[发明专利]一种基于空间频域成像测量组织体形貌和光学参数的方法及测量装置

说明书

本发明提供一种基于空间频域成像检测复杂组织体形貌和光学参数的方法，其包括以下步骤：一、光源产生具有一定空间频率的调制光；二、利用参考平面进行系统标定；三、将调制光投射到待测组织体，由相机采集经样品散射后的反射光图像；四、利用傅里叶轮廓术获取三维面形；五、根据高度和角度校正图像照度；六、逐行傅里叶变换，分解直流和交流频谱分量，再通过傅里叶逆变换得到直流和交流分量图像；七、匹配拟合得到光学参数。本方法只需单次成像，即可获得面形和光学参数信息；同时校正了由于复杂面形导致的光照度误差，测量速度快、精度高。

技术领域

本发明属于光学与测量技术领域，更具体涉及一种基于空间频域 成像测量组织体形貌和光学参数的方法，还涉及一种基于空间频域成 像测量组织体形貌和光学参数的测量装置，适用于测量生物组织的吸 收系数和约化散射系数。

背景技术

公开号为CN105510253A的的中国专利“用空间频域成像检测农产 品组织光学特性的装置及方法”，公布了空间频域成像技术，通过将 具有一定空间频率的正弦调制光投射到待测组织样本上，由相机采集 经组织散射后的漫反射光照度图像，利用特定的光传输模型，如论文 “Cuccia J D,Bevilacqua F,Durkin JA,et al.Quantitation and mappingof tissue optical properties using modulated imaging[J].Journal of BiomedicalOptics,2009,14(2):024012.”提到的漫射近似方程或蒙特卡 罗方法模拟来逐点匹配拟合组织的吸收系数和约化散射系数，从而获 得待测组织的光学特性参量分布。由于吸收系数通常与化学成分相 关，约化散射系数通常与微观结构等物理性质有关，因此该光学特性检测可用于疾病的诊断和农产品品质的检测等方面。

空间频域成像技术可以进行宽场成像，具有无接触、大面积检测 的优势。但传统的空间频域成像采用三相移法进行解调，即需要采集 同一调制频率下3个不同相位的漫反射图像才能解析出该调制频率 下的调制深度；而要同时获得吸收系数和约化散射系数，需要测量2 个甚至更多个调制频率下的调制深度，需要对待测样品多次成像，制 约了测量的实时性。另外，当待测组织体表面高度不一致时，投射到 组织体表面的结构光不满足正弦分布规律，而相机采集到的光照度也 会受到组织体面形带来的干扰，造成数据畸变，影响了光学参数测量 的准确性。公开号为CN105466889B的中国专利“一种空间频域成像 中复杂组织体表面光照度的采集方法”提出了一种通过修改投射的灰 度图片和修正CCD相机采集到的图像来降低光照度数据采集误差的 方法，但该方法需要计算出组织体表面的三维高度后再次成像，更加 制约了测量的实时性。

发明内容

本发明针对现有技术存在的缺陷，目的在于提出了一种基于空间 频域成像技术测量组织体形貌和光学参数的方法，方法易行，操作简 便，只需单次成像即可检测复杂组织体三维面形和光学特性，同时还 校正了由于面形导致的光照度误差，提高了测量速度和准确度。本发 明的另一个目的在于一种基于空间频域成像测量组织体形貌和光学 参数的测量装置

为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：

一种基于空间频域成像技术测量组织体形貌和光学参数的方法， 其步骤是：(1).上位机生成一张空间频率为f_x的二维正弦波调制灰度 图片，控制投影仪投影该图片，产生正弦调制光，正弦调制光在x方 向光强度呈正弦变化；