[发明专利]单次快照多频解调方法

说明书

本发明涉及一种单次快照多频解调的方法，在时间域或空间域对由一个或多个原始成分经不同频率调制相加得到的调制图像、尤其是包含有多个不同频率成分的调制图像，首先依次提取出每个像素点的各个频率交流(AC)和直流(DC)分量值，进而得到相应各个频率交流(AC)和直流(DC)的原始成分图像。该方法可以用于时域或空域中，利用一次测量就能分解出多个频率成分图像，具有速度快、解调精度更高以及去噪效果很好的优点，满足了一次性获取多个频率信息量的需求，克服了多次测量中不能避免的误差问题。同时，也可以利用该解调方法一次性传输多幅图像信息，实现在通讯领域多信息并行实时传输。

技术领域

本发明涉及空间频域成像、实时多成分成像、时空域实时信号调制解调技术及多组分图像信息传输，更具体地，涉及一种用于非接触式成像技术中涉及的单次快照多频解调方法。

背景技术

在生物医学成像领域中，新兴的空间频域成像(Spatial Frequency DomainImaging，SFDI)作为一种新颖的非接触式成像技术，具有独一无二的空间上同时解析光学吸收和散射参数的能力，允许宽视场量化组织光学参数分布。通过入射不同空间频率的空间调制图案到样品区域并用CCD相机捕捉反射图像来获取样品的调制传递函数(MTF)。MTF包含了重要的光学特性信息——吸收系数(μ_a)和衰减散射系数(μ_s')。基于蒙特卡罗或各种散射模型，通过非线性最小二乘法拟合或查表方法，由MTF数据可以反演计算出生物组织的吸收系数与衰减散射系数的二维分布图。最后，通过光学参数的变化可以反推出组织结构和组织成分的改变，进而做出相应疾病的诊断。

根据Essex T.J.H.，Byrne R O.A laser Doppler scanner for imaging bloodflow in skin[J].Medical engineering and physics，1991，13(3)：189-194的记载，假设入射到样品的结构光强用函数表示为：

这里S₀代表光源强度，M₀是入射调制深度，f_x是空间频率，α是空间相位，x是空间坐标。

从样品反射出来被CCD照相机捕获的光可以分解为直流DC部分和交流AC部分：

I＝I_AC+I_DC (2)

样品反射光的AC部分可以用函数表示为：

I_AC＝M_AC(x,f_x)×cos(2πx+α) (3)

这里M_AC表征散射光子密度波的调制，此因子在混沌介质中依赖于组织的光学特性，目前的主流作法是基于扩散理论或蒙特卡罗的光传输方法进行建模。为了得出M_AC，必须对信号进行解调，传统的标准作法是三相移法(在文献Neil MAA,Juskaitis R,WilsonT.Method of obtaining optical sectioning by using structured light in aconventional microscope.Opt.Lett1997；22(24):1905–1907.[PubMed:18188403]中提到)。即若样品是在一个特定频率正弦波的三个相位差α＝0,2π/3,4π/3处进行光照，测得三幅光强图像I₁、I₂、I₃，则M_AC因子可以用式(4)解调方程来计算。