[发明专利]基于数字锁相检测技术的光学拓扑成像系统及方法

权利要求书

1.一种基于数字锁相检测技术的光学拓扑成像系统，包括光源部分，探测部分，数据采集部分和计算机，其中，

光源部分：包括至少2个不同近红外波长的激光器、多通道直接数字合成正弦信号调制器、单模光纤、波分复用器和光开关，多通道直接数字合成正弦信号调制器用于输出对不同近红外波长的激光器进行调制的不同频率的正弦信号；经过调制的多个所激光器产生的不同波长的近红外激光由多路单模光纤耦合到波分复用器并由一路光纤输出；光开关实现对不同的光源入射位置进行转换；

探测部分：包括多根源光纤和探测光纤、源-探测光纤布配贴片、四个硅光电二极管探测器以及多通道的程控滤波放大器，源光纤用于传导照射到组织体表面不同源位置的入射光，探测光纤用于传导由组织体表面不同探测位置反射的漫反射光，源-探测光纤布配贴片用于布配源、探测光纤以实现光源从不同源点入射和探测器从不同的探测点接收出射光，所述的源-探测光纤布配贴片包括分别分布在一个正方形的四个顶点和中心的五个源点，以及分布在四个边的中点位置的四个探测点，形成十二个等距的源-探测对，每个源-探测对对应一个采样点；每个硅光电二极管探测器连接到一个探测点，用于将该探测点对应光纤采集的漫反射混合信号转换成电信号，程控滤波放大器用于将各个硅光电二极管探测器输出的电信号进行放大和滤波；

数据采集部分：用于对经过放大和滤波的电信号进行采集并进行模数转换。

计算机：对由数据采集部分输入的数字信号进行数字锁相和重建成像处理。

2.一种采用权利要求1所述的光学拓扑成像系统实现的组织体成像方法，其特征在于，包括下列步骤：

1)利用不同频率的正弦信号对不同波长的激光器进行调制，并经过波分复用器进行耦合，得到不同波长的近红外混合激光信号，通过光开关控制该路混合激光信号在组织体表面不同源点逐次入射，每换一个源点，各通道同时在组织体表面不同的探测点采集一次漫反射激光信号，将其转换成电信号，并将该电信号进行放大和A/D转换，由此得到多组离散的漫反射混合信号数据，每组数据对应一个采样点；

2)分别对两个不同时刻的采集的数据进行数字锁相处理，得到两个时刻在两个不同波长的漫反射激光信号的和不同采样点处的幅值；

3)利用上述步骤得到的幅值，根据朗伯-比尔定律，分别计算十二个采样点在两个波长下对应的吸收系数，并计算两个时刻吸收系数的变化量，再利用该吸收系数变化量进行成像。