CN106657724A - Ccd摄像头的抬高预设电平正弦波频率编码成像系统 - Google Patents

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林凌
张启蕊
李刚
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Abstract

本发明公开了一种CCD摄像头的抬高预设电平正弦波频率编码成像系统，所述成像系统包括：采用不同频率抬高预设电平正弦波分别驱动一组单色光源中的各个单色光源LDij，CCD摄像头中每个像素接收到单色光源中每个光源透过样品的单色光组合；在CCD摄像头采集图像的过程中，噪声水平没有发生变化，但作为驱动的正弦波信号由于抬高了预设电平，在正弦波信号的低电平部分，正弦波信号相较于噪声改善明显，从而提高了在正弦波信号低电平段，CCD摄像头获取到图像的信噪比，进而提高了输入到计算机中的单色光组合的精度；计算机对单色光组合进行解调分离得到各个单色光源对单色光组合的贡献，据此对样品进行成像。

Description

CCD摄像头的抬高预设电平正弦波频率编码成像系统
技术领域
本发明涉及成像系统领域，尤其涉及一种CCD摄像头的抬高预设电平正弦波频率编码成像系统。
背景技术
现有技术中通过光对物体内部进行成像，特别是对人体内部进行成像，具有无损无创无辐射的突出优点，但至今尚未有能够进入临床使用的成像光系统，其原因在于现有的成像光系统精度低、信息量较小，无法满足实际应用中的需要。
为了提高图像测量质量，现有技术中的公告号为CN 104807824A，公告日为2015年7月29的专利申请利用正弦波作为激励信号来提高成像质量。
发明人在实现本发明的过程中，发现上述现有技术中至少存在以下缺点和不足：
由于现有的成像系统无一例外地均采用模数转换器，模数转换器在靠近输入极限(最大或最小幅值)时存在显著的非线性，特别是输入模数转换器的模拟信号电平越低，得到的数字转换结果的不确定度越大。
因此，采用纯净正弦波作为激励信号时，在正弦波的低电平部分得到的数字信号的信噪比就很低，从而影响了图像的总体信噪比。
发明内容
本发明提供了一种CCD摄像头的抬高预设电平正弦波频率编码成像系统，本发明通过将正弦波调整为抬高预设电平的正弦波，提高了图像的总体信噪比，详见下文描述：
一种CCD摄像头的抬高预设电平正弦波频率编码成像系统，所述成像系统包括：
在样品的一侧成均匀分布一组预设波长的n×n个单色光源，对侧在单色光源的轴线上设置CCD摄像头，单色光源和CCD摄像头聚焦在样品的表面，CCD摄像头外接计算机；
采用不同频率抬高预设电平正弦波分别驱动一组单色光源中的各个单色光源LDij，CCD摄像头中每个像素接收到单色光源中每个光源透过样品的单色光组合；
在CCD摄像头采集图像的过程中，噪声水平没有发生变化，但作为驱动的正弦波信号由于抬高了预设电平，在正弦波信号的低电平部分，正弦波信号相较于噪声改善明显，从而提高了在正弦波信号低电平段，CCD摄像头获取到图像的信噪比，进而提高了输入到计算机中的单色光组合的精度；
计算机对单色光组合进行解调分离得到各个单色光源对单色光组合的贡献，据此对样品进行成像。
其中，作为驱动的正弦波信号由于抬高了预设电平，在正弦波信号的高电平部分，提高了CCD摄像头获取到图像的信噪比。
其中，预设电平的取值为CCD摄像头采集的图像动态范围一半以上最佳。
其中，所述单色光源呈正方形均匀分布。
其中，所述单色光源为激光二极管；或，所述单色光源为单色二极管。
进一步地，所述单色光源为单色滤波片对白光滤波后的单色光。
本发明提供的技术方案的有益效果是：本发明采用不同频率的抬高预设电平正弦波驱动单色光源，对CCD摄像头检测到的单色光组合进行解调分离可以得到各个单色光源对CCD摄像头的贡献，据此对样品进行高精度图像重建。相较于背景技术中的公告号为CN104807824A，公告日为2015年7月29的专利申请，本发明显著地提高了在正弦波信号低电平段的图像的信噪比，改善了CCD摄像头获取到图像的质量；进而提高了输入到计算机中的单色光组合的精度，计算机对单色光组合进行解调分离可以得到各个单色光源对单色光组合的贡献，据此可以对样品进行成像。本发明实现了高速度、大信息的高精度测量，且具有结构和电路简单、器件和工艺要求低、调试容易、可靠性高等优点。
附图说明
图1为本发明提供的CCD摄像头的抬高预设电平正弦波频率编码成像系统结构示意图；
图2为本发明提供的单色光源、样品和CCD摄像头相对位置示意图；
图3为本发明提供的抬高预设电平正弦波的示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1：单色光源； 2：样品；
3：CCD摄像头。
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，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例1
一种CCD摄像头的抬高预设电平正弦波频率编码成像系统，参见图1、图2和图3，所述成像系统包括：一组n×n个单色光源1(用LD表示)和一个CCD摄像头3，n≥3且为奇数(n为奇数，则最中间的光源或光敏器件可作为中线，便于对准排布，其中，n的具体取值与样品2的横截面积相关，本发明实施例对此不做限制)。即在样品2的一侧成均匀分布一组预设波长的n×n个单色光源1，对侧在单色光源1的轴线上设置CCD摄像头3，单色光源1和CCD摄像头3聚焦在样品2的表面。
其中，优选单色光源1呈正方形均匀分布；该成像光测量系统还包括与CCD摄像头3外接的计算机(图中未示出)。
采用不同频率抬高预设电平正弦波分别驱动一组单色光源1中的各个单色光源LDij，CCD摄像头3中每个像素lm接收到单色光源1中每个光源透过样品2的单色光组合Ilm。
本发明实施例抬高预设电平后，在CCD摄像头3采集图像的过程中，噪声水平没有发生变化，但作为驱动的正弦波信号由于抬高了预设电平，在正弦波信号的低电平部分，正弦波信号相较于噪声改善明显，从而提高了在正弦波信号低电平段的图像的信噪比；相较于背景技术中的公告号为CN 104807824 A，公告日为2015年7月29的以纯净正弦波作为激励信号的专利申请，本发明实施例显著地提高了在正弦波信号低电平段的图像的信噪比，进而改善了CCD摄像头3获取到图像的质量。
另外，由于抬高预设电平，噪声水平没有变化，在正弦波信号的高电平部分，正弦波信号相较于噪声也有一定的改善，提高了在正弦波信号高电平段的图像的信噪比。
进而，由于CCD摄像头3获取到的图像(其中，CCD摄像头3接收到的图像中每个像素点是每个单色光源透过样品2的单色光组合)的信噪比整体增强，使得输入到计算机中的单色光组合有较高的精度。
其中，预设电平的取值优选CCD摄像头3采集的图像动态范围一半以上时，信号大于等于1/2图像动态范围，通过CCD摄像头3采集到的信号的失真小、图像质量高。
计算机对单色光组合Ilm进行解调分离可以得到各个单色光源LDij对单色光组合Ilm的贡献，据此可以对样品2进行成像。
即，根据CCD摄像头3中每个像素lm接收到的光强，反投影重建获得样品2的透射图像，根据图像分析样品2中的组织信息，确定样品组织的散射程度信息。该具体操作为本领域成熟的技术，本发明实施例对此不作赘述。
本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
综上所述，由于本发明实施例相对于背景技术中的申请文件，显著地提高了在正弦波信号低电平段的图像的信噪比，且也提高了在正弦波信号高电平段的图像的信噪比，进而提高了整个电平段的图像信噪比，使得输入到计算机中的单色光组合有较高的精度，进而提高了高光谱图成像的质量，实现了对样品的成像。
实施例2
一种CCD摄像头的抬高预设电平正弦波频率编码成像系统，参见图1和图2，该实施例以激光二极管作为单色光源1为例进行说明。
采用不同频率抬高预设电平正弦波分别驱动一组单色光源1中的各个激光二极管LDij，CCD摄像头3中每个像素lm接收到单色光源1中每个激光二极管透过样品2的单色光组合Ilm，计算机对单色光组合Ilm进行解调分离可以得到各个激光二极管LDij对单色光组合Ilm的贡献，据此可以对样品2进行成像。
本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
综上所述，由于本发明实施例相对于背景技术中的申请文件，显著地提高了在正弦波信号低电平段的图像的信噪比，且也提高了在正弦波信号高电平段的图像的信噪比，进而提高了整个电平段的图像信噪比，使得输入到计算机中的单色光组合有较高的精度，进而提高了高光谱图成像的质量，实现了对样品的成像。
实施例3
一种CCD摄像头的抬高预设电平正弦波频率编码成像系统，参见图1和图2，该实施例以单色二极管作为单色光源1为例进行说明。
采用不同频率抬高预设电平正弦波分别驱动一组单色光源1中的各个单色二极管LDij，CCD摄像头3中每个像素lm接收到单色光源1中每个单色二极管透过样品2的单色光组合Ilm，计算机对单色光组合Ilm进行解调分离可以得到各个单色二极管LDij对单色光组合Ilm的贡献，据此可以对样品2进行成像。
本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
综上所述，由于本发明实施例相对于背景技术中的申请文件，显著地提高了在正弦波信号低电平段的图像的信噪比，且也提高了在正弦波信号高电平段的图像的信噪比，进而提高了整个电平段的图像信噪比，使得输入到计算机中的单色光组合有较高的精度，进而提高了高光谱图成像的质量，实现了对样品的成像。
实施例4
一种CCD摄像头的抬高预设电平正弦波频率编码成像系统，参见图1和图2，该实施例以单色滤波片对白光滤波后的单色光为例进行说明。
采用不同频率抬高预设电平正弦波分别驱动一组单色光源1中的各个单色光LDij，CCD摄像头3中每个像素lm接收到单色光源1中每个单色光透过样品2的单色光组合Ilm，计算机对单色光组合Ilm进行解调分离可以得到各个单色光LDij对单色光组合Ilm的贡献，据此可以对样品2进行成像。
综上所述，由于本发明实施例相对于背景技术中的申请文件，显著地提高了在正弦波信号低电平段的图像的信噪比，且也提高了在正弦波信号高电平段的图像的信噪比，进而提高了整个电平段的图像信噪比，使得输入到计算机中的单色光组合有较高的精度，进而提高了高光谱图成像的质量，实现了对样品的成像。
本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种CCD摄像头的抬高预设电平正弦波频率编码成像系统，所述成像系统包括：
在样品的一侧成均匀分布一组预设波长的n×n个单色光源，对侧在单色光源的轴线上设置CCD摄像头，单色光源和CCD摄像头聚焦在样品的表面，CCD摄像头外接计算机；其特征在于，
采用不同频率抬高预设电平正弦波分别驱动一组单色光源中的各个单色光源LDij，CCD摄像头中每个像素接收到单色光源中每个光源透过样品的单色光组合；
在CCD摄像头采集图像的过程中，噪声水平没有发生变化，但作为驱动的正弦波信号由于抬高了预设电平，在正弦波信号的低电平部分，正弦波信号相较于噪声改善明显，从而提高了在正弦波信号低电平段，CCD摄像头获取到图像的信噪比，进而提高了输入到计算机中的单色光组合的精度；
计算机对单色光组合进行解调分离得到各个单色光源对单色光组合的贡献，据此对样品进行成像。
2.根据权利要求1所述的一种CCD摄像头的抬高预设电平正弦波频率编码成像系统，其特征在于，作为驱动的正弦波信号由于抬高了预设电平，在正弦波信号的高电平部分，提高了CCD摄像头获取到图像的信噪比。
3.根据权利要求1所述的一种CCD摄像头的抬高预设电平正弦波频率编码成像系统，其特征在于，预设电平的取值为CCD摄像头采集的图像动态范围一半以上最佳。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种CCD摄像头的抬高预设电平正弦波频率编码成像系统，其特征在于，所述单色光源呈正方形均匀分布。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种CCD摄像头的抬高预设电平正弦波频率编码成像系统，其特征在于，所述单色光源为激光二极管。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种CCD摄像头的抬高预设电平正弦波频率编码成像系统，其特征在于，所述单色光源为单色二极管。
7.根据权利要求1或2或3所述的一种CCD摄像头的抬高预设电平正弦波频率编码成像系统，其特征在于，所述单色光源为单色滤波片对白光滤波后的单色光。
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