无线声控穿戴式分子影像导航系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种成像系统，特别是一种无线声控穿戴式分子影像导航系统。
【背景技术】
[0002] 随着人类基因组测序的完成和后基因组时代的来临，疾病的早期精确诊断成为了 国家的重大战略需求。分子影像技术突破了传统影像技术仅能显示由细胞分子改变所引起 的解剖结构变化的局限，改变了传统离体方法不能在体连续观测药物作用机理及治疗效果 的局限，在分子生物学和临床医学之间架起了相互连接的桥梁。目前，基于光学成像技术、 信息处理技术、分子生物学、化学和计算数学等的光学分子影像，已经成为分子影像领域的 研究热点之一。
[0003] 分子影像设备可W在细胞分子水平上实现生物体生理、病理的实时、动态、在体成 像，具有无放射性、灵敏度高、测量快速等优点，代表了医学影像技术发展的新方向。利用分 子影像技术，一方面可W对埋植肿瘤进行精确定位，实现肿瘤的彻底切除，减轻对正常组织 器官的不必要损害；另一方面，可W极大缩短药物的研制、筛选、预临床研究时间。然而，现 有的分子影像系统相对复杂，且操作麻烦，在实际使用性能和设计方面有待进一步提高。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明提出了一种无线声控穿戴式分子影像导航系统，通过新的设计 结构和新技术的使用，增强了定位的准确性和操作的人性化。
[0005] 本发明提供了一种无线声控穿戴式分子影像导航系统，包括：
[0006] 多光谱光源发射与接收模块，用于向探测区域发射多谱段的光源信号，并采集探 测区域的反射光信号和透射光信号，并将其输出至图像处理模块；
[0007] 图像处理模块，用于根据接收到的反射光信号和透射光信号进行探测区域的=维 重建和融合；
[0008] 无线信号处理模块，用于提供无线连接；
[0009] 穿戴式成像模块，用于视频信息采集和显示，声音的接收和发送，并感知头部姿态 变化，实现对系统的智能化控制。
[0010] 本发明提出的上述方案具有W下技术效果：
[0011] 1、通过佩戴式的结构设计实现了分子影像的精确导航、实时成像，并实现了人性 化的设计需求。
[0012] 2、通过无线声控W及头部姿态感应的设计，进一步解放了操作人员的双手，使操 作变得更加便捷，增强了人机互动功能。
[0013] 3、通过多视角的切换及=维重建技术的使用，使操作人员获得了更好的视角、更 多的信息，同时增强了人员之间互动的功能。并且，为其他学习人员提供了第一现场的宝贵 资料。
[0014] 4、通过对降噪、配准和融合过程中一些已有算法的改进，提高了探测区域信号与 背景信号的比值，使得成像效果更好，导航更加准确。
【附图说明】
[0015] 图1是依照本发明实施例的穿戴式成像模块的结构示意图；
[0016] 图2是依照本发明实施例的多光谱光源信号发射与接收模块、图像处理模块和无 线信号处理模块的集成结构示意图；
[0017] 图3是依照本发明实施例的无线声控穿戴式分子影像导航系统的方框图；
[0018] 图4是依照本发明实施例的无线声控穿戴式分子影像导航系统的系统原理图。
【具体实施方式】
[0019] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，W下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明进一步详细说明。
[0020] 本发明实施例基于分子影像中的激发巧光成像，提供了一种无线声控穿戴式分子 影像导航系统。
[0021] 图1是依照本发明实施例的穿戴式成像装置的结构示意图。图2是依照本发明实 施例中的多光谱光源信号发射与接收装置、图像处理装置和无线信号处理装置的集成结构 示意图。图3是根据本发明实施例的无线声控穿戴式分子影像导航系统的方框图。如图3 所示，该无线声控穿戴式分子影像导航系统包括：
[0022] 多光谱光源发射与接收模块，用于提供多谱段的光源信号，并采集探测区域的近 红外巧光信号和可见光信号；
[0023] 图像处理模块，用于进行图像的融合，多源信号的=维重建与多源信号的切换管 理；
[0024] 无线信号处理模块，用于自主建立或连接无线网络信号；
[0025] 穿戴式成像模块，用于视频信息采集和显示，声音的接收和发送，并可智能感知头 部姿态变化，实现对系统的智能化控制。
[00%] 如图2所示，所述无线声控穿戴式分子影像导航系统装载在机械集成结构上。所 述集成结构包括：
[0027] 底座，底座上可动安装的第一机械臂，第一机械臂另一端上可动安装的第二机械 臂，W及第二机械臂前端安装的镜筒。
[0028] 接下来将分别详细描述多光谱光源发射与接收模块、图像处理模块、无线信号处 理模块和穿戴式成像模块的操作。
[0029] 所述多光谱光源发射与接收模块主要包括：
[0030] 可见光源，可采用L邸冷光源，其位于底座上，用于向探测区域的受检对象发射可 见光；可选地，可见光源前放置有一个带通滤光片，W便透过预定波长的可见光；所述预定 波长优选为380-700nm;
[0031] 近红外激光器，其位于可见光源之上，也集成在底座中，用于向探测区域的受检对 象发射近红外光；可选地，其发射中屯、波长为近红外光（例如SOOnm)的光信号；
[0032] 光源禪合器，其位于第一机械臂中，用于将所述可见光信号和近红外光信号进行 禪合，禪合后的禪合光出射至镜筒中的出射光镜头上，然后投射到受检对象上；
[0033] 二向色分光片，其位于镜筒中的入射光镜头上，用于将采集回来的禪合光（受检 对象反射回来的光，反射到镜筒中入射光镜头上的那部分光）进行分光，分成反射光和透 射光，并分别传递给近红外CCD相机和彩色CCD相机；
[0034] 近红外CCD相机和彩色CCD相机，其分别位于第二机械臂前端两侧（接近镜筒一 端），近红外CCD相机用于接收经二向色分光片分光后的近红外光，彩色CCD相机用于接收 分光后的可见光。
[0035] 其中，所述近红外激光器的激光可W通过光纤将激发光源引出。如图4中所示，可 见光源发出的光与近红外激光器所发出的激光分别使用光纤传导至光源禪合器中，然后将 光源禪合器禪合后的光使用一根光纤投射到镜筒中的出射光镜头上，再投射到探测区域。
[0036] 本领域技术人员已知的是，本发明实施例中还可W采用本领域公知的其它方法来 发射可见光与近红外光。
[0037] 当激发探测区域时，可用单根光纤实现可见光信号与近红外光信号的同时出射。 具体地，可将可见光信号与近红外光信号在出光口处使用光源禪合器进行禪合。
[0038] 其中，所述二向色分光片可W是750nm的分光片，用于将采集回来的禪合光进行 分光，分成透射光和反射光，并分别传递给近红外CCD相机和彩色CCD相机。本模块中还包 含其他光纤分别与近红外CCD相机和彩色CCD相机相连，用于将光信号传递到图像处理模 块。二向色分光片分光W后，采集回来的禪合光被分成了透射光和反射光，如图4所示，透 射光和反射光分别直接传到了近红外CCD相机和彩色CCD相机上，然后将两个相机上所得 到的信号，经光纤分别传到了图像处理模块中；
[0039] 如图3所示，图像处理模块，其位于第二机械臂的中部，如图4所示，近红外光CCD 和彩色CCD相机采集回来的光信号，经光纤传到了图像处理模块，图像处理模块自带CPU, 里面包含一些图像处理软件，能够对采集回来的光信号进行处理。图像处理模块能够与无 线处理模块相连，无线模块能够与穿戴式成像模块相连。整个系统就连通了。因无线处理 模块与图像处理模块只是小的集成电路板，都位于第二机械臂中部；
[0040] 所述图像处理模块主要包括处理器，用于根据采集回来的可见光信号得到反射光 图像，根据近红外光信号得到透射光图像，然后将它们进行S维重建和图像融合。
[0041] 图像处理模块首先对透射光图像和反射光图像进行预处理，W便得到更加精确的 图像分布特征。所述预处理具体包括：
[0042] 对于所得反射光图像的像素矩阵，对于每一个像素，分别取W当前像素为中屯、的 一个预定大小的子矩阵窗口，对窗口内的像素点值进行冒泡排序，取中间两个值中较小的 那个值作为当前像素点的新值，所述预定大小优选为3X4。
[0043] 对于采集回来的透射光图像，使用通带为第一预定值赫兹的切比雪夫型带通滤波 器进行滤波，所述第一预定值为近红外光波段，可W为3. 33X10"~3. 8X10M。
[0044] 所述预处理的目的就是为了降低噪声，增强最后的成像质量。本发明中对反 射光图像和透射光图像采用不同的预处理。之所W采用不同的预处理方式，是因为 3. 33Xl〇M~3. 8X10M的透射光比较微弱，但却是本发明最需要的光，因此，只截取，而不 削弱。而反射光只是背景光，