[发明专利]一种基于电子倍增CCD的扩散光学层析成像系统及方法

权利要求书

1.一种基于电子倍增CCD的扩散光学层析成像系统，包括稳态激光光源、平移台，耦合透镜，镜头，电子倍增CCD和计算机，由稳态激光光源发射出的稳态激光，经过入射光纤照射到仿体或待测物体上，由平移台带动光纤头移动，使得激光照射到仿体的各个成像点，之后镜头接受经由仿体而出的透射光，使其在电子倍增CCD中成像，成像结果被传送至计算机，由计算机实现图像重建。

2.一种采用权利要求1所述的系统实现的图像重建方法，该方法假设光源的个数即亦即平移台扫描的点数为S×S，电子倍增CCD获取的图像有D×D个像素点，即有D×D个探测点，系统结束图像采集时共得到S×S幅均匀平板仿体的图像和S×S幅待测平板仿体的图像，包括下列步骤：

1)根据光源位置的不同，将每个光源照射下的均匀平板仿体图像和待测平板仿体图像合并为一组，此时可得到S×S组图像，每组图像中包含有一幅均匀仿体的图像和一幅待测仿体的图像，由于图像的像素点的幅值代表着该位置的出射光强，所以每幅图像共可得到D×D个出射光强，这里用I₀(r_s，r_d)表示光源在光源位置r_s处照射、在探测点位置r_d处探测得到的经过均匀仿体的出射光强，I(r_s，r_d)表示光源在光源位置r_s处照射、在探测点位置r_d处探测得到的经过待测仿体的出射光强；

2)将在同一个光源位置r_s处，每组待测平板仿体和均匀平板仿体的图像中对应同一探测点r_d的出射光强作比，得到相对量此时，对于每组图像，共可以得到D×D个T(r_s，r_d)值，表现为一个D×D的矩阵M₀，矩阵的每个元素代表对应于(r_s，r_d)所测量到的相对量T(r_s，r_d)的值，由于共有S×S组图像对，可得到S×S个D×D矩阵，之后将这S×S个D×D矩阵组合成一个以S×S为列数，D×D为行数的矩阵M；

3)基于格林函数的微扰理论和一阶利托夫近似，得到中间变量φ(r_s，r_d)＝-G₀(r_s，r_d)ln M，其中，G₀(r_s，r_d)为模拟计算得到的准确值，代表光源在r_s处照射、在探测点r_d处探测得到的均质格林函数解，中间变量φ(r_s，r_d)是一个以S×S为列数，D×D为行数的矩阵，且为已知值；

4)根据平板仿体，建立三维平面直角坐标系XYZ，将中间变量φ(r_s，r_d)中的光源位置r_s和探测器位置r_d，通过所建立的坐标系表示为X、Y和Z方向上的分量，在给定的Z坐标下，分别对光源位置r_s和探测器位置r_d的X方向和Y方向的分量做傅里叶变换，得到光源位置r_s和探测器位置r_d的X方向和Y方向相应的频谱信息；

5)然后根据光源位置r_s和探测器位置r_d的X方向和Y方向相应的频谱信息，建立一维逆积分方程，求得吸收系数的变化量δμ_a(r)中X方向和Y方向相应的频谱信息，再对δμ_a(r)中X方向和Y方向上的分量做傅里叶逆变换，即可求得δμ_a(r)在X方向和Y方向的分量；

6)改变Z坐标，就可以求出任意Z坐标下δμ_a(r)在X方向和Y方向的分量，完成对待测仿体的图像重建过程。