[发明专利]利用混沌激光探测生物仿体中异质物大小和位置的方法

说明书

本发明公开了一种利用混沌激光探测生物仿体中异质物大小和位置的方法，首先计算以脂肪乳液为液态仿体的衰减系数和吸收体的衰减系数；通过测得的互相关值和计算得出的脂肪乳液的衰减系数，水的衰减系数，计算出放入吸收体的大小；最高互相关值与最低互相关值之间的夹角即为所求相切角，满足一定关系，通过该关系可以计算出距离；从互相关随角度的变化曲线，得出异质物的初始位置所对应的角度，即θ₁为从x轴正向转到该位置转过的角度；该方法通过得到的透射信号互相关值可以得出异质物在不同位置下的光衰减情况，通过与衰减系数，路径建立联系，可以得到异质物的大小和位置信息。

技术领域

本发明涉及混沌激光技术领域，尤其涉及的是一种利用混沌激光探测生物仿体中异质物大小和位置的方法。

背景技术

光学检测由于激光技术的发展在过去几十年有了显著的进步，由于其无创性和高灵敏度及独特的分辨能力等优势用以探测人类身体，例如：组织的探测，乳腺癌的检测，大脑功能性的监测。在早期研究学者已经实现通过记录人类组织的连续光强度的改变来描述组织的光学特性。1999年J.J.A.Marota采用32个不同波长的连续光源实现了光散射层析成像，并成功检测生物组织的血红蛋白和脱氧血红蛋白浓度(A.M.Siegel J.J.A.Marota andD.A.BoasDesign and evaluation of a continuous-wave diffuse optical tomographysystem.Optics Express.4(8):287-298，1999.)，但这种方法不能够测得完整的光学信息，而且容易受到外界环境的干扰。随着超短激光技术的发展，使用超短脉冲作为光源进行光学检测，当脉冲激光进入到组织或者从组织表面发射回来时，脉冲会发生展宽现象，叫做时间点扩展函数，时间点扩展函数包含了组织体丰富的信息，同时通过时间点扩展函数可以知道更多的细节。相比于连续激光，因为对探测器的要求较高，脉冲响应不能很好的与探测器和示波器的带宽相匹配，同时，使用脉冲光源使得实验装置会非常昂贵所以使用脉冲作为光源来进行成像更为复杂。为了实现更高的成像分辨率，学者们使用可调制的伪随机码相关法进行光学检测。

伪随机序列调制低功率激光开始用于探测异质物，2003年Nan Guang Chen课题组通过采用伪随机码的声光调制半导体激光器输出伪随机的脉冲序列，并用于散射光层析研究，实现了点扩展函数为0.6ns的分辨率(Nan Guang Chen and Quing Zhu Time-resolveddiffusive optical imaging usingpseudo-random bit sequences.Optics Express.11(25)；3445-3544,2003.)这种方法可以提高信号测量精确度和探测范围，但是在调制过程中容易受到电子器件的影响，不能改善系统性能。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种利用混沌互相关法对生物仿体中的异质物的大小和位置进行探测的方法。

本发明的技术方案如下：

一种利用混沌激光探测生物仿体中异质物大小和位置的方法，包括以下步骤：

步骤1：计算以脂肪乳液为液态仿体的衰减系数和吸收体的衰减系数，选择水作为吸收体，使用与脂肪乳液相同的方法来计算吸收体的衰减系数；当混沌光源通过含有异质物的脂肪乳液时，光的吸收和光的散射会引起光的损耗；光的传播可通过光损耗定律来表示：

I＝I₀e^-αd (1)

I₀为经过圆杯的强度，I为经过装有脂肪乳液圆杯后的强度，α是衰减系数,d为经过脂肪乳液时通过的路径；经过互相关运算后，得到的互相关满足下式：