一種抬高預設電平的正弦波頻率編碼的成像光測量裝置的製作方法

2023-08-02 16:34:26 4

本發明涉及成像光測量裝置領域，尤其涉及一種抬高預設電平的正弦波頻率編碼的成像光測量裝置。

背景技術：

現有技術中通過光對物體內部進行成像，特別是對人體內部進行成像，具有無損無創無輻射的突出優點，但至今尚未有能夠進入臨床使用的面陣成像光測量系統，其原因在於現有的成像光測量裝置精度低、信息量較小，無法滿足實際應用中的需要。

為了提高圖像測量質量，現有技術中的公告號為CN 104783762 A，公告日為2015年7月22日的專利申請利用正弦波作為激勵信號來提高成像質量。

發明人在實現本發明的過程中，發現上述現有技術中至少存在以下缺點和不足：

由於現有的成像系統無一例外地均採用模數轉換器，模數轉換器在靠近輸入極限(最大或最小幅值)時存在顯著的非線性，特別是輸入模數轉換器的模擬信號電平越低，得到的數字轉換結果的不確定度越大。

因此，採用純淨正弦波作為激勵信號時，在正弦波的低電平部分得到的數位訊號的信噪比就很低，從而影響了圖像的總體信噪比。

技術實現要素：

為了改進現有技術中的不足，本發明提供了一種抬高預設電平的正弦波頻率編碼的成像光測量裝置，本發明通過將正弦波調整為抬高預設電平的正弦波，實現了高速度、大信息的高精度測量，詳見下文描述：

一種抬高預設電平的正弦波頻率編碼的成像光測量裝置，所述成像光測量裝置包括：一組單色光源中的每個單色光源、一組光敏器件中的每個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，每移動一個預設距離對光敏器件的輸出信號進行採樣；以及與光敏器件外接的計算機，其中，

採用不同頻率抬高預設電平正弦波分別驅動一組單色光源中的各個單色光源，一組光敏器件中每個光敏器件接收到每個單色光源透過樣品的單色光組合；

在光敏器件採集光電信號的過程中，噪聲水平沒有發生變化，但作為驅動的正弦波信號由於抬高了預設電平，在正弦波信號的低電平部分，正弦波信號相較於噪聲改善明顯，從而提高了在正弦波信號低電平段，光敏器件獲取到光電信號的信噪比，進而提高了輸入到計算機中的光電信號的精度；

計算機對單色光組合進行解調分離得到單色光組合中的各個單色光源的貢獻，據此實現對樣品的成像。

其中，作為驅動的正弦波信號由於抬高了預設電平，在正弦波信號的高電平部分，提高了光敏器件獲取到光電信號的信噪比。

其中，預設電平的取值為光敏器件採集的光電信號動態範圍一半以上最佳。

其中，單色光源和光敏器件在樣品兩面對稱設置。

所述單色光源為雷射二極體，所述光敏器件為光敏二極體。

另一實施例，所述單色光源為單色二極體，所述光敏器件為光敏二極體。

另一實施例，所述單色光源為單色濾波片對白光濾波後單色光，所述光敏器件為光敏二極體。

另一實施例，所述單色光源為雷射二極體，所述光敏器件為光電倍增管。

另一實施例，所述單色光源為單色二極體，所述光敏器件為光電倍增管。

另一實施例，所述單色光源為單色濾波片對白光濾波後單色光，所述光敏器件為光電倍增管。

本發明提供的技術方案的有益效果是：本發明採用不同頻率的抬高預設電平正弦波驅動單色光源，對光敏器件檢測到的光電信號進行分離可以得到單色光組合中的各個單色光源的貢獻，進而實現對樣品的成像。相較於背景技術中的公告號為CN 104783762 A，公告日為2015年7月22日的專利申請，本發明顯著地提高了在正弦波信號低電平段的光電信號的信噪比，改善了光敏器件獲取到光電信號的質量；進而提高了輸入到計算機中的光電信號的精度，計算機對光電信號進行分離可以得到各個單色光源對該光敏器件的貢獻，據此可以對樣品2進行成像。本發明實現了高速度、大信息的高精度測量，且本發明具有結構和電路簡單、器件和工藝要求低、調試容易、可靠性高等優點。

附圖說明

圖1為一種抬高預設電平的正弦波頻率編碼的成像光測量裝置的結構示意圖；

圖2為本發明提供的單色光源、樣品和光敏器件相對位置示意圖；

圖3為本發明提供的抬高預設電平正弦波激勵信號示意圖。

附圖中，各標號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。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面對本發明實施方式作進一步地詳細描述。

實施例1

一種抬高預設電平的正弦波頻率編碼的成像光測量裝置，參見圖1和圖2，所述成像光測量裝置包括：一組n個單色光源1(LD1…LDn)和一組n個光敏器件3(PD1…PDn)(n為奇數，則最中間的光源或光敏器件可作為中線，便於對準排布，其中，n的具體取值與樣品2的橫截面積相關，本發明實施例對此不做限制)；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中的每個單色光源LD1…LDn、一組光敏器件3中的每個光敏器件PD1…PDn成線性均勻排列，排列間隔相同。該成像光測量裝置還包括與一組光敏器件3外接的計算機(圖中未示出)。

優選單色光源1和光敏器件3在樣品兩面對稱設置，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，每移動一個預設距離對光敏器件3的輸出信號進行採樣。

參見圖3，採用不同頻率抬高預設電平正弦波分別驅動一組單色光源1中的各個單色光源LDij，一組光敏器件3中每個光敏器件PDij接收到每個單色光源LDij透過樣品2的單色光組合Iij。

本發明實施例抬高預設電平後，在光敏器件3採集光電信號的過程中，噪聲水平沒有發生變化，但作為驅動的正弦波信號由於抬高了預設電平，在正弦波信號的低電平部分，正弦波信號相較於噪聲改善明顯，從而提高了在正弦波信號低電平段的光電信號的信噪比；相較於背景技術中的公告號為CN 104783762 A，公告日為2015年7月22日，以純淨正弦波作為激勵信號的專利申請，本發明實施例顯著地提高了在正弦波信號低電平段的光電信號的信噪比，進而改善了光敏器件3獲取到光電信號的質量。

另外，由於抬高預設電平，噪聲水平沒有變化，在正弦波信號的高電平部分，正弦波信號相較於噪聲也有一定的改善，提高了在正弦波信號高電平段的光電信號的信噪比。

進而，由於光敏器件3獲取到的光電信號的信噪比整體增強，進而提高了輸入到計算機中的光電信號的精度，計算機對光電信號進行分離可以得到各個單色光源對該光敏器件的貢獻。

其中，預設電平的取值優選光敏器件3採集的光電信號動態範圍一半以上時，信號大於等於1/2動態範圍，通過光敏器件3採集到的光電信號失真小、質量高。

計算機對單色光組合Iij進行解調分離可以得到單色光組合Iij中的各個單色光源LDij的貢獻，據此可以對樣品2進行成像。

即，根據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。