[发明专利]基于低帧率激光散斑衬比成像的粘弹性检测系统及方法

说明书

本发明公开一种基于低帧率激光散斑衬比成像的粘弹性检测系统及方法，检测方法包括：对被测样本表面进行正交振荡激励并形成表面波；发出照射于被测样本表面的激光光束，以较低的帧率和曝光时间采集多帧激光散斑图像，并运算处理以获得混叠波的传播速度,用混叠波传播速度与表面波传播速度关系计算得到表面波的传播速度，获取被测样本的弹性和粘性；检测系统包括激励子系统和激光散斑成像子系统。本发明通过检测被测样本在正交振荡激励的表面波，并利用低帧率采集得到的混叠波速度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；且采用反射式激光散斑成像，其利于实际检测的便捷性。

技术领域

本发明涉及粘弹性检测技术领域，具体涉及一种基于低帧率激光散斑衬比成像的粘弹性检测系统及方法。

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，提出一种基于低帧率激光散斑衬比成像的粘弹性检测系统及方法，其可通过低帧率的激光散斑衬比成像获取待测样本的粘弹性。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案包括一种基于低帧率激光散斑衬比成像的粘弹性检测方法，包括如下步骤：

S1、对被测样本表面进行一定频率的正交振荡激励，并在被测样本的表面形成表面波；

S2、发出照射于被测样本表面的激光光束，以较低的帧率和曝光时间采集被测样本在表面波传播过程中的多帧激光散斑图像，对多帧激光散斑图像进行运算处理，获得混叠波的传播速度，用混叠波传播速度与表面波传播速度关系计算得到表面波的传播速度，并根据表面波的传播速度获取被测样本的弹性和粘性。

同时，本发明还提供一种基于低帧率激光散斑衬比成像的粘弹性检测系统，其括：

激励子系统，其用于对被测样本表面进行一定频率的正交振荡激励，并在被测样本的表面形成表面波；

激光散斑成像子系统，其包括用于发出照射于被测样本表面的激光光束的激光器，用于以较低的帧率和曝光时间采集被测样本在表面波传播过程中的多帧激光散斑图像的相机，及用于对多帧激光散斑图像进行运算处理的计算机，所述计算机获得混叠波的传播速度，用混叠波传播速度与表面波传播速度关系计算得到表面波的传播速度，并根据表面波的传播速度获取被测样本的弹性和粘性。

与现有技术相比，本发明通过检测被测样本在正交振荡激励的表面波，并利用低帧率采集得到的混叠波速度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；且采用反射式激光散斑成像，其利于实际检测的便捷性。

附图说明

图1是本发明的基于低帧率激光散斑衬比成像的粘弹性检测系统的连接结构示意图；

图2是本发明的计算机的连接框图；