[发明专利]一种基于S形光子密度调整的目标检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及医疗设备领域、医疗影像领域和树木质量检测领域，特别是近红外光谱成像设备。

背景技术

1977年，Jobsis在《Science》杂志上发表文章，证明近红外光可以在生物体内传播数厘米仍能被可靠检测。因为近红外光具有对生物体完全无害的优点，近30年来用近红外光探测生物体结构得到了长足发展。

近红外光在生物体内有独特的传播特性。波长大于近红外光的电磁波在生物体内会很快被水分子吸收，波长小于近红外光的电磁波在生物体内会很快被蛋白质吸收。但是生物体的主要组成成分水和蛋白质对近红外光的吸收性较差，所以近红外光对生物体具有一定的穿透性。水、生物体内重要的蛋白质(氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白)对光的吸收曲线如附图1所示。

生物体内存在多种对光产生散射作用的物质，如细胞膜、细胞器等。近红外光子通过低功率的激光光源探头(功率不超过50毫瓦)入射生物体后，即在生物体内发生多次散射，称为“随机游走”。光子在生物体内随机游走的示意图如附图2所示。激光接收探头放置于生物体表面上，从生物体内出射的光子可以被激光接收探头接收。

从一个激光光源探头入射，经过生物体内多次散射后被一个激光接收探头所接收的光子，在生物体内的光子密度分布图如附图3所示。所谓某一部分生物体的光子密度，指一段时间内经过该部分的光子总数。生物体的光子密度反映了光子在生物体内的稳定分布情况。生物体的光子密度也反映了接收器对某一部分生物体的敏感程度，如果某部分生物体的光子密度较大，则接收器对该部分生物体更敏感，反之，如果某部分生物体的光子密度较小，则接收器对该部分生物体较不敏感。

由附图3可见，从一个激光光源探头出发，被一个激光接收探头所接收的光子，在生物体内的光子密度不均一。在接近激光光源探头和接近激光接收探头的位置光子密度较大，而在生物体的深层位置光子密度较小。

发明内容

现有技术近红外光谱成像设备的光子密度不均匀，对深层结构不敏感，目标被检测出性差；光子密度不均匀，使得近红外光谱成像技术的图像噪声较大，影响对被检测目标结构的准确判断的问题，为了解决所述的问题，本发明的目的是提供一种基于S形光子密度调整的目标检测装置。

为了实现所述的目的，本发明的基于S形光子密度调整的目标检测装置包括：

正弦波发生器，用于产生电信号；

电-光转换器，用于将电信号转换为近红外光信号；

激光光源探头，将近红外光传导至被检测目标；

激光接收探头，用于接收从检测目标出射的部分光子；

光子密度计算器，用于计算检测目标内每一点上的光子数；

光子密度信息转换器，对光子数进行S形调整，用于生成光子密度信息；

成像装置，根据激光接收探头的测量数据和得到的光子密度信息对被检测目标进行成像。

所述光子密度信息转换器对接近被检测目标表面结构的光子密度和接近被检测目标深层结构的光子密度分别乘以较小和较大的系数，且对光子密度所乘的系数自被检测目标表面结构至被检测目标深层结构呈S形增大。

所述电-光转换器所用近红外光的波长范围为600纳米至950纳米的电磁波。

所述光子密度计算器所得到的光子密度为：在一个时间段内，通过指定部分被检测目标结构的光子总数为指定部分被检测目标结构的光子密度。

所述光子密度信息转换器的S形光子密度y包括：y=a-a-bc+e-dx,]]>

其中：

陡降参数d的取值范围为d＞0；

自变量x的取值范围为-∞至+∞；

S形光子密度y的上极限由幅度参数a控制，当自变量x无限趋近于-∞时，S形光子密度y无限趋近于幅度参数a；

幅度参数a的取值范围为a＞1；

S形光子密度y的下极限由幅度参数a、调节参数b、权重参数c控制，当自变量x无限趋近于+∞时，S形光子密度y无限趋近于

调节参数b的取值范围为a＞b＞0；