一种空间频域成像中复杂组织体表面光照度的采集方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物医学工程技术领域，具体涉及到一种空间频域成像中复杂组织体 表面光照度的采集方法。
【背景技术】
[0002] 空间频域成像是一种新兴的医学成像技术。以往常用的反射光谱或漫反射光谱技 术只能进行某一点光学参数值(吸收系数和散射系数)的测量，不能进行大范围的光学参数 值成像。而空间频域成像可进行宽场成像，满足大面积检测的要求。空间频域成像隶属于漫 射光成像的范畴，其原理为:选用漫反射率已知(通常为97%_100%)的漫反射板作为参考 平面，将带有一定空间频率的正弦调制光分别投射到待测组织体和参考平面，由CCD相机分 别采集待测组织体和参考平面在正弦调制光激励下表面的漫反射光照度分布，与特定的光 传输模型相结合来重建组织体内携带组织体功能性信息和临床病理信息的光学参数的分 布，从而完成对整个待测组织体的光学参数成像。
[0003] 空间频域成像要求待测组织体表面所有点与参考平面位于同一高度，因而多用于 对表面均匀的平面组织体进行光学参数成像。当应用空间频域成像对带有一定轮廓的复杂 组织体进行光学参数成像时，由于复杂组织体表面各点与参考平面不处于同一高度，因而 会对其表面光照度的采集带来两个不利影响：
[0004] 1.复杂组织体表面各点高度不统一，使投射到参考平面与复杂组织体表面对应点 的光照度不相同，因而投射到复杂组织体表面的正弦调制光不满足正弦分布规律；
[0005] 2.由于复杂组织体表面各点与(XD相机的距离也不相同，(XD相机采集到的复杂组 织体表面的光照度分布也会不可避免的受到高度调制带来的干扰，使有用数据发生某种程 度的畸变。
【发明内容】
[0006] 为了弥补空间频域成像的缺陷，克服其对带有轮廓的复杂组织体表面光照度采集 的不足，本发明提出了一种空间频域成像中复杂组织体表面光照度的采集方法，利用该方 法可以使投射到复杂组织体表面的正弦调制光满足正弦规律分布，减小高度不统一带来的 光照度采集误差，消除上述两个不利影响。本发明的主要技术方案分为以下两步：
[0007] -种空间频域成像中复杂组织体表面光照度的采集方法，使用带有轮廓获取功能 的空间频域成像系统，包括激光光源(8)、数字微镜器(9)、CCD相机（12)、计算机（13)、漫反 射板（11)五个部分，数字微镜器的投影面积和CCD相机的采集面积重合，而且CCD相机的孔 径光阑和数字微镜器处于同一水平高度，复杂组织体表面光照度的采集方法为：
[0008] ①生成一张带有调制频率的灰度图片，加载到数字微镜器，将激光光源投射到数 字微镜器表面，数字微镜器投出的光即为带有一定空间频率的正弦调制光。选取漫反射板 表面作为参考平面进行系统标定，将正弦调制光分别投射到参考平面和复杂组织体表面。 由CCD相机分别采集参考平面和复杂组织体表面的光照度分布图像，计算机识别前后两次 采集到的图像中相位差的变化，可得到复杂组织体表面与参考平面的高度差值分布，从而 获得复杂组织体表面的三维高度图；
[0009]②根据步骤①得到的复杂组织体表面的三维高度图，修改步骤①中灰度图片中的 灰度值分布。将修改后的灰度图片加载到数字微镜器对复杂组织体进行光输出，使复杂组 织体表面的光照度分布满足正弦分布规律，由CCD相机采集复杂组织体表面的光照度分布 图像；
[0010]③根据朗伯体表面漫反射模型的特点，从复杂组织体表面发出的光强反比于距离 的平方，对CCD相机采集到的复杂组织体表面的光照度分布图像做修正。
[0011]本发明的有益效果是：由于投射到复杂组织体表面的正弦调制光满足正弦规律分 布，而且与参考平面对应点接收到的光照度相同，因而将复杂组织体等效成了与参考平面 处于同一高度的平面组织，大大降低了由于高度不统一带来的光照度数据采集误差。使用 数字微镜器精确控制光输出，使复杂组织体表面每个点接收到的光照度易于调整，提高了 光的投射效率和投射精度。
【附图说明】
[0012] 图1是数字微镜器内部构造图
[0013] 图2是数字微镜器中一个像素微镜模块的结构图 [0014]图3是带有轮廓获取功能的空间频域成像系统结构图
[0015] 具体实现方式
[0016] 图1是数字微镜器的内部构造图，其内部构成为912*1140个像素微镜模块（1)，每 个像素微镜模块的表面积为7.56*7.56um 2，一个像素微镜模块代表一个像素点，输出的图 像就是由这些像素点构成。数字微镜器通过接收相应的代表亮度的灰度等级电信号数据， 控制所有像素微镜模块进行光输出。这里的电信号数据为分辨率912*1140、2 n灰度等级的 灰度图片(2)，由计算机使用编程软件生成。将生成的灰度图片加载到数字微镜器的电路板 上，每个像素微镜模块可识别灰度图片中与其对应像素点的灰度值，有光投射到像素微镜 模块表面时，其输出的光照度与灰度值成正比。因而，当激光光源投射到数字微镜器上时， 数字微镜器输出的图像与输入的灰度图片完全一致，保持了灰度图片所有的光亮分布，这 种以输入所需灰度图片控制输出图像的方式，即可完成对复杂组织体表面单点光照度的精 确调制和修正。
[0017] 图2是数字微镜器中一个像素微镜模块的结构示意图，一个像素微镜模块由像素 微镜(3)、支撑微镜的支柱(4)、镜架(7)、电极一(5)和电极二(6)组成。在像素微镜与镜架之 间，通过等离子腐蚀移去部分有机牺牲层而生成空气间隙，镜架被集成到芯片上。像素微镜 的材料是铝合金，电极一和电极二在电信号数据的驱动下可改变其自身电压，与像素微镜 之间产生静电吸引力。根据静电吸引力的位置不同，像素微镜可产生两种方向的偏转角。像 素微镜受到电极一的静电吸引力时，产生与水平方向+10°的偏转角，此时像素微镜能够把 入射光反射到目标体上;像素微镜受到电极二的静电吸引力时，产生与水平方向-10°的偏 转角，由吸收平面把