hào)示意圖。

附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下：

1：一組單色光源； 2：樣品；

3：一組光敏器件。

具體實(shí)施方式

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。

實(shí)施例1

一種抬高預(yù)設(shè)電平的正弦波頻率編碼的成像光測(cè)量裝置，參見圖1和圖2，所述成像光測(cè)量裝置包括：一組n個(gè)單色光源1(LD₁…LD_n)和一組n個(gè)光敏器件3(PD₁…PD_n)(n為奇數(shù)，則最中間的光源或光敏器件可作為中線，便于對(duì)準(zhǔn)排布，其中，n的具體取值與樣品2的橫截面積相關(guān)，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不做限制)；一組單色光源1分布在樣品2的一面，一組光敏器件3分布在樣品2的另一面；

其中，一組單色光源1中的每個(gè)單色光源LD₁…LD_n、一組光敏器件3中的每個(gè)光敏器件PD₁…PD_n成線性均勻排列，排列間隔相同。該成像光測(cè)量裝置還包括與一組光敏器件3外接的計(jì)算機(jī)(圖中未示出)。

優(yōu)選單色光源1和光敏器件3在樣品兩面對(duì)稱設(shè)置，單色光源1和光敏器件3可以同步沿垂直單色光源1的線性分布方向移動(dòng)，每移動(dòng)一個(gè)預(yù)設(shè)距離對(duì)光敏器件3的輸出信號(hào)進(jìn)行采樣。

參見圖3，采用不同頻率抬高預(yù)設(shè)電平正弦波分別驅(qū)動(dòng)一組單色光源1中的各個(gè)單色光源LD_ij，一組光敏器件3中每個(gè)光敏器件PD_ij接收到每個(gè)單色光源LD_ij透過樣品2的單色光組合I_ij。

本發(fā)明實(shí)施例抬高預(yù)設(shè)電平后，在光敏器件3采集光電信號(hào)的過程中，噪聲水平?jīng)]有發(fā)生變化，但作為驅(qū)動(dòng)的正弦波信號(hào)由于抬高了預(yù)設(shè)電平，在正弦波信號(hào)的低電平部分，正弦波信號(hào)相較于噪聲改善明顯，從而提高了在正弦波信號(hào)低電平段的光電信號(hào)的信噪比；相較于背景技術(shù)中的公告號(hào)為CN 104783762 A，公告日為2015年7月22日，以純凈正弦波作為激勵(lì)信號(hào)的專利申請(qǐng)，本發(fā)明實(shí)施例顯著地提高了在正弦波信號(hào)低電平段的光電信號(hào)的信噪比，進(jìn)而改善了光敏器件3獲取到光電信號(hào)的質(zhì)量。

另外，由于抬高預(yù)設(shè)電平，噪聲水平?jīng)]有變化，在正弦波信號(hào)的高電平部分，正弦波信號(hào)相較于噪聲也有一定的改善，提高了在正弦波信號(hào)高電平段的光電信號(hào)的信噪比。

進(jìn)而，由于光敏器件3獲取到的光電信號(hào)的信噪比整體增強(qiáng)，進(jìn)而提高了輸入到計(jì)算機(jī)中的光電信號(hào)的精度，計(jì)算機(jī)對(duì)光電信號(hào)進(jìn)行分離可以得到各個(gè)單色光源對(duì)該光敏器件的貢獻(xiàn)。

其中，預(yù)設(shè)電平的取值優(yōu)選光敏器件3采集的光電信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍一半以上時(shí)，信號(hào)大于等于1/2動(dòng)態(tài)范圍，通過光敏器件3采集到的光電信號(hào)失真小、質(zhì)量高。

計(jì)算機(jī)對(duì)單色光組合I_ij進(jìn)行解調(diào)分離可以得到單色光組合I_ij中的各個(gè)單色光源LD_ij的貢獻(xiàn)，據(jù)此可以對(duì)樣品2進(jìn)行成像。

即，根據(jù)每個(gè)正對(duì)單色光源的光敏器件接收到的光強(qiáng)，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(zhǎng)的信息作為輔助，強(qiáng)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。

本發(fā)明實(shí)施例對(duì)各器件的型號(hào)除做特殊說明的以外，其他器件的型號(hào)不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

綜上所述，由于本發(fā)明實(shí)施例相對(duì)于背景技術(shù)中的申請(qǐng)文件，顯著地提高了正弦波低電平段的光電信號(hào)的信噪比，且也提高了在正弦波信號(hào)高電平段的光電信號(hào)的信噪比，進(jìn)而提高了整個(gè)電平段的光電信號(hào)信噪比，使得輸入到計(jì)算機(jī)中的光電信號(hào)有較高的精度，據(jù)此可以對(duì)樣品2進(jìn)行成像，確定樣品組織的散射程度信息。

實(shí)施例2

一種抬高預(yù)設(shè)電平的正弦波頻率編碼的成像光測(cè)量裝置，參見圖1和圖2，該實(shí)施例以激光二極管作為單色光源LD₁…LD_n，光敏二極管作為光敏器件PD₁…PD_n為例進(jìn)行說明。

采用不同頻率抬高預(yù)設(shè)電平正弦波分別驅(qū)動(dòng)一組單色光源1中的各個(gè)激光二極管LD_ij，一組光敏器件3中每個(gè)光敏二極管PD_ij接收到每個(gè)激光二極管LD_ij透過樣品2的單色光組合I_ij；計(jì)算機(jī)對(duì)單色光組合I_ij進(jìn)行解調(diào)分離可以得到單色光組合I_ij中的各個(gè)激光二極管LD_ij的貢獻(xiàn)，據(jù)此可以對(duì)樣品2進(jìn)行成像。

本實(shí)施例中的計(jì)算機(jī)處理步驟均與實(shí)施例1相同，本實(shí)施例在此不再贅述。

本發(fā)明實(shí)施例對(duì)各器件的型號(hào)除做特殊說明的以外，其他器件的型號(hào)不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

綜上所述，由于本發(fā)明實(shí)施例相對(duì)于背景技術(shù)中的申請(qǐng)文件，顯著地提高了正弦波低電平段的光電信號(hào)的信噪比，且也提高了在正弦波信號(hào)高電平段的光電信號(hào)的信噪比，進(jìn)而提高了整個(gè)電平段的光電信號(hào)信噪比，使得輸入到計(jì)算機(jī)中的光電信號(hào)有較高的精度，據(jù)此可以對(duì)樣品2進(jìn)行成像，確定樣品組織的散射程度信息。

實(shí)施例3

一種抬高預(yù)設(shè)電平的正弦波頻率編碼的成像光測(cè)量裝置，參見圖1和圖2，該實(shí)施例以單色二極管作為單色光源LD₁…LD_n，光敏二極管作為光敏器件PD₁…PD_n為例進(jìn)行說明。

采用不同頻率抬高預(yù)設(shè)電平正弦波分別驅(qū)動(dòng)一組單色光源1中的各個(gè)單色二極管LD_ij，一組光敏器件3中每個(gè)光敏二極管PD_ij接收到每個(gè)單色二極管LD_ij透過樣品2的單色光組合I_ij；計(jì)算機(jī)對(duì)單色光組合I_ij進(jìn)行解調(diào)分離可以得到單色光組合I_ij中的各個(gè)單色二極管LD_ij的貢獻(xiàn)，據(jù)此可以對(duì)樣品2進(jìn)行成像。

本實(shí)施例中的計(jì)算機(jī)處理步驟均與實(shí)施例1相同，本實(shí)施例在此不再贅述。

本發(fā)明實(shí)施例對(duì)各器件的型號(hào)除做特殊說明的以外，其他器件的型號(hào)不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

綜上所述，由于本發(fā)明實(shí)施例相對(duì)于背景技術(shù)中的申請(qǐng)文件，顯著地提高了正弦波低電平段的光電信號(hào)的信噪比，且也提高了在正弦波信號(hào)高電平段的光電信號(hào)的信噪比，進(jìn)而提高了整個(gè)電平段的光電信號(hào)信噪比，使得輸入到計(jì)算機(jī)中的光電信號(hào)有較高的精度，據(jù)此可以對(duì)樣品2進(jìn)行成像，確定樣品組織的散射程度信息。

實(shí)施例4

一種抬高預(yù)設(shè)電平的正弦波頻率編碼的成像光測(cè)量裝置，參見圖1和圖2，該實(shí)施例以單色濾波片對(duì)白光濾波后單色光作為單色光源LD₁…LD_n，光敏二極管作為光敏器件PD₁…PD_n為例進(jìn)行說明。

采用不同頻率抬高預(yù)設(shè)電平正弦波分別驅(qū)動(dòng)一組單色光源1中的各個(gè)單色濾波片對(duì)白光濾波后單色光LD_ij，一組光敏器件3中每個(gè)光敏二極管PD_ij接收到每個(gè)單色光LD_ij透過樣品2的單色光組合I_ij；計(jì)算機(jī)對(duì)單色光組合I_ij進(jìn)行解調(diào)分離可以得到單色光組合I_ij中的各個(gè)單色光LD_ij的貢獻(xiàn)，據(jù)此可以對(duì)樣品2進(jìn)行成像。

本實(shí)施例中的計(jì)算機(jī)處理步驟均與實(shí)施例1相同，本實(shí)施例在此不再贅述。

本發(fā)明實(shí)施例對(duì)各器件的型號(hào)除做特殊說明的以外，其他器件的型號(hào)不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

綜上所述，由于本發(fā)明實(shí)施例相對(duì)于背景技術(shù)中的申請(qǐng)文件，顯著地提高了正弦波低電平段的光電信號(hào)的信噪比，且也提高了在正弦波信號(hào)高電平段的光電信號(hào)的信噪比，進(jìn)而提高了整個(gè)電平段的光電信號(hào)信噪比，使得輸入到計(jì)算機(jī)中的光電信號(hào)有較高的精度，據(jù)此可以對(duì)樣品2進(jìn)行成像，確定樣品組織的散射程度信息。

實(shí)施例5

一種抬高預(yù)設(shè)電平的正弦波頻率編碼的成像光測(cè)量裝置，參見圖1和圖2，該實(shí)施例以激光二極管作為單色光源LD₁…LD_n，光電倍增管作為光敏器件PD₁…PD_n為例進(jìn)行說明。

采用不同頻率抬高預(yù)設(shè)電平正弦波分別驅(qū)動(dòng)一組單色光源1中的各個(gè)激光二極管LD_ij，一組光敏器件3中每個(gè)光電倍增管PD_ij接收到每個(gè)激光二極管LD_ij透過樣品2的單色光組合I_ij；計(jì)算機(jī)對(duì)單色光組合I_ij進(jìn)行解調(diào)分離可以得到單色光組合I_ij中的各個(gè)激光二極管LD_ij的貢獻(xiàn)，據(jù)此可以對(duì)樣品2進(jìn)行成像。

本實(shí)施例中的計(jì)算機(jī)處理步驟均與實(shí)施例1相同，本實(shí)施例在此不再贅述。

本發(fā)明實(shí)施例對(duì)各器件的型號(hào)除做特殊說明的以外，其他器件的型號(hào)不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

綜上所述，由于本發(fā)明實(shí)施例相對(duì)于背景技術(shù)中的申請(qǐng)文件，顯著地提高了正弦波低電平段的光電信號(hào)的信噪比，且也提高了在正弦波信號(hào)高電平段的光電信號(hào)的信噪比，進(jìn)而提高了整個(gè)電平段的光電信號(hào)信噪比，使得輸入到計(jì)算機(jī)中的光電信號(hào)有較高的精度，據(jù)此可以對(duì)樣品2進(jìn)行成像，確定樣品組織的散射程度信息。

實(shí)施例6

一種抬高預(yù)設(shè)電平的正弦波頻率編碼的成像光測(cè)量裝置，參見圖1和圖2，該實(shí)施例以單色二極管作為單色光源LD₁…LD_n，光電倍增管作為光敏器件PD₁…PD_n為例進(jìn)行說明。

采用不同頻率抬高預(yù)設(shè)電平正弦波分別驅(qū)動(dòng)一組單色光源1中的各個(gè)單色二極管LD_ij，一組光敏器件3中每個(gè)光電倍增管PD_ij接收到每個(gè)單色二極管LD_ij透過樣品2的單色光組合I_ij；計(jì)算機(jī)對(duì)單色光組合I_ij進(jìn)行解調(diào)分離可以得到單色光組合I_ij中的各個(gè)單色二極管LD_ij的貢獻(xiàn)，據(jù)此可以對(duì)樣品2進(jìn)行成像。

本實(shí)施例中的計(jì)算機(jī)處理步驟均與實(shí)施例1相同，本實(shí)施例在此不再贅述。

本發(fā)明實(shí)施例對(duì)各器件的型號(hào)除做特殊說明的以外，其他器件的型號(hào)不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

綜上所述，由于本發(fā)明實(shí)施例相對(duì)于背景技術(shù)中的申請(qǐng)文件，顯著地提高了正弦波低電平段的光電信號(hào)的信噪比，且也提高了在正弦波信號(hào)高電平段的光電信號(hào)的信噪比，進(jìn)而提高了整個(gè)電平段的光電信號(hào)信噪比，使得輸入到計(jì)算機(jī)中的光電信號(hào)有較高的精度，據(jù)此可以對(duì)樣品2進(jìn)行成像，確定樣品組織的散射程度信息。

實(shí)施例7

一種抬高預(yù)設(shè)電平的正弦波頻率編碼的成像光測(cè)量裝置，參見圖1和圖2，該實(shí)施例以單色濾波片對(duì)白光濾波后單色光作為單色光源LD₁…LD_n，光電倍增管作為光敏器件PD₁…PD_n為例進(jìn)行說明。

采用不同頻率抬高預(yù)設(shè)電平正弦波分別驅(qū)動(dòng)一組單色光源1中的各個(gè)單色濾波片對(duì)白光濾波后單色光LD_ij，一組光敏器件3中每個(gè)光電倍增管PD_ij接收到每個(gè)單色光LD_ij透過樣品2的單色光組合I_ij；計(jì)算機(jī)對(duì)單色光組合I_ij進(jìn)行解調(diào)分離可以得到單色光組合I_ij中的各個(gè)單色光LD_ij的貢獻(xiàn)，據(jù)此可以對(duì)樣品2進(jìn)行成像。

本實(shí)施例中的計(jì)算機(jī)處理步驟均與實(shí)施例1相同，本實(shí)施例在此不再贅述。

綜上所述，由于本發(fā)明實(shí)施例相對(duì)于背景技術(shù)中的申請(qǐng)文件，顯著地提高了正弦波低電平段的光電信號(hào)的信噪比，且也提高了在正弦波信號(hào)高電平段的光電信號(hào)的信噪比，進(jìn)而提高了整個(gè)電平段的光電信號(hào)信噪比，使得輸入到計(jì)算機(jī)中的光電信號(hào)有較高的精度，據(jù)此可以對(duì)樣品2進(jìn)行成像，確定樣品組織的散射程度信息。

本發(fā)明實(shí)施例對(duì)各器件的型號(hào)除做特殊說明的以外，其他器件的型號(hào)不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解附圖只是一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，上述本發(fā)明實(shí)施例序號(hào)僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。