CN101313847A - 对人体皮肤病变组织进行无损光学常数成像的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种对人体皮肤病变组织进行无损光学常数成像的装置和方法，该装置包括：钨卤素灯、入射光纤探头，接收漫反射光的线阵CCD和通过光纤顺序连接的光栅光谱仪、放大滤波电路、模数转换电路、计算机及其控制的三维移动工作台。本发明用线阵CCD探测斜入射漫反射光的光学测量装置对人体皮肤组织进行探测，用特征参量限定的Monte Carlo统计方法逆向求解被探测的皮肤组织表面在每个二维空间坐标上的吸收系数和约化散射系数数值，再用光栅光谱仪分光，利用该吸收系数和约化散射系数分别成像，并同时对被检测人体的病变组织及其周边健康组织进行检测，再对两者光学常数的差别进行对比，或将病变组织的光学常数与健康人体组织样本进行比较，从而进行疾病的诊断和鉴别。

Description

对人体皮肤病变组织进行无损光学常数成像的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种诊断人体皮肤组织病变程度的装置和方法，确切地说，涉及一种对人体皮肤病变组织进行无损光学常数成像，再通过对比健康组织的光学特性，诊断和定量判断人体皮肤组织病变程度的检测装置和方法，该方法也可通过获得的包括吸收系数和约化散射系数的光学常数而用于确定皮肤组织激光理疗或激光手术的剂量，属于生物医学成像技术领域。

背景技术

近红外光(波长为600nm～1000nm)与生物组织的相互作用主要表现为弱吸收、强散射的特性。这一波段的光照射到生物组织表面后，会穿透到一定的深度再透射和反射出去。特别是由于光能够穿透到生物组织表层下面比较深的深度，使得透射和反射的光子携带有重要的生物组织内部结构信息。因此，这一波段在医学上被称作“治疗窗口”。目前，在“治疗窗口”中开展的光动力学治疗、疾病诊断、组织成像研究已经成为信息光学、光子学和生物医学光学的研究热点。

通常，人们将用近红外光对生物组织成像称为“组织光学成像”，或简称为“光学成像”。光学成像技术是根据人体组织所特有的光学特性对人体组织进行分析，并与传统的手术活检相比较，属于一种非侵入式的组织病理分析和检测方法。与X射线、CT和MRI等检查相比，它不仅能够避免离子辐射，而且能实现病理的早期诊断。由于光学成像技术具有极高的分辨率、灵敏度、精确度，以及无损、安全、快速等优点，现在已经成为现代医学中的新近大力开拓的研究和应用领域，它的研究成果将直接服务于人类医学，并有可能创造出新的高科技产业。

目前，光学成像技术包括光学相干层析成像、激光散斑成像、扩散光子密度波成像、激光诱导荧光光谱成像、荧光寿命成像、偏振干涉成像、超声调制光学成像、时间分辨和非线性光学成像等众多分支。光学成像技术已经成为目前应用非常普遍的一种直接诊断疾病的方法，该方法用近红外光作为光源，用探测到的漫反射光或漫透射光强度直接成像。该光学成像的特点是：由图像上的灰度变化将组织内部的结构信息直接反映出来，以便用眼睛就能够直观诊断疾病。但是，该技术的不足也十分明显，因为是用漫射光强度成像，而光强度是个相对值，而病变组织与健康组织之间也没有确定的强度数值可供参照。因此，由强度图像只能定性诊断疾病，难以判断病变组织的病变程度，导致临床误诊率和漏诊率较高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种对人体皮肤病变组织进行无损光学常数成像的装置和方法，该方法是利用本发明的检测装置获得的光学常数能够定量诊断病变组织的病变程度，以减少临床误诊率和漏诊率，本发明是一种无损、实时、在体、低成本的人体皮肤成像方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种对人体皮肤病变组织进行无损光学常数成像的装置，包括：钨卤素灯及其光纤耦合输出的入射光纤探头，接收漫反射光的线阵CCD和通过光纤顺序连接的光栅光谱仪、放大滤波电路、模数转换电路和计算机；其特征在于：该装置还设有：一个由所述计算机控制的三维移动工作台，该工作台上设有可作三向移动的夹持杆，用于分别定位夹紧所述入射光纤探头和所述线阵CCD，以使该两个部件能作为一个整体、并保持设定距离和沿着设定的x、y、z三维方向进行同步整体移动，实现对皮肤组织表面进行x-y平面的二维扫描，探测漫反射信号，以及在z方向的自由移动，以调整它们到皮肤组织表面的距离，检测得到包括吸收系数和约化散射系数的光学常数，再用光栅光谱仪分光，利用得到的吸收系数和约化散射系数分别进行光学成像，以便对病变皮肤组织和健康组织的光学常数进行对比，作出疾病的鉴别和诊断。

所述钨卤素灯发出白色光，用于测量近红外波段时所对应不同波长的吸收系数和约化散射系数，其输出功率为0～100W，且连续可调；所述入射光纤探头的光入射角为30°～60°，其与被检皮肤组织表面的距离为0.7～1.3mm；所述线阵CCD的有效长度≥28mm，其每一个像素单元面积不大于14μm×14μm，总像素单元不小于2048，光谱范围为400nm～900nm，并且CCD的光敏面平行于被检组织表面；该线阵CCD与入射光纤探头固连成为一体，要求探测平面与入射平面相互平行，且两者之间偏移距离Δy为1.3±0.3mm。

所述被检组织是人体皮肤组织、人体或动物的其它软组织、或生物切片。

为了达到上述目的，本发明还提供了一种使用上述检测装置对人体皮肤病变组织进行无损光学常数成像的方法，其特征在于：采用线阵CCD探测斜入射漫反射光的光学测量装置对人体皮肤组织进行探测，用特征参量限定的MonteCarlo统计方法逆向求解被探测的皮肤组织表面在每个二维空间坐标上的吸收系数和约化散射系数的数值，再用光栅光谱仪分光，利用得到的吸收系数和约化散射系数的数值分别进行单波长成像，并同时对被检测人体的病变组织及其周边的健康组织进行检测，还对得到的两者光学常数的差别进行对比，或将病变组织的光学常数与健康人体的组织样本进行比较，以便进行疾病的诊断和鉴别。

所述方法包括下列操作步骤：

(1)采用线阵CCD探测光斜入射组织表面后的漫反射光，得到一维数组；

(2)用该一维数组求解得到偏移入射点设定距离处的吸收系数和约化散射系数；

(3)设置扫描范围，求解组织表面的吸收系数和约化散射系数；

(4)利用吸收系数和约化散射系数进行光学成像；

(5)鉴别和诊断组织的病变程度。

所述步骤(1)进一步包括下列操作内容：

(11)用计算机控制三维移动工作台的移动和线阵CCD的采样同步进行：在三维移动工作台的带动下，每当线阵CCD和入射光纤探头两者移动到一个新位置，线阵CCD就接收到由组织表层产生的漫反射宽光谱一维信号；

(12)将线阵CCD的采样信号转换为一维数组存储在计算机中：所述采样得到的漫反射宽光谱一维信号经由光栅光谱仪分光后，成为某一设定波长信号，再经由放大滤波电路和A/D变换电路分别进行信号处理和模数转换为数字信号后，以一维数组形式存储在计算机中；该一维信号的空间坐标线度为线阵CCD的有效长度，若线阵CCD的每个像素单元面积不大于14μm×14μm，则共能够采集到至少2048个点，且该2048个数据以一维数组形式存储在计算机中。

所述步骤(2)进一步包括下列操作内容：

(21)采用偏移测量法，即线阵CCD与入射光纤探头相距一定距离，故得到的一维数组是距离入射点相应距离处的漫反射光强度数值；

(22)用特征参量限定的Monte Carlo统计方法逆向求解皮肤组织的吸收系数和约化散射系数的数值：将实际测量得到的组织表面某个位置的漫射光强度的一维数据，用Monte Carlo统计方法进行拟合后，得到一条拟合曲线：漫反射强度曲线，该曲线存在的一个峰值，是该曲线的中心，该中心两侧的曲线形状不对称；将实际测量得到的两个物理量：线阵CCD探测到的漫反射强度曲线的中心与光束入射点的偏移量Δx和曲线不对称度γ，分别作为表征皮肤组织特征的两个参量，在对入射点进行吸收系数和约化散射系数的拟合时，用于限制可能的数值范围，以便能在显著减少计算量的前提下，保证计算结果的精确，并具有实际意义；所述偏移量Δx与曲线不对称度γ都为实际测量数值，它们与吸收系数和约化散射系数有直接的关系。

所述步骤(3)进一步包括下列操作内容：

(31)预设对皮肤组织的扫描范围，并将预设的皮肤组织表面划分成多个格点，以便使用线阵CCD扫描采样时，按照格点采集数据，即将每个格点作为光源入射点；

(32)线阵CCD扫描到每个格点处，都按照步骤(2)的操作方法求解该格点处的一对吸收系数和约化散射系数的数值；这样，当整个预设范围的扫描完成后，计算机内就存储了该扫描的空间位置所对应的光学常数二维矩阵数据：空间坐标与吸收系数的矩阵、空间坐标与约化散射系数的矩阵。

所述步骤(4)进一步包括下列操作内容：将所述光学常数二维矩阵的数据分别换算成256个灰度级，并转换成彩色或黑白数字图像，则该两个矩阵分别对应吸收系数图像和约化散射系数图像；然后，根据病变组织的光学常数，对吸收系数图像和约化散射系数图像分别设定各自的阈值，并依据阈值将图像中的病变组织的边界提取出来，同时进行数字滤波、去噪等信号处理，得到清晰的图像。

所述步骤(5)进一步包括下列操作内容：同时对被检测个体的病变组织及其周边的健康组织进行检测，以便能够通过对比得到两者的光学常数差别来进行疾病的鉴别和诊断；或者将病变组织的光学常数与大量的其他人体的健康组织样本进行对比，作出疾病的鉴别和诊断。

在进行疾病的鉴别和诊断时，需要参考多个不同波长处的光学常数。

本发明是一种对人体皮肤病变组织进行无损光学常数成像的检测装置和检测方法，具有下述多项创新技术特点：

首次创新提出的无损光学常数成像：即采用人体组织的特征光学参数-皮肤组织的吸收系数成像和约化散射系数成像的新概念，该图像与传统的光强度图像不同，它不仅能够通过图像的灰度对疾病作出定性诊断；更重要的是，借助定量的吸收系数和约化散射系数，再参照被检测个体自身的健康组织和病变组织的光学常数样本，或者利用其他人体相同部位的健康组织和病变组织光学常数样本，能够从图像上直接对组织的病变程度进行直观比较和定量诊断。

为此，本发明采用光源倾斜入射及探测漫反射光的具体检测方法，有利于皮肤组织光学性质的检测和成像。其中光源倾斜入射会造成漫反射的空间分布中点与光的入射点之间存在一个位移Δx，本发明将这个斜入射造成的漫反射分布中心与光束入射点之间的偏移量作为特征算法中的一个重要参量对皮肤组织光学常数的解加以限制；再将漫反射的空间分布的不对称度设为另一个特征参量，进一步限定解的范围。再采用与入射面不同而平行的探测平面，即入射面与探测平面之间也存在一个位移Δy，并选择Δy的取值在2～3个平均自由程之间，以克服光入射点附近数值不准确的缺陷。由于本发明采用线阵CCD探测空间任意一点的光学常数技术：即探测光入射点附近的漫反射光强，能够得到较强的多次漫反射光信号，可以不必刻意分离和消除长程漫射光，能够保证光学常数的精确性，从而保证成像质量。再对漫反射光强的一维空间分布，采用提取特征参量限定的Monte Carlo逆算法进行拟合，能够得到光入射点处的吸收系数和约化散射系数的物理解和精确解。最后，在对被检测个体的自身健康组织和病变组织同时进行检测的前提下，通过对比两者的光学常数差别，来鉴别病变组织的病变程度，因此，本发明的方法，既简单实用、又容易实现。

此外，本发明的检测装置采用线阵CCD和计算机控制的三维精密移动工作台，综合运用电子信号处理技术与高效滤波数字图像处理技术，保证其光学成像具有高分辨率和高清晰度；该装置的结构简单，成本低，工作稳定，自动化程度高，实用性强。采用该检测装置，既能实现实时无损光谱成像，也能够实现实时无损检测光学常数谱。总之，本发明具有很好的推广应用前景。

附图说明

图1是本发明对人体皮肤病变组织进行无损光学常数成像的装置结构组成示意图。

图2是本发明无损光学常数成像的装置在组织表面上的入射面与接收面的示意图。

图3是本发明对人体皮肤病变组织进行无损光学常数成像的装置检测方法的流程图。

图4是检测方法中的中心偏移量Δx和曲线不对称度γ示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

参见图1，介绍采用线阵CCD探测光斜入射组织表面后的漫反射光的本发明对人体皮肤病变组织进行无损光学常数成像的装置的结构组成及工作原理：

该装置包括钨卤素灯1、入射光纤探头8，接收漫反射光的线阵CCD9和通过光纤顺序连接的光栅光谱仪2、放大滤波电路3、模数转换电路4、计算机5和由计算机5控制的、带有三向移动的夹持杆7的三维移动工作台6。

其中用于测量近红外波段时所对应不同波长的吸收系数和约化散射系数、输出功率为0～100W，且连续可调的钨卤素灯1发出白色光束，经光纤(纤芯直径为60μm，数值孔径为0.22)耦合后，以30°～60°的入射角照射到被检皮肤组织(仿体材料、离体组织、在体组织)表面，入射光纤探头6与组织表面的距离是0.7～1.3mm。线阵CCD 9的有效长度≥28mm，其每一个像素单元面积不大于14μm×14μm，总像素单元不小于2048，光谱范围为400nm～900nm，并且CCD的光敏面平行于被检组织表面。藉由三维移动工作台6的夹持杆7的夹紧固定，使得线阵CCD 9与入射光纤探头6固联为一体，并能保持设定距离(参见图2，两者相距Δy＝1.3±0.3mm)和沿着设定的x、y、z三维方向进行同步整体移动，实现对皮肤组织表面进行x-y平面的二维扫描，探测漫反射信号，以及在z方向的自由移动，以调整它们到皮肤组织表面的距离。

在计算机5的控制和三维移动工作台6的带动下，每当线阵CCD 9和入射光纤探头8两者移动到一个位置时，线阵CCD 9就会接收到由组织表面产生的漫反射宽光谱光强信号，并将其转化为电信号。该电信号经光栅光谱仪2分光后，成为某一设定波长信号，将其输入到放大滤波电路3中进行信号处理，处理后的电信号再由A/D转换电路4转换成数字信号，然后输送到计算机5中。计算机里安装的控制软件，控制三维移动台6的移动与信号采样同步进行。当探测线阵CCD 9与入射光纤探头8完成对预设范围的扫描后，计算机5的内存就存储了漫反射光强度信号与空间位置对应的二维矩阵数据。再利用得到的吸收系数和约化散射系数分别进行光学成像，就能够对病变皮肤组织和健康组织的光学常数进行对比，作出疾病的鉴别和诊断。本发明装置采用白光源的目的是为了测量近红外波段对应不同波长的吸收系数和约化散射系数。

下面介绍本发明使用上述装置对人体皮肤病变组织进行无损光学常数成像的方法：采用线阵CCD探测斜入射漫反射光的光学测量装置对人体皮肤组织进行探测，用特征参量限定的Monte Carlo统计方法逆向求解被探测的皮肤组织表面在每个二维空间坐标上的吸收系数和约化散射系数的数值，再用光栅光谱仪分光，利用得到的吸收系数和约化散射系数的数值分别进行单波长成像，并同时对被检测人体的病变组织及其周边的健康组织进行检测，还对得到的两者光学常数的差别进行对比，或将病变组织的光学常数与健康人体的组织样本进行比较，以便进行疾病的诊断和鉴别。该方法的操作步骤如下(参见图3)：

步骤1、采用线阵CCD探测光斜入射组织表面后的漫反射光，得到一维数组。该步骤又可细分为下述操作内容：

(11)用计算机控制三维移动工作台的移动和线阵CCD的采样同步进行：在三维移动工作台的带动下，每当线阵CCD和入射光纤探头两者移动到一个新位置，线阵CCD就接收到由组织表层产生的漫反射宽光谱一维信号；

(12)将线阵CCD的采样信号转换为一维数组存储在计算机中：所述采样得到的漫反射宽光谱一维信号经由光栅光谱仪分光后，成为某一设定波长信号，再经由放大滤波电路和A/D变换电路分别进行信号处理和模数转换为数字信号后，以一维数组形式存储在计算机中；该一维信号的空间坐标线度为线阵CCD的有效长度，若线阵CCD的每个像素单元面积不大于14μm×14μm，则共能够采集到至少2048个点的光学参数，且该2048个数据以一维数组形式存储在计算机中。

步骤2、用该一维数组求解得到偏移入射点设定距离处的吸收系数和约化散射系数。该步骤又可细分为下述操作内容：

(21)采用偏移测量法，即线阵CCD与入射光纤探头相距一定距离，故得到的一维数组是距离入射点相应距离处的漫反射光数值；

(22)用特征参量限定的Monte Carlo统计方法逆向求解皮肤组织的吸收系数和约化散射系数的数值：将实际测量得到的组织表面某个位置的漫射光强度的一维数据，用Monte Carlo统计方法进行拟合后，得到一条拟合曲线：漫反射强度曲线，该曲线存在的一个峰值，也是该曲线的中心，该中心两侧的曲线形状不对称；将实际测量得到的两个物理量：线阵CCD探测到的漫反射强度曲线的中心与光束入射点的偏移量Δx和曲线不对称度γ，分别作为表征皮肤组织特征的两个参量，在对入射点进行吸收系数和约化散射系数的拟合时，用于限制可能的数值范围，以便能在显著减少计算量的前提下，保证计算结果的精确，并具有实际意义。

参见图4，介绍两个所实际测量数值：偏移量Δx与曲线不对称度γ，它们与吸收系数和约化散射系数有关。图中的横坐标是线阵CCD的空间位置，纵坐标是漫反射光强度，图中的符号“■”是线阵CCD探测的原始光强数据，分布在直线2的两侧(为了说明方便，图中只画出几个数据点，实际测量数据有许多个)。连续曲线则是用特征参量限定的Monte Carlo统计方法逆向求解拟合的曲线，它的中心(峰值处)与光的入射点之间的偏移量用Δx表示。

该连续曲线的不对称度γ定义为：若γ＝1，则Δx＝0，即漫反射强度曲线的中心与光束入射点重合；若γ≠1，则Δx≠0，即漫反射强度曲线的中心与光束入射点不重合。

步骤3、设置扫描范围，求解组织表面的吸收系数和约化散射系数。该步骤又可细分为下述操作内容：

(31)预设对皮肤组织的扫描范围，并将预设的皮肤组织表面划分成多个格点，以便使用线阵CCD扫描采样时，按照格点采集数据，即将每个格点作为光源入射点；

(32)线阵CCD扫描到每个格点处，都按照步骤(2)的操作方法求解该格点处的一对吸收系数和约化散射系数的数值；这样，当整个预设范围的扫描完成后，计算机内就存储了该扫描的空间位置所对应的光学常数二维矩阵数据：空间坐标与吸收系数的矩阵、空间坐标与约化散射系数的矩阵。

步骤4、利用吸收系数和约化散射系数进行光学成像：将上述步骤得到的光学常数二维矩阵的数据分别换算成256个灰度级，并转换成彩色或黑白数字图像，则该两个矩阵分别对应吸收系数图像和约化散射系数图像；然后，根据病变组织的光学常数，对吸收系数图像和约化散射系数图像分别设定各自的阈值，并依据阈值将图像中的病变组织的边界提取出来，同时进行数字滤波、去噪的信号处理，得到清晰的图像。

步骤5、鉴别和诊断组织的病变程度：同时对被检测个体的病变组织及其周边的健康组织进行检测，以便能够通过对比得到两者的光学常数差别来进行疾病的鉴别和诊断；或者直接将病变组织的光学常数与大量的其他人体的健康组织样本进行对比，作出疾病的鉴别和诊断。需要特别说明的是：在进行疾病的鉴别和诊断时，需要参考多个不同波长处的光学常数。

本发明已经试制了实验装置，并进行了实施试验。试验检测时，先对装置进行预热，再将移动台的各个方向都归零，入射光纤探头、线阵CCD都归零；光栅光谱仪的波长进行信号零点校准。然后根据被测人体的具体条件选择相关测试参数：x、y方向扫描范围0～30cm、扫描步距≥5μm、z方向调整高度1mm、扫描一幅图像的时间≤20分钟、入射光纤与线阵CCD的间距Δy＝1.3±0.3mm后，使得该装置进入自动检测状态，检测过程中可执行“中断”操作，随时停止采样。检测结果表明，试验是成功的，获得了皮肤表面的吸收系数图像和约化散射系数图像，再将该测试图像与从计算机数据库中调出健康组织的吸收系数图像和约化散射系数图像进行对比，就能够对组织病变程度作出定量诊断，实现了发明目的。

Claims (11)

1、一种对人体皮肤病变组织进行无损光学常数成像的装置，包括：钨卤素灯及其光纤耦合输出的入射光纤探头，接收漫反射光的线阵CCD和通过光纤顺序连接的光栅光谱仪、放大滤波电路、模数转换电路和计算机；其特征在于：该装置还设有：一个由所述计算机控制的三维移动工作台，该工作台上设有可作三向移动的夹持杆，用于分别定位夹紧所述入射光纤探头和所述线阵CCD，以使该两个部件能作为一个整体、并保持设定距离和沿着设定的x、y、z三维方向进行同步整体移动，实现对皮肤组织表面进行x-y平面的二维扫描，探测漫反射信号，以及在z方向的自由移动，以调整它们到皮肤组织表面的距离，检测得到包括吸收系数和约化散射系数的光学常数，再用光栅光谱仪分光，利用得到的吸收系数和约化散射系数分别进行光学成像，以便对病变皮肤组织和健康组织的光学常数进行对比，作出疾病的鉴别和诊断。

2、根据权利要求1所述的进行无损光学常数成像的装置，其特征在于：所述钨卤素灯发出白色光，用于测量近红外波段时所对应不同波长的吸收系数和约化散射系数，其输出功率为0～100W，且连续可调；所述入射光纤探头的光入射角为30°～60°，其与被检皮肤组织表面的距离为0.7～1.3mm；所述线阵CCD的有效长度≥28mm，其每一个像素单元面积不大于14μm×14μm，总像素单元不小于2048，光谱范围为400nm～900nm，并且CCD的光敏面平行于被检组织表面；该线阵CCD与入射光纤探头固连成为一体，要求探测平面与入射平面相互平行，且两者之间偏移距离Δy为1.3±0.3mm。

3、根据权利要求1所述的进行无损光学常数成像的装置，其特征在于：所述被检组织是人体皮肤组织、人体或动物的其它软组织、或生物切片。

4、一种使用权利要求1所述的装置对人体皮肤病变组织进行无损光学常数成像的方法，其特征在于：采用线阵CCD探测斜入射漫反射光的光学测量装置对人体皮肤组织进行探测，用特征参量限定的Monte Carlo统计方法逆向求解被探测的皮肤组织表面在每个二维空间坐标上的吸收系数和约化散射系数的数值，再用光栅光谱仪分光，利用得到的吸收系数和约化散射系数的数值分别进行单波长成像，并同时对被检测人体的病变组织及其周边的健康组织进行检测，还对得到的两者光学常数的差别进行对比，或将病变组织的光学常数与健康人体的组织样本进行比较，以便进行疾病的诊断和鉴别。

5、根据权利要求4所述的进行无损光学常数成像的方法，其特征在于：所述方法包括下列操作步骤：

(1)采用线阵CCD探测光斜入射组织表面后的漫反射光，得到一维数组；

(2)用该一维数组求解得到偏移入射点设定距离处的吸收系数和约化散射系数；

(3)设置扫描范围，求解组织表面的吸收系数和约化散射系数；

(4)利用吸收系数和约化散射系数进行光学成像；

(5)鉴别和诊断组织的病变程度。

6、根据权利要求5所述的进行无损光学常数成像的方法，其特征在于：所述步骤(1)进一步包括下列操作内容：

(11)用计算机控制三维移动工作台的移动和线阵CCD的采样同步进行：在三维移动工作台的带动下，每当线阵CCD和入射光纤探头两者移动到一个新位置，线阵CCD就接收到由组织表层产生的漫反射宽光谱一维信号；

(12)将线阵CCD的采样信号转换为一维数组存储在计算机中：所述采样得到的漫反射宽光谱一维信号经由光栅光谱仪分光后，成为某一设定波长信号，再经由放大滤波电路和A/D变换电路分别进行信号处理和模数转换为数字信号后，以一维数组形式存储在计算机中；该一维信号的空间坐标线度为线阵CCD的有效长度，若线阵CCD的每个像素单元面积不大于14μm×14μm，则共能够采集到至少2048个点，且该2048个数据以一维数组形式存储在计算机中。

7、根据权利要求5所述的进行无损光学常数成像的方法，其特征在于：所述步骤(2)进一步包括下列操作内容：

(21)采用偏移测量法，即线阵CCD与入射光纤探头相距一定距离，故得到的一维数组是距离入射点相应距离处的漫反射光强度数值；

(22)用特征参量限定的Monte Carlo统计方法逆向求解皮肤组织的吸收系数和约化散射系数的数值：将实际测量得到的组织表面某个位置的漫射光强度的一维数据，用Monte Carlo统计方法进行拟合后，得到一条拟合曲线：漫反射强度曲线，该曲线存在的一个峰值，是该曲线的中心，该中心两侧的曲线形状不对称；将实际测量得到的两个物理量：线阵CCD探测到的漫反射强度曲线的中心与光束入射点的偏移量Δx和曲线不对称度γ，分别作为表征皮肤组织特征的两个参量，在对入射点进行吸收系数和约化散射系数的拟合时，用于限制可能的数值范围，以便能在显著减少计算量的前提下，保证计算结果的精确，并具有实际意义；所述偏移量Δx与曲线不对称度γ都为实际测量数值，它们与吸收系数和约化散射系数有直接的关系。

8、根据权利要求5所述的进行无损光学常数成像的方法，其特征在于：所述步骤(3)进一步包括下列操作内容：

(31)预设对皮肤组织的扫描范围，并将预设的皮肤组织表面划分成多个格点，以便使用线阵CCD扫描采样时，按照格点采集数据，即将每个格点作为光源入射点；

(32)线阵CCD扫描到每个格点处，都按照步骤(2)的操作方法求解该格点处的一对吸收系数和约化散射系数的数值；这样，当整个预设范围的扫描完成后，计算机内就存储了该扫描的空间位置所对应的光学常数二维矩阵数据：空间坐标与吸收系数的矩阵、空间坐标与约化散射系数的矩阵。

9、根据权利要求5所述的进行无损光学常数成像的方法，其特征在于：所述步骤(4)进一步包括下列操作内容：将所述光学常数二维矩阵的数据分别换算成256个灰度级，并转换成彩色或黑白数字图像，则该两个矩阵分别对应吸收系数图像和约化散射系数图像；然后，根据病变组织的光学常数，对吸收系数图像和约化散射系数图像分别设定各自的阈值，并依据阈值将图像中的病变组织的边界提取出来，同时进行数字滤波、去噪的信号处理，得到清晰的图像。

10、根据权利要求5所述的进行无损光学常数成像的方法，其特征在于：所述步骤(5)进一步包括下列操作内容：同时对被检测人体的病变组织及其周边的健康组织进行检测，以便能够通过对比得到两者的光学常数差别来进行疾病的鉴别和诊断；或者将病变组织的光学常数与大量的其他人体的健康组织样本进行对比，作出疾病的鉴别和诊断。

11、根据权利要求10所述的进行无损光学常数成像的方法，其特征在于：在进行疾病的鉴别和诊断时，需要参考多个不同波长处的光学常数。

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