測量光學活性物質濃度的非侵入測量系統和方法

2023-08-13 08:18:41 4

專利名稱：：測量光學活性物質濃度的非侵入測量系統和方法測量光學活性物質濃度的非侵入測量系統和方法發明領域本發明涉及非侵入地測量光學活性物質濃度的方法和系統，尤其是，測量人體血流中葡萄糖的濃度。技術背景在某些情況下，需要測量人血流中特定物質的濃度。通常使用的測試這種濃度的實驗過程是侵入式的，需要抽血。這對於需要經常獲得濃度測量的人來說是非常難受的。例如，糖尿病患者需要監控他們血流中葡萄糖的程度並因此需要每天經受多次這樣的侵入式測量過程。通常，通過將手指刺破來抽血進行測量，抽取的血被放在測試條(teststripe)上，該測試條隨後插入葡萄糖檢測設備中。為了避免侵入式測試的問題，已經開發出了測量血流中關注成分的濃度的非侵入式測量方法，其中該關注成分例如是葡萄糖。眾所周知的是葡萄糖和某些化合物是"光學活性"化合物。如在此使用的，術語"光學活性"指的是使得穿過包含該化合物的溶液的偏振光旋轉的化合物。光學活性還與化學式和結構相同但是其原子的空間取向不同的異構體相關，其中這種異構體對中的成員彼此互為鏡像。如果光學活性異構體對的成員以同樣比例混合，該混合物就稱作"外消旋"，且其不會呈現出偏振光的整體旋轉(netrotation),因為每個異構體的旋轉效應會彼此抵消。然而，如本領域技術人員公知的，在哺乳動物中，葡萄糖和某些其他光學活性物質僅以其光學活性異構體之一的形式存在，因此避免了由於外消旋混合物造成的旋轉抵消。希望利用諸如葡萄糖的光學活性物質的光學活性作為非侵入測量人體中該物質濃度的手段。根據下面的關係式，已知面偏振光的旋轉與所述光穿過的溶液中光學活性物質的濃度成正比.-a=[a]D[C]l其中C是光學活性物質的濃度，l是光路長度(即，面偏振光穿過其中的液體的長度)，且[a]D是特定的旋轉，是光學活性物質的特定參數，該參數隨著溶液溫度和使用的光的波長而變化。適於執行非侵入葡萄糖測量的一個位置是眼睛中的房水。房水中葡萄糖的濃度與血流中葡萄糖的濃度直接相關。然而，房水中葡萄糖的濃度和透射通過該房水的偏振光的旋轉之間的關係很難用於確定血流中葡萄糖的濃度。一部分的原因在於，這種難度源於很難在具有如眼睛一樣的複雜幾何關係的結構中精確測量光路長度(l)。此外，很難可靠地在實驗室設置之外實施測量面偏振光旋轉角度的公知技術，尤其是對於其中將通過患者或是技師執行的非侵入式測試的情況。因此，需要開發一種解決上述問題的方法和系統。
發明內容依照本發明的一個方面，提供的設備包括用於將光射向包含光學活性物質的溶液的對象的光源。該設備還包括偏振器、第一圖像採集設備以及處理器。偏振器位於光源和對象之間。第一圖像採集設備設置為接收從對象反射的一部分光並用於從接收的光產生測量圖像。該測量圖像限定了測量的光強數據。該處理器配置為基於測量的光強數據的所選部分來計算光學活性物質的濃度。該光學活性物質優選為葡萄糖。在優選實施例中，該裝置包括殼體，該殼體中包括光源、偏振器、第一圖像採集設備以及處理器。更優選的，該裝置為便攜的，並尤其優選的是該裝置是手持設備。在優選實施例中，對象是具有虹膜的人眼，且測量的圖像包括虹膜的測量圖像。依照另一優選實施例，設置了資料庫，其中包括對於光學活性物質的預定濃度數據和預定光強數據。處理器配置為基於測量的光強數據的所選部分、預定濃度數據的所選部分以及預定光強數據的所選部分計算該光學活性物質的濃度。依照其他優選實施例，對象是具有虹膜的人眼，且偏振器設置為透射來自光源並朝向虹膜的光，使得透射光以一個或多個入射角接觸虹膜，由此產生了從對象反射的部分光。尤其優選的是，有一個或多個足以導致偏振的入射角。依照本發明的另一方面，提供了一種計算含有光學活性物質的溶液的對象中該光學活性物質的濃度的方法。該方法包括提供對象的至少一個測量圖像，每個所述測量圖像限定了對象反射的光測量強度陣列。該方法還包括基於至少一個測量的光強比計算至少一個對象反射光測量強度比以及計算光學活性物質的濃度。該對象優選是具有虹膜的人眼。在一個優選實施例中，計算光學活性物質的濃度的步驟還包括在測量的圖像中限定多個計算空間並計算每個計算空間中的計算空間比。其中更優選的，該計算空間優選包括第一和第二區域並形成"L-形"。在另一個優選實施例中，該方法包括提供參考對象的多個預定圖像，每個所述預定圖像對應於光學活性物質的已知濃度，限定了對象反射的預定光強陣列，並計算每個所述預定強度陣列中至少一個預定強度比。基於至少一個測量濃度比以及參考對象反射的每個預定光強陣列中的至少一個預定強度比的比率來計算光學活性物質的濃度。在另一個優選實施例中，計算參考對象反射的每個預定光強陣列中至少一個預定光強比的步驟包括在每個預定圖像中限定至少一個預定計算空間，並計算每個預定計算空間中預定的計算空間比，其中所述至少一個預定光強比包括至少一個預定計算空間比。在其他優選實施例中，該方法包括產生偏移誤差陣列。在附加的優選實施例中，該方法包括產生最小偏移誤差陣列。依照本發明的另一方面，提供了一種方法，計算包含光學活性物質溶液的對象中該光學活性物質的濃度。該方法包括提供對象的測量圖像。該測量圖像限定了對象反射的測量光強陣列。將該測量的圖像旋轉到多個旋轉位置，由此產生對象反射的光的多個旋轉測量強度。基於從對象反射的光的測量強度和對象反射的光的旋轉測量強度來計算光學活性物質的濃度。依照本發明的附加方面，提供了一種方法計算包含光學活性物質溶液的對象中該物質的濃度。該對象包括多個對象區域。上述方法包括提供從對象反射的光的多個測量強度值，其中每個測量強度值對應於一個對象區域。還提供了從包含該物質溶液的參考對象反射的多個預定光強。該參考對象包括多個參考對象區域，且每個預定光強對應於參考對象區域之一併對應於光學活性物質的已知濃度。從參考對象反射的多個預定光強中選擇一部分。基於對象反射的一個或多個測量光強和從該對象反射的多個預定光強的所選部分計算光學活性物質的濃度。在一個優選實施例中，基於一個或多個統計置信參數來進行選擇參考對象反射的多個預定光強的一部分的步驟。依照本發明的另一方面，提供了一種方法計算包含光學活性物質的溶液的對象中該物質的濃度。該方法包括提供對象的測量圖像，其中測量圖像限定了測量的光強數據。提供了包含光學活性物質溶液的參考對象的多個預定圖像。每個預定圖像對應於光學活性物質的已知濃度。所述多個預定圖像限定了預定光強數據陣列。所述多個預定光強數據限定了預定光強數據的多個子陣列。該方法還包括旋轉所測量的圖像到多個旋轉位置，由此產生旋轉的光強數據，並選擇子陣列之一。對象中光學活性物質的濃度基於測量的光強數據、旋轉光強數據以及預定光強數據的所選子陣列來計算。依照本發明的另一方面，提供了一種計算機可讀介質，其包括計算包含光學活性物質溶液的對象中該物質濃度的指令。該方法包括接收限定了測量光強數據的對象的測量圖像。接收包含光學活性物質溶液的參考對象的多個預定圖像。每個圖像對應於光學活性物質的己知濃度，該多個預定圖像限定了預定光強數據陣列，且該陣列還限定了預定光強數據的多個子陣列。測量的圖像旋轉到多個旋轉位置，以產生旋轉光強數據。選擇預定光強數據的子陣列之一，且基於測量的光強數據、旋轉光強數據和預定光強數據的所選子陣列計算該對象中光學活性物質的濃度。附圖簡述通過參照附圖可以更好地理解本發明，其中圖1是眼睛的示圖，用於說明依照本發明優選實施例測量光學活性物質濃度的方法；圖2是依照本發明優選實施例測量光學活性物質的濃度的系統的示圖；圖3是依照本發明優選實施例的眼睛中虹膜的圖像的示圖；圖4是依照本發明優選實施例產生預定光強數據和預定濃度數據的方法的流程圖；圖5是依照本發明優選實施例測量光學活性物質的濃度的方法的流程圖；以及圖6是依照本發明另一優選實施例測量光學活性物質濃度的方法的流程圖。發明詳述本發明涉及這樣一個驚人的發現，即人類對象的血流中的葡萄糖程度可以與從人眼睛中虹膜的各個區域反射的光強比相關。相反地，已經知道，在偏振光穿過包含葡萄糖的溶液(諸如人眼睛的房水)的時候，葡萄糖濃度的較大變化產生相對較小程度的偏振光旋轉。因此，濃度程度和偏振光旋轉之間的關係被證明不足以可靠地預測葡萄糖程度，尤其是在實驗室之外的情形下。然而，已經發現使用來自虹膜的光強比可以避免這種不靈敏的問題。圖1是對象的眼睛30的示圖，用於說明本發明的各種實施例。眼睛30包括晶狀體22和角膜26限定的前房14，其中充滿了稱作房水32的液體。眼睛30還具有虹膜18，其具有限定瞳孔16的中心狹縫。虹膜18周圍環繞著鞏膜24(即，眼睛中"白色"的部分)。結膜28覆蓋鞏膜24的上部和下部。參考圖2，提供了一種測量光學活性物質濃度的系統。該系統包括用於向在他/她血流中具有光學活性物質濃度的對象的眼睛30的虹膜發射光15的光源10。光源10優選設置在瞳孔16前，並優選地是發光二極體("LED")或發光二極體的組合，每個發光二極體都以不同的波長發光。例如，可以使用下面描述的波長:470nm(藍色)、525nm(綠色)、625nm(紅色)、以及940nm(近紅外)。在僅使用一個波長的時候，優選近紅外的波長。使用多個波長的時候，藍色、綠色和近紅外都是優選的。眼睛30中虹膜18的前面是房水32，其中包含溶解的葡萄糖。偏振器20優選設置於與光源10和瞳孔16共線，並位於光源10和眼睛30之間，使得光15在進入眼睛30的途中穿過偏振器20。結果，到達眼睛30的光就被起偏。將圖像採集設備40設置為接收從眼睛30反射的光。優選地，該圖像採集設備40是電荷耦合器件("CCD")，諸如日本JAI公司生產的CV-M50IRCCD，或是用於從眼睛30反射的光產生圖像的其他公知圖像採集設備。CCD具有稱作像素的光強探測位置陣列。這樣，當CCD接收到光的時候，就產生了強度測量陣列。CCD的陣列結構使得可以通過測量虹膜反射的光強來獲得虹膜圖像。為了增加圖像效率，優選地提供透鏡38並將其設置在光源10和圖像採集設備40之間，距離光源10約lmm到5mm，且距離圖像採集設備40約15mm到30mm。在優選實施例中，透鏡38為25mm透鏡，並舉有1.4的F數。可以優選地調節透鏡38對於圖像採集設備40的位置以改善成像聚焦。優選地，光源10和偏振器20彼此共線並與瞳孔16共線。儘管其中可以包括彼此隔開的分離部件，但是更優選的，偏振器20和光源10形成一個整體的單元且不分幵。光源10優選地設置在與眼睛30距離約15mm到30mm的位置，其中尤其優選的是20mm的距離。偏振器20、光源10、圖像採集設備40、處理器42和存儲器44可選地設置在單一殼體中(沒有示出)，並且更優選的，設置在以便攜形式的手持單元中。系統25的部件還可以分離地相連而不使用單一殼體。此外，可以將兩個或更多部件結合在單一殼體之中並隨後分開連接或與剩餘部件一起使用。根據圖2描述的實施例，光源10和偏振器20設置為使得光在一個或多個入射角照射到眼睛30的虹膜上。至少部分光以足以偏振部分光的角度照射到虹膜上，其中所述光朝向圖像採集設備40反射。不在任何方面限制本發明的範圍，由於眼睛的曲線，理論上可以知道偏振光以多個不同入射角照射到虹膜，產生散射效果。本領域技術人員可以理解，在光照射到表面的時候，就有一個叫做Brewster角的入射角，在該角度上，對於與入射面平行的光分量的反射係數變為零。結果，以Brewster角反射的光在與入射面垂直的角度以其振動面被偏振。因此，理論上就知道至少一部分照射到虹膜的光由於散射和/或Brewster反射的效應被第二次偏振(第一次是由偏振器20造成的)。此外，不在任何方面限制本發明的範圍，作為上述雙重偏振效果的結果，理論上可以知道從虹膜反射的光強可以用作間接測量通過眼睛的前部包含的葡萄糖旋轉偏振光平面的程度。如圖2所述，圖像採集設備40可選地連接到處理器42，其配置為計算葡萄糖濃度，隨後對此給出詳細描述。模式匹配表的構造圖2的系統還包括可選地連接到處理器42的存儲器44，其包含預定葡萄糖濃度數據和預定光強數據。存儲器44優選包括預定光強數據對已知葡萄糖濃度的模式匹配表。在一個實施例中，對於每個對象產生模式匹配表，該對象隨後使用該表來預測他或她的葡萄糖濃度。圖4是描述產生模式匹配表的方法的優選實施例的流程圖。在步驟410中，將葡萄糖供給對象以調節他或她的葡萄糖濃度。例如可以通過使得對象咽下果汁的Glucola來提供葡萄糖。在等待一段時間之後，優選為十分鐘，等到葡萄糖進入血流，就是用公知的侵入式技術在步驟420測量對象血流中的葡萄糖濃度。一旦建立的已知濃度，來自光源10的光就通過偏振器20導向眼睛30。在步驟430中，通過圖像採集設備40接收眼睛30反射的光，且採集預定圖像。作為產生模式匹配表的一部分而產生的圖像在這裡將稱作"預定圖像"，以將其與為測量未知濃度葡萄糖或其他光學活性物質而產生的那些圖像相區別。未知濃度獲得的圖像在這裡稱作"測量圖像"。在步驟430，光源10、偏振器20和圖像採集設備40優選這樣設置，使得照射到眼睛30虹膜的一定量的光經歷第二偏振並隨後被圖像採集設備40探測到。光源10優選與偏振器20—體並設置在距離眼睛30約15mm到30mm距離的位置，其中尤其優選的是設置在距離20mm的位置。光源10和偏振器20優選地設置在瞳孔16的前面。透鏡38優選與光源10、偏振器20和瞳孔16共線，並距離光源10約lmm到5mm。圖像採集設備40優選與光源10、偏振器20、透鏡38和瞳孔16共線，並距離透鏡38約15mm到30mm。圖像採集設備40通過測量設備中各個強度測量位置(諸如CCD中像素的位置)接收到的光強，來採集眼睛30的虹膜的圖像。結果，產生了虹膜的圖像。圖像包括圖像採集設備40產生的測量強度的陣列。優選地，使用單波長光15產生圖像。如果使用多波長光，如後面描述的那樣，這些光優選用於產生一系列不同的圖像，每個圖像都基於單個波長。由於眼睛30的瞳孔16在虹膜18之內，虹膜18的圖像還將包括其中的瞳孔圖像。然而，瞳孔並不是眼睛中的結構，而是虹膜內周所限定的狹縫。因此，由於相對較少的光透射到其中並從瞳孔區域反射出來，所以瞳孔圖像基本上將比虹膜圖像更暗。然而如下面所述的，瞳孔圖像優選不用於計算光學活性物質的濃度。圖3是圖1所示圖像採集設備40採集的眼睛的圖像50。參照圖3，眼睛的圖像50包括鞏膜60、虹膜70以及瞳孔130。如上所述，通過一組像素值來限定圖像50。每個像素的強度值通常將表示為八位字節，具有從0到255的256個可能的值。優選地，在圖4的步驟440通過首先獲得沒有光照射其中的眼睛的圖像來執行黑幀校準(darkframecalibration)過程。該校準圖像隨後給每個像素產生參考值，將從隨後對該像素測量的任意強度值減去該參考值。黑幀校準確保在獲得的圖像的最黑條件下每個像素將具有零強度，由此擴展0-255範圍的有用部分。此外，圖像拉伸(stretching)可選地用於擴展八位字節的有用範圍。通過在黑幀校準之後標識最大和最小強度值來執行圖像拉伸。隨後將每個像素值乘以255/(最大強度一最小強度)的比值，使得最高測量強度具有255的像素值，且最低像素值具有0的像素值。這種方式的圖像拉伸尤其對於改進圖像的視覺外觀很有用。步驟450中，框80表示的數據集(圖3)被選為包括虹膜圖像70但是排除鞏膜圖像60。在優選實施例中，通過將圖像採集設備40的視場預先設置為小於或等於大多數對象典型虹膜直徑的直徑，將鞏膜圖像60從採集的圖像中除去。然而，諸如閾值探測的其他技術可以用於確定鞏膜圖像60的位置並將其從框80中除去。根據步驟460，在虹膜圖像70中定義多個計算空間90、100、110和120，每個空間對應於虹膜的特定區域。如圖3所示，計算空間90包括第一區域92和第二區域94。其他的計算空間100、110和120類似地包括其各自的第一和第二區域。該第一和第二區域優選在本質上是矩形的並相對於另一個設置以形成"L形"計算空間。該第一區域92和第二區域94優選為150個像素長和20個像素寬。第一區域92包括角93，其優選位於水平的17像素且垂直向內朝向框80的角附近。瞳孔130位於虹膜70中，並且因此虹膜圖像包括瞳孔。然而，瞳孔不用於計算光學活性物質的濃度並不位於計算空間90、100、IIO或120之內。如前所述，本發明關於發現了從對象反射的偏振光的強度比可以用於預測葡萄糖濃度。然而，已經知道該比以周期性的方式隨著葡萄糖濃度變化。還已經知道測量的光強可以經受由於圖像採集設備40、光源10以及偏振器20相對於對象眼睛30的不一致對準而造成的"俯仰(pitchandyaw)"誤差。這可以導致用於產生模式匹配表的圖像和測量未知濃度的圖像之間的不一致。理論上知道，多個計算空間的使用至少部分上要解決強度比和葡萄糖之間關係的周期性以及俯仰誤差。使用預定的圖像，步驟470中將所有第一區域92中的像素值相加以獲得第一預定強度總和，以及將第二區域94中所有像素值相加以獲得第二預定強度總和。在步驟480，第一預定強度總和除以第二強度總和以獲得計算空間90的預定強度比。隨後對於剩餘的計算空間IOO、IIO和120使用同樣的過程，以產生其各自的預定強度比。如步驟490所示，通過獲得對應於每個所需數量的已知濃度的預定圖像來重複上述過程，並產生如表1所示的模式匹配表。為了參考的目的而提供表1和這裡其他表的數據，它們並不反應基於試驗結果的真實數據。此外，表中顯示的計算空間比值被乘以了io5，將該值轉換為整數表示，以改進使用計算機實施上述模式匹配表的時候的計算效率。計算空間比葡萄糖計算計算計算計算(mg/dl)空間90空間100空間110空間1201100101000畫oo卯ooo11200022001300001150001080001175003300145卯01200001365001270004400200000175000薩OO183500優選地，對於每個連續預定圖像和己知葡萄糖濃度，對象的眼睛30的瞳孔的直徑保持在恆定值，以更好地確保計算空間一直位於同樣的虹膜位置並減少由於瞳孔直徑變化導致的反光的變化。未知葡萄糖值的計算一旦獲得了模式匹配表，就可以使用圖2的系統確定未知濃度值。在採集眼睛30的測量圖像之前，在與產生模式匹配表相關地採集預定圖像的時候優選地調整對象的瞳孔以匹配它的直徑。圖5是描述依照本發明優選實施例測量光學活性物質的濃度的方法的流程圖。根據該方法，以與獲得預定圖像以產生模式匹配表一樣的方式，在步驟510獲得諸如圖3描述的圖像的測量圖像。在步驟520，如上所述地執行黑幀校準。如步驟530所示，選擇框80表示的數據集以包括虹膜圖像70但是排除鞏膜圖像60。在步驟540，在測量圖像中限定計算空間90、100、110和120，使得它們對應於預定圖像中使用的用於產生模式匹配表的計算空間。從測量圖像，在步驟550將計算空間90的第一區域92的所有像素相加以獲得測量光強數據的第一總和，且將第二區域94中的所有像素相加以獲得測量光強數據的第二總和。在步驟560中，第一總和除以第二總和，以獲得計算空間卯的測量強度的比。以類似的方式，獲得對於計算空間90、100、110和120的測量強度的比。在步驟570和580，隨後對每個計算空間計算最小偏移誤差。如這裡使用的，術語"偏移誤差"表示測量光強比和預定光強比之間差的絕對值。為了計算每個計算空間的最小偏移誤差，通過計算每個計算空間的測量光強比和模式匹配表中對應於同一個計算空間的每個預定光強比之間的差的絕對值，來首先確定每個就算空間的偏移誤差。表2示出計算空間卯的偏移誤差的計算。使用表1中的數據，例如如果計算空間90中的測量光強比是111000，該偏移誤差將是如下模式匹配表條目索引已知葡萄糖值(mg/dl)預定光強比計算空間90的偏移誤差因此，對於計算空間90，最小偏移誤差是10000，其對應於100mg/dl的已知葡萄糖濃度。注意到，用於計算偏移誤差的預定光強比是那些來自表1中"計算空間90"列的光強比。以類似的方式，對於計算空間100、IIO和120計算偏移誤差和最小偏移誤差。每個最小偏移誤差對應於計算空間和已知葡萄糖濃度。根據本發明的一個實施例，在步驟590限定一系列簇或組，其中的每個包括唯一的計算空間或虹膜區域集。簇的使用提供了使得光學活性物質濃度基於彼此最一致的計算空間的手段，由此過濾掉最不一致的計算空間。例如，該簇可以按照下面的方式限定簇l:計算空間卯100和IIO簇2:計算空間100110和120簇3:計算空間90100禾H120簇4:計算空間90110和120根據此實施例，在步驟600對於包括每個簇的計算空間相加最小偏移誤差，且標識出具有最低最小偏移誤差總和的簇。該標識出的簇將包100200300400101000130000145卯020000010000層03柳09卯00括三個計算空間，每個空間具有對應於模式匹配表中已知濃度值的最小偏移誤差。三個已知濃度值隨後在步驟610中求平均以獲得對象的測量濃度值。例如，如果計算空間90的測量強度比是110000，且計算空間100、110和120的測量強度比分別是125000、150000和160000，將從表1的數據獲得的下列最小偏移誤差和相應已知葡萄糖濃度如下所示表3計算空間最小偏移誤差對應於最小偏移誤差的已知葡萄糖濃度(mg/dl)901000010010050003001101350030012023500400對於每個簇的最小偏移誤差總和將如下所示表4簇包含簇的計算空間最小偏移誤差總和1卯，100，110285002100，110,120420003卯，100，120385004卯，110，12047000因此，具有最小偏移誤差總和的簇是簇1。包含簇1的計算空間具有對應於已知葡萄糖濃度100、300和300的最小偏移誤差，該濃度的平均值是700/3=233mg/dl。圖像旋轉本發明的另一方面關於可選使用旋轉圖像數據以計算光學活性物質的濃度。如上所述，一致地對準圖像採集設備的困難可以導致"俯仰"誤差，使得為了產生模式匹配表而產生的圖像相對於用於測量未知濃度的圖像沒有一致地對準。根據本發明的這個方面，獲得多個旋轉圖像以標識多個計算空間中獲得的最一致結果的旋轉。優選地，通過使用圖像採集設備採集一幅圖像並平移該測量光強數據以對應於每個所需旋轉來產生旋轉圖像數據。對於本領域技術人員而言執行這種旋轉平移的技術是公知的，並可以使用商業上可以獲得的軟體包諸如LABV正W⑧來執行，該軟體是Texas，Austin的國家儀器公司發行的程序。優選地，對於基準坐標系旋轉範圍從約-3°到約+3°。更優選的，以大約0.r的間隔產生60個旋轉圖像。對於參考坐標系限定其中的每個對應於對象虹膜的區域的多個計算空間。由於計算空間對於坐標系保持固定，圖像的旋轉和相關的數據平移對應於每個計算空間之內的測量強度數據的移動。結果，對每個計算空間的測量光強比將對於旋轉位置而變化。在每個旋轉位置，以上述方式對於每個計算空間確定最小偏移誤差。結果，將產生多個最小偏移誤差，每個誤差對應於旋轉位置、計算空間以及來自模式匹配表的已知濃度值。該數據可以有選擇地表示為具有多個位置的陣列，每個位置通過對應於旋轉位置的行和對應於計算空間的列來限定。表5表示對於60幅旋轉圖像而產生的這種陣列的一部分表5最小偏移誤差tableseeoriginaldocumentpage33如上面的例子所述，每個最小偏移誤差對應於已知的濃度值，對於該濃度值，測量的光強比和模式匹配表中預定的光強比之間的差的絕對值最小。根據此實施例，通過確定哪個旋轉位置具有最小偏移誤差總和來選擇優選旋轉位置。使用表5的陣列結構，將每行相加以獲得最小偏移誤差總和矢量，其具有對應於旋轉圖像數量的多個行。再次使用表5的例子，可以產生下面所示的最小偏移誤差總和矢量表6旋轉位置最小偏移誤差總和tableseeoriginaldocumentpage33tableseeoriginaldocumentpage34因此，根據表6中的例子，對於所示數據的最小偏移誤差總和是5200，表示優選旋轉為+3.0°。下面，將計算空間分組為多個簇，每個簇包括計算空間的總數的唯一子集。對於此例子的目的，該簇再次定義為下面的形式簇1:計算空間90100和110簇2:計算空間100110和120簇3:計算空間90100禾卩120簇4:計算空間90110和120使用優選的旋轉(即，從表5得到的+3°)，將最小偏移誤差相加以獲得簇總和，每個總和包括對於具有該簇的計算空間的最小偏移誤差總和。再次使用表2的例子，所選的+3.0°旋轉的簇總和將如下所示:簇1總和=950+1050+1000=3000簇2總和=1050+1000+2200=4250簇3總和=950+1050+2200=4200簇4總和=950+1000+2200=4150因此，簇l具有最小簇總和，且是選為計算葡萄糖濃度的簇。如上所述，每個最小偏移誤差對應於來自表l的預定光強比和來自表l的已知濃度值。因此，回頭參考表2，從模式匹配表(諸如表l)檢索對應於計算空間90、100和110的最小偏移誤差950、1050和1000的已知濃度，並對其取平均值以獲得葡萄糖濃度。在模式匹配表中開窗如先前所述，已經發現從虹膜反射的光強比隨著葡萄糖濃度周期性變化。還已經發現，該周期隨著使用的光波長變化。例如，使用940nm光源的時候，隨著對象的葡萄糖程度在40-475mg/dl變化，在測量光強比的變化中觀察到一個完整的周期。在使用525nm光源的時候，在同樣的葡萄糖範圍內觀察到將近兩個周期。不在任何方面限制本發明的範圍，由於葡萄糖程度變化，理論上知道該周期性的產生,從虹膜反射的強度以與空間有關的方式變化。因此，隨著葡萄糖程度的變化，不同的虹膜區域將變得更亮或是更暗。知道由於在曲面即眼睛上產生這種反射強度變化，就觀察到周期性的關係。在對象的葡萄糖變化性足夠窄的時候，可以對於葡萄糖濃度的較小範圍構建模式匹配表，且可以最小化周期性問題。然而，如果對象的葡萄糖程度在比強度比對葡萄糖濃度關係的周期的更大範圍內變化，就可以使用一種技術來解決上述周期性問題。因此，本發明另一種可選方面關於將該模式匹配表細分成子表。圖6是表示依照本發明優選實施例，使用子表來計算光學活性物質濃度的方法的優選實施例的流程圖。參照附圖，在步驟710-740中，以前面描述的方式產生旋轉的圖像數據。在步驟750，對於多個計算空間和旋轉位置產生一系列的測量光強比。在步驟760，將模式匹配表細分成重疊的窗口。使用某些在下面詳細描述的統計置信參數，在步驟780中選擇窗口之一，且在步驟790中基於所選窗口而不是基於全部模式匹配表作為整體來表示該葡萄糖濃度。下面的表7是示例性的模式匹配表，該表將用於展示本發明的這個方面。表7計算空間比tableseeoriginaldocumentpage35根據此實施例，從模式匹配表選出一系列子表或是"窗口"。對於較大的表，優選使用三行子表，而對於小表優選使用兩行子表。優選的是子表為重疊的。認為重疊的子表的使用可以對各個計算空間和模式匹配表之間適合或匹配的質量提供了較好的表示。為了此例子的目的，將使用兩行、且重疊的子表。因此，第一子表包括行1和2，第二子表包括行2和3，第三子表包括行3和4，第四子表包括行4和5，第五子表包括行5和6，第六子表包括行6和7且第七子表包括行7和8。在採集了虹膜的圖像之後，就旋轉圖像以產生多個上述的旋轉圖像。在每個旋轉，對於每個計算空間計算最小偏移誤差，但是其中僅使用所選子表的行。例如，如果在特定旋轉，計算空間90具有測量強度比195000，則各種子表中的其最小偏移誤差如下子表l:195000-130000=65000，對應於200mg/dl的葡萄糖子表2:195000-145900=49100，對應於250mg/dl的葡萄糖子表3:200000-195000=5000，對應於300mg/dl的葡萄糖子表4:200000-195000=5000，對應於300mg/dl的葡萄糖子表5:195000-140000=55000，對應於350mg/dl的葡萄糖子表6:195000-180000=15000，對應於450mg/dl的葡萄糖子表7:195000-180000=15000，對應於450mg/dl的葡萄糖對於每個子表使用前面的技術，就對於每個計算空間在若干旋轉處產生最小偏移誤差，優選為60個旋轉。作為此操作的結果，每個子表將其與最小偏移誤差陣列相關，其中每行對應於一個旋轉且每列對應於一個計算空間。此時，除了僅基於所關注子表而標識的旋轉之外，以上面描述的相同方式標識優選旋轉。因此，在每個子表中，在每個旋轉位置對於所有計算空間中相加最小偏移誤差。具有最小偏移誤差總和的旋轉被標識為優選旋轉。結果，每個子表將具有優選旋轉和與其相關的最小偏移誤差總和。這種操作通過表8中的數據示出。該旋轉可選地通過旋轉指數來表示，優選從-30到+30。表8子表No.開始行結束行優選旋轉指數最小偏移誤差總和112-25500223-56000334+710000445+1523000556015000667-82200778-34750在每個優選旋轉指數的每個最小偏移誤差總和對應於一組最小偏移誤差，對於每個計算空間具有一組。每個計算空間的各個最小偏移誤差還對應於模式匹配表的已知濃度值。因此，在每個子表內，可以在優選旋轉處，通過對包括所標識簇的計算空間以上述方式標識具有最低簇誤差總和的簇並計算對應葡萄糖值的平均值，來計算葡萄糖統計置信參數本發明的另一個方面包括使用統計置信參數來標識若干子表中那個應被選為計算未知葡萄糖濃度的子表。通常說來，對於計算空間的位置和圖像旋轉，利用參數對葡萄糖濃度預測的靈敏度進行評估。下面是用於各個組合的若干統計置信參數的描述，用於標識計算葡萄糖濃度的優選子表。所關注的第一統計置信參數稱作"陣列離差"。如這裡使用的，"陣列離差"指依照下面的步驟對於每個子表計算的陣列1.在每個旋轉處，計算整個計算空間內的最小偏移誤差總和，由此產生最小偏移誤差總和矢量。該矢量具有與旋轉數量相等數量的值，且每個最小偏移誤差總和對應於旋轉和子表；2.在每個矢量內，計算矢量值的標準離差以獲得對應於所選子表的標準離差。對於每個子表重複前面的步驟。優選零陣列離差，並通常表示對於特定子表的結果對於圖像旋轉的變化相對較不敏感。關注的第二統計置信參數稱作"簇總和離差"。如這裡使用的，短語"簇總和離差"指依照下面的步驟對每個子表計算的變量1.對每個子表標識優選旋轉；2.使用對應於優選旋轉的旋轉圖像數據和所選子表，通過對於包括該簇的計算空間相加最小偏移誤差來計算每個簇的最小偏移誤差總和。這將產生一組簇總和值；3.計算簇總和值的標準離差以獲得每個子表的單個標準離差。優選地，簇的數量等於計算空間的數量。因此，如果使用四個計算空間，該標準離差將是基於四個簇總和的四點標準離差。所關注的第三統計置信參數稱作"簇近似離差"。如這裡使用的，該短語"簇近似離差"指的是依照下面的步驟對於每個子表計算的變量1.在每個旋轉處，計算每個計算空間的最小偏移誤差(如表5的例子所示)；2.對於每個簇，計算包括該簇的計算空間的最小偏移誤差的標準離差。這將產生一個標準離差陣列，其具有與旋轉位置數量相等數量的行以及與簇數量相等數量的列；3.簇近似離差將等於前面陣列中的最低標準離差。例如，使用表5中的數據，對於簇1在-2.8°的標準離差是10500、9200和8100的三點標準離差，即1201。在對於所有簇和旋轉重複該過程之後，選出最低標準離差作為簇近似離差。隨後對於每個子表以同樣的方式計算簇近似離差。下面關注的統計置信參數是"簇近似離差比"。如這裡使用的，該短語"簇近似離差比"指通過將子表的簇近似離差除以其簇總和離差來對於每個子表計算的數。下面關注的統計置信參數稱作"陣列離差比"。如這裡使用的，短語"陣列離差比"指的是依照下面的方法對於每個子表計算的數1.在每個子表內，在每個旋轉位置計算每個計算空間的最小偏移誤差以獲得每個計算空間的最小偏移誤差矢量，每個矢量具有等於旋轉位置數量的元素數量；2.計算每個矢量中值的標準離差以獲得每個計算空間的一個標準離差；3.對於所關注子表的陣列離差比隨後等於將最大的前述標準離差除以最小的標準離差。使用四個計算空間和60個旋轉位置作為例子，步驟1將產生最小偏移誤差的四組60個元素矢量，每組對應於四個計算空間中的一個。步驟2中，以逐矢量的基礎利用60個元素的標準離差產生四個標準離差值。隨後通過將四個標準離差中最高的值除以其中最低的值來計算陣列離差。通常優選較低的陣列離差，因為它表示各個計算空間之間相對比較優異的一致性。下個關注的統計置信參數稱作"離散度"。如這裡使用的，"離散度"指依照下面的方法對於每個子表計算的數1.使用前述方法，標識關注的子表的優選旋轉；2.在每個子表內，在優選旋轉處標識每個計算空間的最小偏移誤差。每個最小偏移誤差對應於模式匹配表中的已知濃度值，並且因此對應於表中的一行數3.標識對應於每個計算空間的所標識最小偏移誤差的模式匹配表中的索引(即，行號碼)；4.對於計算空間中的每個簇，對於包括該簇的計算空間而計算對應於最小偏移誤差的模式匹配表索引的標準離差；5.上述標準離差中最低的就是所述離散度。例如，如果在特定子表中的優選旋轉處，計算空間90具有對應於模式匹配表行2的最小偏移誤差，計算空間100具有對應於行3的最小偏移誤差，且計算空間110和120各自具有對應於行6的最小偏移誤差，該離散度將按照表9所示來計算表9簇包括該簇的計算空間對於計算空間的對應模式匹配表索引表索引的標準離差1卯、100、1102、3、62.0822100、110、1203、6、61.7323卯、100、1202、3、62.0824卯、110、1202、6、62.309這樣，在此例子中，離散度為1.732。較小的離散度是優選的，因為它們總體上表示不同計算空間中相對較好的一致性程度。下面關注的統計置信參數是"近似Q因子"，其通過"Qc"和"Qv"兩個參數限定。如這裡使用的，術語"Qv"指的是對於每個子表依照下面方法計算的數l.對於每個旋轉位置，標識出具有最低最小偏移誤差的計算空間。所標識的最小偏移誤差將對應於模式匹配表中的表索引；2.選擇包括所標識的計算空間的簇中任何一個。3.對於每個旋轉位置的所選簇，對於包括該簇的每個計算空間，通過平均對應於最小偏移誤差的已知葡萄糖濃度來計算葡萄糖濃度。這將產生葡萄糖濃度值矢量，其具有的元素數量等於旋轉位置的數量；4.從包括前述矢量的數據值產生直方圖，並標識對應任一葡萄糖值的矢量位置的最大數量。Qv是矢量位置的標識出的最大數量。高Qv因子值是優選的，因為它們表示在旋轉空間中預測的葡萄糖值是一致的。除了最大峰值，還可以在前述直方圖中觀察到其他峰值，並可以給其分配變量Qv,、QV2等。最佳旋轉朝向適於使得直方圖中的峰優選地接近O度旋轉點。相反，旋轉期間的多峰表現出不清楚，且離開中心(off-center)(即，遠離0度點)的峰值表示相對於產生模式匹配表所用的預定圖像的圖像朝向誤差。如前所述，除了Qv之外，近似Q因子包括另一個變量"Qc"。如這裡使用的，"Qc"指的是基於上述產生的直方圖在產生Qv處的旋轉位置。如圖6的步驟780所示，前述統計參數用於從模式匹配表選擇特定子表，以計算對象的葡萄糖濃度。可以通過多種方法來使用該參數以選擇子表。然而，通過下面的方法描述使用參數的優選實施例1.選擇具有兩個最低陣列離差值的子表；2.選擇子表，在該子表上基於葡萄糖濃度以表10指定的順序應用下面的標準表10tableseeoriginaldocumentpage40依照本實施例的統計置信參數的應用通過表11和12中的數據來表示表11子表陣列離差優選旋轉索引(-30到+30)優選旋轉的最小偏移誤差簇近似離差比總和123230336622.01222294323511.57322754483147.1423486631711.87523634638092.14624163-240751.267215674246181.61表12子表陣列離差比離散度近似Q因子(Qv)預測葡萄糖(mg/d)13.080.434830022.770.52531732.810.432132542.970.53936252.7602637562.740.4332404"72.920.544438依照此實施例並基於表11和12的數據，在子表2和7出現兩個最小陣列離差值。子表2和7分別具有基本上相同的簇近似離差比1.57和1.61。因此，需要額外的標準來選擇子表。因此，在下面比較近似Q因子。子表7的Qv是44，且子表2的近似Qv是25。因此，假設Qv值相對較好地以0度旋轉點為中心，選擇子表7以計算葡萄糖濃度。選擇子表7之後，隨後則基於在優選旋轉具有最低最小偏移誤差總和的簇，將其用於計算葡萄糖濃度，在此情形下該優選旋轉為+03°(對應於旋轉索引3)。如先前所述，首先對於每個狀態計算最小偏移誤差，但是它們僅基於子表7中的數據。隨後對於每個簇將最小偏移誤差相加，且選出具有最低最小偏移誤差總和的簇。與包括所選簇的計算空間的最小偏移誤差對應的來自子表7的已知的葡萄糖值(未示出)隨後被平均以獲得最終葡萄糖濃度，在表12的例子中為438mg/dl。使用多波長光源依照本發明的另一個優選實施例，使用多個不同光波長產生的圖像執行葡萄糖計算。如前面說明的，從虹膜反射的光強比隨著葡萄糖濃度周期性變化。結果，在濃度範圍內同樣的強度比可能對應於多個不同濃度。使用多個光波長產生的圖像提供了解決周期性問題的另外一種手段。依照此實施例，圖1的光源io用於以多個不同波長發射光。或者，可以使用多個不同的光源產生不同波長的不同圖像。優選使用紅(625nm)、綠(525nm)和近紅夕卜(940nm)產生圖像。反射光強比對葡萄糖濃度的周期是光波長的函數。通過使用不同光波長產生的多個圖像，由於對於使用的所有波長，任何實際的葡萄糖量必須滿足強度比和葡萄糖濃度之間的關係，所以就可以解決周期性的問題。因此，儘管對特定波長測量的強度比可以對應於多個不同葡萄糖濃度，但是這些濃度中僅有一個對應於對其他波長測量的強度。因此，可以最小化周期性問題並可以獲得唯一的預測葡萄糖濃度。依照此實施例，在對於每個不同波長產生模式匹配表之後，使用對應的波長產生測量圖像。使用對應測量圖像和模式匹配表，並使用上述方法計算葡萄糖濃度。一旦基於每個波長計算出葡萄糖濃度，就對結果進行平均以獲得最終預測葡萄糖濃度。前面的實施例僅僅是本發明的例子。本領域技術人員可以在不偏離本發明的範圍和精神的條件下對這些實施例作出各種應用並作出各種改進。因此本發明的範圍不限於這些實施例或是由這樣的實施例限定，而是僅由下面的權利要求定義。權利要求1、一種裝置，包括a.光源，用於向包含光學活性物質溶液的對象發射光；b.偏振器，位於所述光源和所述對象之間；c.第一圖像採集設備，設置為接收從所述對象反射的部分光並用於從所接收的光產生測量圖像，所述測量圖像限定了測量光強數據；d.處理器，配置為基於所述測量光強數據中的所選部分計算所述光學活性物質的濃度。2、根據權利要求1所述的裝置，其中所述對象是具有虹膜的人眼，且所述測量圖像包括所述虹膜的測量圖像。3、根據權利要求1所述的裝置，還包括殼體，其中該光源、偏振器、第一圖像採集設備和處理器包含在該殼體中。4、根據權利要求3所述的裝置，其中該裝置是手持設備。5、根據權利要求3所述的裝置，其中該裝置是便攜設備。6、根據權利要求1所述的裝置，其中所述光學活性物質是葡萄糖。7、根據權利要求1所述的裝置，還包括資料庫，所述資料庫包括所述光學活性物質的預定濃度數據和預定光強數據，其中所述處理器配置為基於所述測量光強數據的所選部分、所述預定濃度數據的所選部分、以及所述預定光強數據的所選部分來計算所述光學活性物質的濃度。8、根據權利要求7所述的裝置，還包括存儲器，其中所述資料庫存儲在所述存儲器中。9、根據權利要求1所述的裝置，其中所述對象是具有虹膜的人眼，且所述偏振器設置為使得來自所述光源的光透射向所述虹膜，使得所述透射光以一個或多個入射角照射到所述虹膜，由此產生從所述對象反射的所述部分光。10、根據權利要求1所述的裝置，其中所述圖像採集設備是電荷耦合器件。11、根據權利要求9所述的裝置，其中所述一個或多個入射角中的至少一個足以導致偏振。12、根據權利要求9所述的裝置，其中所述一個或多個入射角中至少一個是Brewster角。13、根據權利要求1所述的裝置，其中所述第一圖像採集設備包括多個位置，所述第一圖像採集設備用於測量每個所述位置處接收的所述光強，由此產生從所述對象反射的所述部分光的一個或多個測量強度，且所述處理器配置為接收從所述對象反射的所述部分光的所述一個或多個測量強度，其中所述測量光強數據包括從所述對象反射的所述一個或多個測量光強。14、根據權利要求13所述的裝置，其中從所述對象反射的所述一個或多個測量光強定義了其中限定有一個或多個計算空間的陣列，每個所述計算空間具有多個其中限定的測量光強，且其中所述測量光強數據的所選部分包括所述一個或多個計算空間中所述多個測量光強中的至少一個。15、根據權利要求14所述的裝置，其中所述處理器配置為計算與每個所述計算空間對應的計算空間比，其中所述測量光強數據的所選部分包括至少一個所述計算空間比。16、根據權利要求15所述的裝置，其中每個所述計算空間比包括所述該對應計算空間中的測量光強比。17、根據權利要求15所述的裝置，其中每個所述處理器還配置為計算每個所述計算空間中測量光強的第一與第二總和，其中每個所述計算空間比包括所述對應的第一總和與所述對應的第二總和的比。18、根據權利要求17所述的裝置，其中每個所述計算空間具有在其中限定第一區域的第一長度和第一寬度、以及在其中限定第二區域的第二長度和第二寬度，其中每個所述第一總和包括所述對應的計算空間中每個所述對應的第一區域中該測量光強的總和，且每個所述第二總和包括所述對應的計算空間中每個所述對應的第二區域中該測量光強的總和。19、根據權利要求7所述的裝置，其中所述預定濃度數據包括一個或多個已知濃度值，且所述預定光強數據包括一個或多個預定計算空間比。20、根據權利要求19所述的裝置，其中每個所述預定計算空間比包括預定光強比，每個所述預定光強比對應於在預定光強陣列中限定的預定計算空間，且其中所述陣列的每個所述預定光強包括在第二圖像採集設備限定的多個位置之一處測量的光強。21、根據權利要求20所述的裝置，其中所述第一圖像採集設備和所述第二圖像採集設備是同一設備。22、根據權利要求20所述的裝置，其中每個所述預定光強比包括所述預定光強的第一總和與所述預定光強的第二總和的比，其中所述第一總和以及所述第二總和都與所述預定光強比對應於同一預定計算空間。23、根據權利要求22所述的裝置，其中每個所述預定計算空間包括具有第一長度和第一寬度的第一區域以及具有第二長度和第二寬度的第二區域，其中每個預定光強的所述第一總和包括每個所述第一區域中預定光強的總和，且每個所述第二總和包括每個所述第二區域中預定光強的總和。24、根據權利要求7所述的裝置，其中所述對象包括多個對象區域，所述預定濃度數據包括所述光學活性物質的兩個或多個己知濃度值，且所述預定光強數據包括多個預定光強比，每個所述預定光強比對應於所述對象區域之一和所述已知濃度值之一兩者。25、根據權利要求24所述的裝置，其中所述對象是具有虹膜的眼睛。26、根據權利要求24所述的裝置，其中所述光源和所述偏振器設置為使得來自所述光源的光透射向所述多個對象區域，使得所述透射光以一個或多個入射角照射到所述多個對象區域，由此產生從所述對象反射的部分光，且所述處理器配置為根據所述對象反射的部分光來計算與每個所述對象區域對應的至少一個測量光強比。27、根據權利要求26所述的裝置，其中所述入射角中的至少一個足以導致偏振。28、根據權利要求26所述的裝置，其中所述入射角中的至少一個是Brewster角。29、根據權利要求1所述的裝置，其中所述處理器配置為產生偏移誤差陣列。30、根據權利要求29所述的裝置，其中所述偏移誤差陣列包括多個偏移誤差，每個所述偏移誤差具有由對應於所述光學活性物質的已知濃度的行和對應於眼睛的多個虹膜區域之一的列所限定的偏移誤差陣列位置。31、根據權利要求30所述的裝置，其中每個所述偏移誤差包含測量光強比和預定光強比之間差的絕對值，其中所述測量光強比和所述預定光強比兩者都與所述偏移誤差對應於同一虹膜區域。32、根據權利要求31所述的裝置，其中所述處理器還配置為計算最小偏移誤差陣列。33、根據權利要求32所述的裝置，其中所述最小偏移誤差陣列包括多個最小偏移誤差，每個所述最小偏移誤差對應於所述偏移誤差陣列的行和列，每個所述最小偏移誤差包括所述偏移誤差陣列中相應列中的最低偏移誤差，使得每個最小偏移誤差對應於所述已知濃度值之一和所述虹膜區域之一。34、根據權利要求33所述的裝置，其中所述處理器還配置為對於一個或多個簇計算簇偏移誤差總和，每個所述簇包括所述多個虹膜區域中的一個虹膜區域組，每個所述簇偏移誤差總和包括具有該簇的每個虹膜區域的該最小偏移誤差總和。35、根據權利要求34所述的裝置，其中所述處理器還配置為通過下面的步驟計算所述光學活性物質的濃度(i)從所述一個或多個簇中選擇具有最小簇偏移誤差總和的簇，以及(ii)對於包括所選簇的虹膜區域平均與該最小偏移誤差對應的己知濃度值。36、根據權利要求14所述的裝置，其中所述一個或多個計算空間是四個計算空間。37、根據權利要求14所述的裝置，其中所述一個或多個計算空間是兩個計算空間。38、根據權利要求l所述的裝置，其中所述光源用於以多個所選波長發射光。39、根據權利要求1所述的裝置，其中所述裝置包括多個光源，每個所述光源用於以一個或多個所選波長發射光。40、根據權利要求1所述的裝置，其中所述對象是具有虹膜和所述虹膜中的瞳孔的人眼，所述虹膜包括多個虹膜區域，且所述測量圖像包括所述虹膜的測量圖像和所述瞳孔的測量圖像。41、根據權利要求40所述的裝置，其中所述多個虹膜區域包括兩個或多個虹膜區域。42、根據權利要求40所述的裝置，其中所述多個虹膜區域包括四個虹膜區域，所述四個虹膜區域限定了第一和第二虹膜區域對，其中每個所述虹膜區域對限定了通過所述瞳孔圖像的線。43、根據權利要求41所述的裝置，其中所述處理器用於從所述測量光強數據計算多個測量光強比，每個所述測量光強比對應於所述多個虹膜區域之一，且其中所述測量光強數據的所選部分包括所述測量光強比中至少一個。44、根據權利要求40所述的裝置，其中每個所述虹膜區域包括第一和第二矩形區域，其中每個所述第一矩形區域限定了第一矩形區域測量光強數據，且其中每個所述第二矩形區域限定了第二矩形區域測量光強數據，所述處理器還配置為計算所述第一矩形區域測量光強數據的第一總和以及所述第二矩形區域測量光強數據的第二總和，且其中所述每個測量光強比包括該第一總和與該第二總和的比，所述第一總和與第二總和與所述測量光強比對應於同一虹膜區域。45、根據權利要求1所述的裝置，其中所述處理器還配置為從所述測量圖像產生多個旋轉圖像，由此產生旋轉圖像數據，且其中所述處理器配置為基於所述旋轉圖像數據和所述測量光強數據的所選部分來計算所述光學活性物質的濃度。46、根據權利要求40所述的裝置，所述裝置還包括可連接到所述處理器的資料庫，所述資料庫包括預定光強比的陣列，所述陣列包括多個陣列位置，每個所述陣列位置由對應於所述光學活性物質的已知濃度值的行和對應於所述多個虹膜區域之一的列限定。47、根據權利要求46所述的裝置，其中所述處理器還配置為依照下面的方法計算所述光學活性物質的濃度a.將所述陣列再分成多個子陣列；b.基於至少一個統計置信參數選擇子陣列；c.限定多個簇，每個所述簇包括來自所述多個虹膜區域中的一個虹膜區域組；d.選擇所述多個簇中的一個；以及e.基於所選擇的簇、所選擇的子陣列和所述測量光強數據計算所述光學活性物質濃度。48、根據權利要求46所述的裝置，其中所述至少一個統計置信參數是從包括陣列離差、簇總和離差、簇近似離差、簇近似離差比、陣列離差比、最小偏移誤差總和、離散度和近似Q因子的組中選出的。49、根據權利要求46所述的裝置，其中所述處理器還配置為計算偏移誤差陣列。50、根據權利要求49所述的裝置，其中所述處理器用於根據所述測量光強數據計算多個測量光強比，每個所述測量光強比對應於所述虹膜區域之一，所述偏移誤差陣列包括多個偏移誤差陣列位置，每個所述偏移誤差陣列位置由對應於所述已知濃度值之一的行和對應於所述虹膜區域之一的列限定。51、根據權利要求50所述的裝置，其中所述偏移誤差陣列中的每個所述偏移誤差依照下面的步驟產生a.選擇與所選子陣列中所述行之一對應的已知濃度值；b.選擇所述虹膜區域之一；以及c.計算與所選虹膜區域對應的該測量光強比和對應於所選虹膜區域和所選已知濃度值兩者的該預定光強比之間差的絕對值。52、根據權利要求50所述的裝置，其中所述處理器還配置為計算對應於所述多個虹膜區域中每個所述虹膜區域的最小偏移誤差。53、根據權利要求52所述的裝置，其中每個所述最小偏移誤差包括該偏移誤差陣列的列中的最低偏移誤差，其中該偏移誤差陣列的所述列與該最小偏移誤差對應於同一虹膜區域。54、根據權利要求53所述的裝置，其中所述處理器還配置為計算所述多個簇中每個所述簇的簇最小偏移誤差總和。55、根據權利要求54所述的裝置，其中每個所述簇最小偏移誤差總和包括具有該簇的虹膜區域的最小偏移誤差總和。56、根據權利要求55所述的裝置，其中選擇所述多個簇之一的步驟包括選擇具有最低的簇最小偏移誤差總和的簇。57、根據權利要求56所述的裝置，其中計算所述光學活性物質濃度的步驟包括對該已知濃度值進行平均，其中該已知濃度值對應於具有所選簇的虹膜區域的最小偏移誤差。58、一種計算包含光學活性物質溶液的對象中所述光學活性物質濃度的方法，該方法包括下面的步驟a.提供所述對象的至少一個測量圖像，每個所述測量圖像限定了從所述對象反射的測量光強陣列；b.根據從所述對象反射的測量光強陣列計算至少一個測量光強比；以及c.基於所述至少一個測量強度比計算所述光學活性物質的濃度。59、根據權利要求58所述的方法，其中所述對象是具有虹膜的人眼。60、根據權利要求58所述的方法，其中基於從所述對象反射的所述至少一個測量光強比來計算所述光學活性物質濃度的步驟還包括a.在所述測量圖像中限定多個計算空間，每個所述計算空間限定了多個測量光強；以及b.計算每個所述計算空間的計算空間比，其中所述至少一個測量光強比包括至少一個所述計算空間比。61、根據權利要求60所述的方法，其中計算每個所述計算空間中的計算空間比的步驟包括-a.在每個所述計算空間中限定第一和第二區域，其中所述第一區域限定了測量光強的第一區域且所述第二區域限定了測量光強的第二區域；b.計算所述第一區域中測量光強的總和，由此產生第一總和；C.計算所述第二區域的測量光強總和，由此產生第二總和；以及d.計算所述第一總和與所述第二總和的比。62、根據權利要求60所述的方法，其中所述多個計算空間包括兩個或多個計算空間。63、根據權利要求60所述的方法，其中所述多個計算空間包括四個計算空間。64、根據權利要求63所述的方法，其中所述對象的測量圖像包括虹膜和瞳孔的測量圖像，所述四個計算空間限定了第一和第二計算空間對，且其中每個所述計算空間對限定了通過所述瞳孔圖像的線。65、根據權利要求64所述的方法，其中每個所述計算空間的每個所述第一區域和每個所述計算空間的每個所述第二區域是矩形的形狀，且彼此相鄰。66、根據權利要求64所述的方法，其中每個所述計算空間的每個所述第一區域和每個所述計算空間的每個所述第二區域形成L形。67、根據權利要求58所述的方法，還包括a.提供參考對象的多個預定圖像，每個所述預定圖像對應於所述光學活性物質的已知濃度並限定了從所述對象反射的預定光強陣列；以及b.計算從所述參考對象反射的每個所述預定光強陣列中的至少一個預定強度比；其中計算所述光學活性物質濃度的步驟包括基於所述至少一個測量強度比以及所述參考對象反射的每個所述預定光強陣列中所述至少一個預定強度比，來計算所述光學活性物質的濃度。68、根據權利要求67所述的方法，其中所述參考對象是所述對象。69、根據權利要求67所述的方法，其中計算從所述參考對象反射的每個所述預定光強陣列中至少一個預定光強比的步驟包括a.限定每個所述預定圖像中至少一個預定計算空間；以及b.計算每個所述預定計算空間中預定計算空間比，其中所述至少一個預定光強比包括至少一個所述預定計算空間比。70、根據權利要求69所述的方法，其中計算每個所述計算空間中的預定計算空間比的步驟包括-a.在每個所述預定計算空間中限定第一預定區域和第二預定區域，其中所述第一預定區域限定了預定光強的第一預定區域且所述第二預定區域限定了預定光強的第二預定區域；b.計算所述第一預定區域中的預定強度總和，由此產生第一預定總和；c.計算所述第二預定區域中的預定強度總和，由此產生第二預定總和；以及d.計算所述第一預定總和與所述第二預定總和的比。71、根據權利要求70所述的方法，其中所述多個預定計算空間包括兩個或多個計算空間。72、根據權利要求70所述的方法，其中所述多個預定計算空間包括四個計算空間。73、根據權利要求58所述的方法，還包括產生偏移誤差陣列。74、根據權利要求73所述的方法，其中所述偏移誤差陣列包括多個偏移誤差，每個所述偏移誤差具有由對應於所述光學活性物質的多個已知濃度值之一的行以及對應於眼睛中多個虹膜區域之一的列所限定的偏移誤差陣列位置。75、根據權利要求74所述的方法，其中所述偏移誤差陣列包括所述至少一個測量強度比和預定光強比之間差的絕對值，其中所述至少一個測量強度比之一和所述預定光強比兩者與所述偏移誤差對應於同一虹膜區域。76、根據權利要求75所述的方法，還包括產生最小偏移誤差陣列。77、根據權利要求60所述的方法，其中所述最小偏移誤差陣列包括多個最小偏移誤差，每個所述最小偏移誤差對應於所述偏移誤差陣列的行和列，每個所述最小偏移誤差包括所述偏移誤差陣列的對應列中的最低偏移誤差，由此每個所述最小偏移誤差對應於所述已知濃度值之一和所述虹膜區域之一。78、根據權利要求77所述的方法，還包括a.限定多個簇，其中每個所述簇包括所述虹膜區域組；b.對於包括每個簇的虹膜區域組計算該最小偏移誤差總和；c.選擇具有最小偏移誤差的最低總和的簇；以及d.對於包括所選簇的每個虹膜區域，對與最小偏移誤差對應的該己知濃度值進行平均。79、根據權利要求58所述的方法，其中所述對象的所述至少一個測量圖像包括多個測量圖像，每個所述測量圖像對應於從所述對象反射的不同光波長。80、一種計算包含光學活性物質溶液的對象中所述光學活性物質濃度的方法，該方法包括a.提供所述對象的測量圖像，所述測量圖像限定了從所述對象反射的測量光強陣列；b.旋轉所述測量圖像到多個旋轉位置，由此產生從所述對象反射的多個旋轉測量光強；以及c.基於從所述對象反射的所述測量光強和從所述對象反射的所述旋轉測量光強來計算所述光學活性物質的濃度。81、根據權利要求80所述的方法，其中所述多個旋轉位置包括60個旋轉位置。82、根據權利要求81所述的方法，其中所述旋轉位置彼此間隔約O.l度。83、根據權利要求80所述的方法，其中所述多個旋轉位置對於所述測量圖像限定了從約-3.0度到約+3.0的值的範圍。84、根據權利要求80所述的方法，其中所述對象是人眼。85、一種計算包含光學活性物質溶液的對象中所述光學活性物質濃度的方法，所述對象包括多個對象區域，該方法包括a.提供從所述對象反射的多個測量光強值，每個所述測量強度值對應於所述對象區域之一；b.提供包含所述光學活性物質溶液的參考對象反射的多個預定光強，所述參考對象包括多個參考對象區域，且每個所述預定光強對應於所述參考對象區域之一，並且對應於所述光學活性物質的已知濃度；c.選擇從參考對象反射的所述多個預定光強的一部分；以及d.基於從所述對象反射的一個或多個所述測量光強以及從參考對象反射的所述多個預定光強的所選部分，計算所述對象中所述光學活性物質的濃度。86、根據權利要求85所述的方法，其中基於一個或多個統計置信參數進行選擇從所述參考對象反射的所述多個預定光強中一部分的步驟。87、根據權利要求86所述的方法，其中從包含陣列離差、簇總和離差、簇近似離差、陣列離差比、簇近似離差比、離散度、近似Q因子和最小偏移誤差總和的組中選出所述一個或多個統計置信參數。88、根據權利要求85所述的方法，其中所述對象是人眼。89、根據權利要求85所述的方法，其中所述參考對象與所述對象相同。90、根據權利要求85所述的方法，其中從所述對象反射的所述測量光強對應於多個光波長。91、一種對從包含光學活性物質溶液的對象反射的光產生預定光強數據的方法，所述方法包括a.調整所述溶液中所述光學活性物質的濃度；b.測量所述濃度；c.採集所述對象的圖像，所述圖像限定了光強值的陣列；以及d.計算所述光強值陣列中至少一個預定光強比。92、根據權利要求91所述的方法，其中所述對象是人眼。93、根據權利要求92所述的方法，其中所述虹膜包括多個虹膜區域且每個所述預定光強比對應於所述虹膜區域之一。94、根據權利要求91所述的方法，還包括對於所需數量的光學活性物質濃度重複步驟a-d的步驟。95、根據權利要求91所述的方法，其中所述光學活性物質是葡萄糖。96、根據權利要求93所述的方法，還包括在預定光強數據陣列中存儲所述至少一個預定光強比的步驟，所述預定光強數據陣列限定了對應於所述葡萄糖測量濃度的行以及對應於所述虹膜區域的列。97、一種計算包含光學活性物質溶液的對象中所述物質濃度的方法，所述方法包括a應供所述對象的測量圖像，所述測量圖像限定了測量光強數據；b.提供包含所述光學活性物質溶液的參考對象的多個預定圖像，每個所述預定圖像對應於所述光學活性物質的已知濃度，所述多個預定圖像限定了預定光強數據的陣列，所述預定光強數據陣列還限定了預定光強數據的多個子陣列；c.旋轉所述測量圖像到多個旋轉位置，由此產生旋轉光強數據；d.選擇所述預定光強數據子陣列之一；以及e.基於所述測量光強數據、所述旋轉光強數據以及所述預定光強數據的所選子陣列，來計算所述對象中所述光學活性物質的濃度。98、根據權利要求97所述的方法，其中所述多個旋轉位置包括60個旋轉位置。99、根據權利要求97所述的方法，其中所述多個旋轉位置在距所述測量圖像的朝向的約-3度到約+3度的範圍內。100、根據權利要求97所述的方法，其中所述多個旋轉位置以約0.1度的增量為間隔。101、根據權利要求97所述的方法，其中基於一個或多個統計置信參數進行選擇子陣列的步驟。102、根據權利要求101所述的方法，其中從包括陣列離差、簇總和離差、簇近似離差、陣列離差比、簇近似離差比、離散度、近似Q因子和最小偏移誤差的組中選出所述統計置信參數。103、根據權利要求97所述的方法，還包括基於所述測量光強數據計算偏移誤差陣列。104、根據權利要求103所述的方法，其中所述對象包括多個對象區域且所述偏移誤差陣列包括多個偏移誤差，每個所述偏移誤差對應於所述對象區域之一。105、根據權利要求104所述的方法，其中所述多個對象區域是兩個或多個對象區域。106、根據權利要求104所述的方法，其中所述多個對象區域是四個對象區域。107、根據權利要求106所述的方法，其中每個所述對象區域包括第一和第二子區域，且其中每個所述第一子區域和第二子區域設置為彼此相對以形成L形。108、根據權利要求104所述的方法，其中所述測量光強數據包括多個測量光強值，且所述預定光強數據陣列包括多個預定光強值，且其中每個所述偏移誤差包括來自所述多個測量光強值的所選測量光強值比以及來自所選多個預定光強值的所選預定光強值比之間的差。109、根據權利要求104所述的方法，還包括基於所述偏移誤差陣列計算至少一個最小偏移誤差，每個所述最小偏移誤差對應於所述對象區域之一和所述光學活性物質的所述已知濃度值之一。110、根據權利要求109所述的方法，還包括限定多個簇，每個所述簇包括對象區域組，並選擇所述簇中的一個，其中還基於所選簇進行計算所述光學活性物質濃度的步驟。111、根據權利要求110所述的方法，其中選擇所述簇之一的步驟包括對於具有每個簇的每個該對象區域計算最小偏移誤差總和並選擇具有最小偏移誤差的最低總和的簇。112、根據權利要求111所述的方法，其中計算所述光學活性物質濃度的步驟包括將與包含所選簇的每個該對象區域的最小偏移誤差對應的該己知濃度值進行平均。113、根據權利要求97所述的方法，其中所述對象是眼睛。114、根據權利要求97所述的方法，其中所述光學活性物質是葡萄糖。115、根據權利要求97所述的方法，其中所述參考對象與所述對象相同。116、一種計算機可讀介質，包括用於計算包含光學活性物質溶液的對象中所述物質濃度的指令，該指令包括a.接收所述對象的測量圖像，所述測量圖像限定了測量光強數據;b.接收包含所述光學活性物質溶液的參考對象的多個預定圖像，每個所述預定圖像對應於所述光學活性物質的已知濃度，所述多個預定圖像限定了預定光強數據的陣列，所述預定光強數據陣列還限定了預定光強數據的多個子陣列；C.旋轉所述測量圖像到多個旋轉位置，由此產生旋轉光強數據；d.選擇所述預定光強數據子陣列之一；以及e.基於所述測量光強數據、所述旋轉光強數據以及所選預定光強數據子陣列，來計算所述對象中所述光學活性物質的濃度。117、一種計算機可讀介質，包括用於計算包含光學活性物質溶液的對象中所述光學活性物質濃度的指令，所述對象包括多個對象區域，該指令包括a.接收從所述對象反射的多個測量光強值，每個所述值對應於所述對象區域之一；b.接收包含所述光學活性物質溶液的參考對象反射的多個預定光強，所述參考對象包括多個參考對象區域，且每個所述預定光強對應於所述參考對象區域之一，並且對應於所述光學活性物質的已知濃度值；c.選擇從參考對象反射的所述多個預定光強的一部分；以及d.基於從所述對象反射的一個或多個所述測量光強和從參考對象反射的所述多個預定光強的所選部分，來計算所述對象中所述光學活性物質的濃度。118、一種計算機可讀介質，包括用於計算包含光學活性物質溶液的對象中所述光學活性物質濃度的指令，該指令包括a.接收所述對象的至少一個測量圖像，每個所述測量圖像限定了從所述對象反射的測量光強陣列；b.根據所述對象反射的所述測量光強陣列計算至少一個測量光強比；c.基於所述至少一個測量強度比計算所述光學活性物質的濃度。119、一種基於從包含光學活性物質溶液的對象反射的光計算所述物質濃度的裝置，該裝置包括a.存儲器，包括預定濃度數據以及預定光強數據；b.採集裝置，用於採集從所述對象反射的光的測量光強數據；c.計算裝置，用於基於所述測量光強數據、所述預定濃度數據和所述預定光強數據計算所述光學活性物質的濃度。120、根據權利要求119所述的裝置，還包括產生旋轉圖像數據的裝置。121、根據權利要求119所述的裝置，還包括選擇裝置，用於基於一個或多個統計置信參數選擇所述預定濃度數據的一部分。122、根據權利要求119所述的裝置，其中所述測量光強數據對應於一個或多個光波長。全文摘要提供了一種非侵入地測量對象中光學活性物質濃度的方法和系統。該系統包括用於向包含光學活性物質濃度的對象或目標發射光的光源；位於所述光源和所述對象之間的偏振器；圖像採集設備和處理器。該圖像採集設備設置為接收從所述對象反射的光並從其產生測量圖像。所述測量圖像限定了測量光強數據。該處理器配置為基於所述測量光強數據的所選部分計算所述光學活性物質的濃度。文檔編號A61B5/00GK101160089SQ200580045828公開日2008年4月9日申請日期2005年11月3日優先權日2004年11月4日發明者D·E·溫特申請人:Q斯泰普技術公司