[发明专利]非接触式成像系统及其成像方法

权利要求书

1.一种非接触式成像系统，用于探测生物体，其特征在于：包括近红外成像仪系统以及成像数据重建系统；

所述近红外成像仪系统包括：

光源，包括正弦调制的光电二级管和强度恒定的长相关激光；

光切换器，一端与所述光源光学连接，另一端与多模光纤光学连接，包括波长切换器与位置切换器；

探测器，由多个单光子计数单元组成，其中，所述多个单光子计数单元一端与单模光纤光学连接，其中，所述生物体位于所述多模光纤与所述单模光纤之间，所述单光子计数单元通过所述单模光纤对所述生物体进行探测；

控制器，与所述光源、所述光切换器、所述探测器电性连接，用于根据工作模式控制所述光源产生相应的激光以及控制所述探测器采集相应的数据；

所述成像数据重建系统包括脂肪测量装置及蒙特卡洛计算装置；

所述脂肪测量装置用于获取生物体被测部位的脂肪层厚度数据，并进行三维体素化建模；

所述蒙特卡洛计算装置对建模位置模拟光强的信号强度、相位以及建立自相关函数，并根据模拟数据计算格林函数，并结合近红外成像仪系统所获取数据重建被测部位的血氧和/或血流数据。

2.根据权利要求1所述的非接触式成像系统，其特征在于，所述工作模式包括血氧探测与血流探测，所述血氧测量在光电二极管开通时进行，所述血流测量在长相关激光开通时进行。

3.根据权利要求2所述的非接触式成像系统，其特征在于，所述控制器在所述工作模式为血氧探测时对激光进行正弦调制，并控制所述光电二极管在多个不同波长的激光之间进行切换，经过所述波长切换器，由所述位置切换器经过所述多模光纤，轮流输送相应波长的激光到入射光源点，所述探测器记录单光子的到达时间。

4.根据权利要求2所述的非接触式成像系统，其特征在于，所述控制器在所述工作模式为血流探测时控制所述长相关激光产生直流激光并经过所述波长切换器，由所述为位置切换器经过所述多模光纤，轮流输送相应波长的激光到入射光源点，所述探测器记录单光子到达时间。

5.根据权利要求1所述的非接触式成像系统，其特征在于：所述脂肪测量装置包括脂肪厚度测试仪和信号阵列分析仪。

6.根据权利要求1所述的非接触式成像系统，其特征在于，所述三维体素化建模是根据所需重建数据精确度，确定最小体素网格的尺寸，把生物体被测部位的肌肉和脂肪按照不同的组织特性进行标记。

7.一种非接触式成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、开启光源，选择血氧和/或血流测量模式，采用探测器对生物体实现光子计数模式采集，以获得被测部位的血氧和/或血流数据；

S2、测量生物体被测部位的脂肪层厚度数据，并进行三维体素化建模；

S3、采用蒙特卡洛方法对建模位置模拟光强的信号强度、相位以及建立自相关函数，并根据模拟数据计算格林函数，

S4、根据所计算的格林函数重建所述被测部位血氧和/或血流数据。

8.根据权利要求7所述非接触式成像方法，其特征在于，在步骤S1中，在血氧探测中，所述探测器根据光强采用可变积分时间窗模式进行光子计数积累。

9.根据权利要求7所述非接触式成像方法，其特征在于，在步骤S2中，采用脂肪厚度测试仪测得被测部位的第一脂肪层厚度数据，采用信号阵列分析仪测得被测部位的第二脂肪层厚度数据；对比第一脂肪层厚度数据和第二脂肪层厚度数据，两者数据相近时，以第一脂肪层厚度数据为准，两者数据偏差较大时，以第二脂肪层厚度数据为准，得到被测部位的最终脂肪层厚度数据。

10.根据权利要求7所述的非接触式成像系统，其特征在于，在步骤S2中，所述三维体素化建模是根据所需重建数据精确度，确定最小体素网格的尺寸，把生物体被测部位的肌肉和脂肪按照不同的组织特性进行标记。

11.根据权利要求7所述非接触式成像方法，其特征在于，在步骤S2中，还进一步包括预测被测部位的表面弧度，并根据表面弧度对被测部位进行三维体素化建模。