[发明专利]用于粘弹性定量检测的激光散斑图像处理装置及方法

说明书

本发明公开一种用于粘弹性定量检测的激光散斑图像处理装置及方法，处理方法包括：获取相机采集的某一帧激光散斑图像，构建三维空间散斑衬比图像以获取激光散斑衬比图像的时空分布，并进行滤波处理；根据滤波处理后的激光散斑衬比图像的时空分布计算混叠波的传播速度，并由混叠波的传播速度获取表面波的传播速度，改变正交振荡激励的频率，获取表面波的频散特性，并根据表面波的频散特性拟合求解出被测样本的粘性和弹性；处理装置包括激光散斑衬比计算模块、数据预处理模块及粘弹性计算模块。本发明可对低帧率采集的多个激光散斑图像进行处理，以计算表面波的传播速度，从而定量求解被测样本的粘弹性模量，其有利于降低检测的复杂性及成本。

技术领域

本发明涉及粘弹性检测技术领域，具体涉及一种用于粘弹性定量检测的激光散斑图像处理装置及方法。

背景技术

疾病(如动脉粥样硬化、皮肤瘤等)的发生和发展会改变生物组织的机械性质(如弹性和粘性)。生物组织粘弹性测量可以用来监测病变过程，并做到疾病早期诊断的目的。

生物组织粘弹性测量，是通过测量生物组织在应力作用下的应变来反映生物组织的机械性能的，其中应力通过外部激励装置施加到被测样本，应变相关参量可以用激光散斑衬比成像的方法来进行测量。激光散斑衬比成像是通过扰动下散斑图样的变化来检测被测物体的运动，已经被广泛用于血流的检测。

在光学成像中成像视野较小，一般在几个毫米至几十毫米，但是生物软组织的表面波的传播速度一般为1m/s～10m/s。所以需要很快的采样速率来追踪表面波的传播。激光散斑衬比成像的采样帧率与相机的速度有关，相机的采样帧率一般小于几百帧/秒的速度，无法满足高空间分辨率的追踪表面波。现阶段,一般通过昂贵的高速相机来增加系统的采样帧率，或者通过采集与激励之间的精确同步，来分时采集信号的不同部分，但不管是采用高速相机还是采用同步的方法都会增加系统的的复杂性和成本。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种用于粘弹性定量检测的激光散斑图像处理装置及方法，其可对低帧率的激光散斑衬比成像的激光散斑图像进行处理以获取待测样本的粘弹性。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种用于粘弹性定量检测的激光散斑图像处理方法，包括如下步骤：

S21、获取相机采集的某一帧激光散斑图像，以该帧激光散斑图像的每个像素对应的衬比值构建二维空间散斑衬比图像，获取每一帧激光散斑图像的二维空间散斑衬比图像，构建三维空间散斑衬比图像以获取激光散斑衬比图像的时空分布；

S22、对激光散斑衬比图像的时空分布进行滤波处理；

S23、根据滤波处理后的激光散斑衬比图像的时空分布计算混叠波的传播速度，并由混叠波的传播速度获取表面波的传播速度，改变正交振荡激励的频率，获取表面波的频散特性，并根据表面波的频散特性拟合求解出被测样本的粘性和弹性。

同时，本发明还提供一种用于粘弹性定量检测的激光散斑图像处理装置，包括：

激光散斑衬比计算模块，其用于获取相机采集的某一帧激光散斑图像，以该帧激光散斑图像的每个像素对应的衬比值构建二维空间散斑衬比图像，获取每一帧激光散斑图像的二维空间散斑衬比图像，构建三维空间散斑衬比图像以获取激光散斑衬比图像的时空分布；

数据预处理模块，其用于对激光散斑衬比图像的时空分布进行滤波处理；

粘弹性计算模块，其用于根据滤波处理后的激光散斑衬比图像的时空分布计算混叠波的传播速度，并由混叠波的传播速度获取表面波的传播速度，改变正交振荡激励的频率，获取表面波的频散特性，并根据表面波的频散特性拟合求解出被测样本的粘性和弹性。

与现有技术相比，本发明可对低帧率采集的多个激光散斑图像进行处理，以计算表面波的传播速度，从而定量求解被测样本的粘弹性模量，其有利于降低检测的复杂性及成本。