CN111214208B - 光声成像系统、传输及成像方法、装置及存储介质 - Google Patents

光声成像系统、传输及成像方法、装置及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供的光声成像系统、传输及成像方法、装置及存储介质，装置包括：多个传输线路，用于分别传输一路光声信号；所述多个传输线路包括：一第一传输线路，用于将所接收的一路光声信号处理为参考信号输出；多个第二传输线路；每个所述第二传输线路，包括：延迟单元，接收一路光声信号输入，并据以进行延迟处理以得到延迟特征信号输出；合成单元，其多个输入端分别连接各所述第一传输线路和第二传输线路的输出端，用于接收所述参考信号及各路延迟特征信号并合成为一组合信号输出。利用该组合信号，可以将参考信号结合各延迟特征信号来重构第二光声信号，即组合信号的传输就等于多路光声信号的传输，提高DAQ的利用率。

Description

光声成像系统、传输及成像方法、装置及存储介质
技术领域
本发明涉及光声成像技术领域，具体是涉及光声成像系统、传输及成像方法、装置及存储介质。
背景技术
光声成像有着独特的优点因其在信号形态上结合了光学高对比度和超声高空间分辨率的优点。基于光声效应的光声成像是一种非侵入性的生物医学成像技术，小至细胞大到对器官的成像在医学成像中均有应用。光声成像系统的工作原理是将一束瞬间脉冲平行光均匀地打在成像物体上，由于目标物体对光能量的吸收导致热膨胀从而产生PA信号(光声信号，由光声效应产生的超声信号)。在成像特点上，一方面，生理组织对超声信号的散射比光散射低2至3个数量级，因此超声信号用于在光声成像中图像的重建，可以在深层组织成像时提供更高的空间分辨率。另一方面，与超声成像相比，光声成像结合了光学高对比度特性，还能提供多种功能信息。
光声成像系统根据系统配置和应用领域大致分为三类：PAT(光声断层扫描)，PAM(光声显微成像)和PAE(光声内窥成像)。桥接了光学和超声的优点，光声成像近年来已经吸引了生物医学领域学者的广泛研究。在PAT成像系统中由超声阵列探头检测多个角度的光声信号，每个通道的信号对应接到DAQ(数字采集卡)的采口，因此在同时捕获多路光声信号时就对应需要多通道的DAQ采集口。通常在PAT系统中激光的照射频率非常低(小于20Hz)，这导致了在PAT系统中占很大部分成本的DAQ更多处于空闲工作状态。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供光声成像系统、传输及成像方法、装置及存储介质，能高效利用每路数据采集通道实现多路信号传输，提高DAQ的利用率，解决现有技术的问题。
为实现上述或其它目的，本发明提供一种光声信号传输装置，包括：多个传输线路，用于分别传输一路光声信号；所述多个传输线路包括：一第一传输线路，用于将所接收的一路光声信号处理为参考信号输出；多个第二传输线路；每个所述第二传输线路，包括：延迟单元，接收一路光声信号输入，并据以进行延迟处理以得到延迟特征信号输出；合成单元，其多个输入端分别连接各所述第一传输线路和第二传输线路的输出端，用于接收所述参考信号及各路延迟特征信号并合成为一组合信号输出。
于本发明的一实施例中，所述延迟单元包括：放大电路，用于接收所采集的多极性的光声信号并经放大后输出；整流电路，连接所述放大电路，用于将其输出的经放大后的光声信号转换为单极性的电流信号；延迟信号生成电路，连接所述整流电路及所述信号控制单元，用于根据所述信号控制单元的延迟控制来对所述电流信号进行延迟处理，而生成所述延迟特征信号。
于本发明的一实施例中，所述延迟信号生成电路包括：单刀双掷开关、单刀单掷开关、第一电阻、第二电阻、及电容；所述单刀双掷开关，其第一端作为延迟信号生成电路的输入端连接整流电路的输出端，其第二端经第一电阻接地，其第三端连接电容一端和单刀单掷开关一端；所述电容另一端接地；所述单刀单掷开关另一端经第二电阻接地；所述第二电阻和单刀单掷开关的连接端作为所述延迟信号生成电路的输出端；其中，所述单刀双掷开关及单刀单掷开关还具有控制端，用于接收控制信号并据以控制通断状态；所述单刀双掷开关，用于在接收到第一控制信号时，导通其第一端及第三端，以利用所述电流信号对所述电容充电；并用于在接收到第二控制信号时，导通其第一端及第二端，以停止对电容充电；所述单刀单掷开关，用于在接收到第三控制信号时断开以防止所述电容放电；并用于在接收到第四控制信号时导通以令所述电容放电形成所述延迟特征信号。
于本发明的一实施例中，所述延迟参数包括延迟时间，以令每个所述延迟单元输出的延迟特征信号相位不同。
为实现上述或其它目的，本发明提供一种光声成像系统，包括：激光输出单元，用于输出激光来照射样本而产生第一光声信号；光声信号采集单元，用于从所述样本同步采集多路第一光声信号；光声信号传输单元，由所述的光声信号传输装置实现，连接所述光声信号采集单元，以接收所述多路第一光声信号输入并输出组合信号；信号检测单元，连接光声信号传输单元，用于在检测到光声信号传输单元有第一光声信号输入时，生成触发信号；信号控制单元，连接所述信号检测单元及光声信号传输单元，用于在接收到所述触发信号时，输出控制指令以控制每个所述延迟单元对所输入的光声信号进行延迟处理；其中，每个延迟单元的延迟参数不同；数据采集单元，连接所述光声信号传输单元，用于采集所述组合信号；处理单元，连接所述数据采集单元，用于获取所述组合信号，从中提取所述参考信号及各延迟特征信号，分别结合所述参考信号及各延迟特征信号以重构各第二光声信号；并根据参考信号和各第二光声信号进行光声成像。
于本发明的一实施例中，所述的光声成像系统，还包括：信号发生单元，连接所述数据采集器及激光输出单元，用于按预定时序输出信号至所述数据采集器及激光输出单元，以令所述数据采集器及激光输出单元协同工作；和/或，驱动电机，用于驱动所述信号采集单元进行运动；所述处理单元，连接并控制所述驱动电机。
为实现上述或其它目的，本发明提供一种光声信号传输方法，包括：对同步采集的多路光声信号中的一路光声信号处理为参考信号，且对各其它路光声信号进行不同延迟参数的延迟处理以生成多个延迟特征信号；将所述参考信号和各所述延迟特征信号合成为组合信号，加以传输。
为实现上述或其它目的，本发明提供一种光声信号成像方法，包括：获取组合信号；所述组合信号包括：由同步采集的多路第一光声信号中的一路第一光声信号得到的参考信号、及对各其它路第一光声信号分别进行不同延迟参数的延迟处理所生成的各个延迟特征信号；从所述组合信号提取所述参考信号及各个延迟特征信号；分别结合所述参考信号及各延迟特征信号以重构各第二光声信号，根据所述参考信号和各第二光声信号进行光声成像。
为实现上述或其它目的，本发明提供一种电子装置，包括：处理器及存储器；所述存储器，存储有第一计算机程序和/或第二计算机程序；所述处理器，用于运行所述第一计算机程序以实现所述的光声信号传输方法；或者，用于运行所述第二计算机程序所述的光声信号成像方法。
为实现上述或其它目的，本发明提供一种计算机可读存储介质，存储有第一计算机程序和/或第二计算机程序，所述第一计算机程序，用于被运行以实现所述的光声信号传输方法；所述第二计算机程序，用于被运行以实现所述的光声信号成像方法。
如上所述，本发明提供的光声成像系统、传输及成像方法、装置及存储介质，装置包括：多个传输线路，用于分别传输一路光声信号；所述多个传输线路包括：一第一传输线路，用于将所接收的一路光声信号处理为参考信号输出；多个第二传输线路；每个所述第二传输线路，包括：延迟单元，接收一路光声信号输入，并据以进行延迟处理以得到延迟特征信号输出；合成单元，其多个输入端分别连接各所述第一传输线路和第二传输线路的输出端，用于接收所述参考信号及各路延迟特征信号并合成为一组合信号输出。利用该组合信号，可以将参考信号结合各延迟特征信号来重构第二光声信号，即组合信号的传输就等于多路光声信号的传输，提高DAQ的利用率。
附图说明
图1显示为本发明实施例中光声信号传输装置的结构示意图。
图2显示为本发明实施例中延迟单元的电路模块示意图。
图3显示为本发明实施例中延迟单元的电路原理示意图。
图4显示为本发明实施例中延迟特征信号生成的波形示意图生成的波形示意图。
图5显示为本发明实施例中组合信号提取信号并重构第二光声信号的波形示意图。
图6显示为本发明实施例中的光声成像系统的结构示意图。
图7显示为本发明实施例中的光声信号传输方法的流程示意图。
图8显示为本发明实施例中的光声信号成像方法的流程示意图。
图9显示为本发明实施例中的电子装置的结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
在现有技术中，每一路光声信号的采集均需要占用一路DAQ采集口，这样会导致DAQ采集口资源的迅速耗尽；而本发明的思想，旨在设计让每一路DAQ采集口能同时采集多路光声信号的方案，然在非时分复用的情况下，不可能同时采集完整的信号，因此，本发明的装置巧妙利用组合信号配合后端重构光声信号的方式，就能加以实现。
如图1所示，展示本发明实施例中的光声信号传输装置的结构示意图。
所述光声信号传输装置包括：一第一传输线路101、多个第二传输线路102、及合成单元103。
所述第一传输线路101和第二传输线路102可以接收多路光声信号；所述多路光声信号可以是采集得到的，优选的是同步采集得到的。
所述第一传输线路101，用于将所接收的一路光声信号处理为参考信号输出。
在本发明的一实施例中，所述第一传输线路101可以设置传输单元111，所述处理指的是可以进行例如放大、整流光声信号的工作。
每个所述第二传输线路102，包括：延迟单元112，接收一路光声信号输入，并据以进行延迟处理以得到延迟特征信号输出。
在图1的实施例中，所述第一传输线路101有一根，所述第二传输线路102有三根，但此数量仅为举例，在其它实施例中，其数量可加以变化，例如第二传输线路102有4、5、6、或7根等；传输线路的数量取决于采集的光声信号的路数。
在本发明的一实施例中，如图2所示，展示实施例中延迟单元的功能模块示意图。
所述延迟单元包括：
放大电路201，用于接收所采集的多极性的光声信号并经放大后输出。
其中，所述放大电路201可以例如是运放电路实现。
整流电路202，连接所述放大电路201，用于将其输出的经放大后的光声信号转换为单极性的电流信号。其中，所采集的光声信号为双极性的电压信号，即既有正电压信号，也有负电压信号；而所述整流电路202是将其转换为单极性的电流信号。
延迟信号生成电路203，连接所述整流电路202及所述信号控制单元，用于根据所述信号控制单元的延迟控制来对所述电流信号进行延迟处理，而生成所述延迟特征信号。
在本发明的一实施例中，所述延迟信号生成电路203接收所述电流信号，
具体的，如图3所示，展示本发明实施例中所述延迟单元的电路原理示意图。
如图所示，为了简化电路模型用电压源模拟采集到的光声信号；电压源输出V1(t)，经放大电路Amplifier放大为V2(t)经过整流电路即理想电压控制电流源(VCCS)转换为电流信号：I0＝gm V2(t)，gm是VCCS的电导；I0输入至延迟信号生成电路。
在本实施例中，延迟信号生成电路包括：单刀双掷开关(SPDT)、单刀单掷开关(SPST)、第一电阻R2、第二电阻R3、及电容C。
所述单刀双掷开关SPDT，其第一端作为延迟信号生成电路的输入端连接整流电路的输出端，即用于接收I0的输入；所述单刀双掷开关第二端经R2接地，其第三端连接电容C一端和单刀单掷开关SPST一端；所述电容C另一端接地；所述单刀单掷开关SPST另一端经第二电阻R3接地，所述第二电阻R3和单刀单掷开关SPST的连接端作为所述延迟信号生成电路的输出端，输出电压V(t)。
其中，所述单刀双掷开关及单刀单掷开关还具有控制端，用于接收控制信号并据以控制通断状态。
具体的，所述单刀双掷开关，用于在接收到第一控制信号时，导通其第一端及第三端，以利用所述电流信号对所述电容充电；并用于在接收到第二控制信号时，导通其第一端及第二端，以停止对电容充电；所述单刀单掷开关，用于在接收到第三控制信号时断开以防止所述电容放电；并用于在接收到第四控制信号时导通以令所述电容放电形成所述延迟特征信号。
举例来说，通过上述各种控制信号，就可以实现如下的根据光声信号产生延迟特征信号的过程：
在一传输线路有光声信号到来时，例如检测到电压源有V1(t)输出或VCCS有I0向SPDT第一端输出时，向SPDT发送第一控制信号以令其向上闭合，此时的电流信号存入电容C中，储存之后，向SPDT发送第二控制信号以令其向R2闭合，等待下一个光声信号的到来。
在SPDT向R2闭合等待下一光声信号到来的期间，维持第三控制信号令单刀单掷开关(SPST)保持断开状态，直至预先设定的延时时间到达，向SPST发送第四控制信号以令其闭合，电容C放电并向R3输出放电的电流信号，而形成延迟特征信号V(t)输出。
在每个周期延迟输出后，电容和模拟开关初始化为初始状态。在电容充电期间，电容上的电压V3(t)满足如下公式：
Figure BDA0001879986800000061
其中，gm是电压控制电流源模块的电导，V2是光声信号的幅值，ton是单刀双掷开关向电容闭合的时间节点，toff是单刀双掷开关向R2闭合停止向电容充电的时间点。
由于电容上的电压和光声信号满足积分关系，其电压幅值反应了光声信号的强度。且由于电容和电阻值都是固定的值，因此输出电容C的放电信号强度和输入成比例，同时放电信号的起始时间点结合延迟时间反映的是输入信号的相位信息。
在一实施例中，所述第一控制信号、第二控制信号可以是高、低电平中的一种及另一种，而所述第三控制信号和第四控制信号可以是高、低电平中的一种及另一种。
在一实施例中，可以设置一信号控制单元连接所述SPDT、SPST的控制端，并用于产生所述第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号、第四控制信号；所述信号控制单元还通过信号检测单元连接所述延迟单元，以检测光声信号的输入；进而，信号控制单元即可通过以下时序来控制延迟特征信号的输出。
在本发明的一实施例中，所述信号控制单元可以通过例如CPU、MCU、SOC、或FPGA等逻辑电路实现，优选采用FPGA编程实现。
需特别说明的是，图3和图4实施例中所展示的结构中各第二传输线路中的放大电路、整流电路可以是多个在每路中的独立电路实现，也可以是由一个多通道放大器、一个多通道高频精密整流电路替代实现。
需说明的是，如果每条传输线路(即第一传输线路和第二传输线路)的放大增益可相同，以保证得到的参考信号和延迟特征信号是同比放大的。
如图4所示，展示实施例中延迟特征信号生成的波形示意图。其中，a为SPDT的控制信号波形；b为SPST的控制信号波形；c为光声信号波形；d为经a、b控制信号控制下产生的延迟特征信号。
从中可见，通过所述信号检测单元在检测到光声信号输入时，产生触发信号至所述信号控制单元，信号控制单元产生第一控制信号令SPDT向上闭合并触发该信号控制单元建立定时器以进行所述延时时间的计时，第一控制信号时间长度toff-ton，第三信号结束之后恢复输出第二控制信号令SPDT向下(即向R2)闭合；在所述延时时间到期之后，再输出一个时间长度为t2-t1的第三控制信号控制所述SPST的导通以进行放电，第三控制信号结束之后，恢复输出第四控制信号控制所述SPST断开，最终输出相对光声信号延迟时间t1-ton的时间长度为t2-t1的延迟特征信号。
在t2-t1较小的情况下，所述延迟特征信号可以是一个脉冲信号。
以此推知，若每个延迟信号的延迟参数不同，例如充电时间(对应光声信号强度)、延迟时间(对应光声信号相位)不同，则令每个所述延迟单元输出的延迟特征信号的幅值及相位不同。
所述合成单元，其多个输入端分别连接各所述第一传输线路和第二传输线路的输出端，用于接收所述参考信号及各路延迟特征信号并合成为一组合信号输出。
其中，所述合成单元可以是加法器，按时间序列的顺序将参考信号和各路延迟特征信号相加以生成组合信号，在该组合信号中，各信号之间应在时间上相互独立，而可以分别提取。
该组合信号可以被例如数据采集卡DAQ的一个采集口采集到，并进而据以提取并重构得到多个光声信号，也就实现了一个采集口能采集多个光声信号的目的。
具体的，可以利用根据第一处理信号处理得到的该参考信号分别结合各个延迟特征信号来重构各第二光声信号。
举例来说，若按图1中有三根第二传输线路，则得到3个延迟特征信号，与1个参考信号合成组合信号，进而，在采集该组合信号后，将该第一光声信号和3个延迟特征信号分别结合得到3个第二光声信号，最终得到4个光声信号，用于光声成像。
请参阅图5，其中如波形a～波形i所示，展示本发明实施例中通过组合信号进行第二光声信号重构的信号波形示意图。
其中，以波形1中由4路信号形成的组合信号为例，波形a表示捕获的组合信号波形，其中，沿时间轴依次排列了1个第一光声信号和3个延迟特征信号；波形b部分表示从组合信号中截取的光声信号的波形；波形c至波形e表示第二路至第四路的延迟特征信号的波形；波形f至波形i表示第一路至第四路重构的光声信号的波形。
在具体实施例中，如波形a所示的组合信号波形可以是经过采集后，再通过数字滤波处理的波形。波形b为对组合信号的第一个脉冲进行截取的信号波形，从波形中可见，其可以保持原始波形而不进行任何附加变换，波形c到波形e的波形是沿时间轴从组合信号中分别截取的。之后，通过参考信号和各延迟特征信号分别重构出波形f到波形i的波形。
也就是说，波形b的信号基本不作附加处理得到波形f的信号，波形c的信号结合波形b的参考信号得到波形g的信号，波形d的信号结合波形b的参考信号得到波形h的信号，波形e的信号结合波形b的参考信号得到波形i的信号。
其中，在对组合信号进行信号分离时满足以下方程：
Figure BDA0001879986800000081
其中，n是DAQ采样的点数，Vi是采样点i的值，nsi是各个通道数据的汇集点，dtj表示j通道的延迟时间对应的采样点数，满足关系式如下：
dtj＝fs×delaytime (3)
其中fs是DAQ的采样率，延迟时间delay time由信号控制单元设定。
进一步的，可以根据参考信号和延迟特征信号重构出四路光声信号：参考信号在时间轴上平移至由第二光声信号经延迟单元112输出的延迟特征信号时刻处，再将延迟特征信号幅值乘上参考信号后再乘以一个校正系数。
校正系数是由延迟单元的RC网络决定，其计算方法为将单位光声信号同时输入传输单元111和延迟单元112，传输单元111输出信号除以延迟单元112输出信号即为校正系数。
重构后的信号可由下式表示：
Figure BDA0001879986800000082
其中Vi’表示信号点Vi重构后的值；Max表示求最大值函数，η表示校正系数。
结果表明，重构后的信号具有不同的幅值和相位，对应着光声信号的强度和距离信息。而从图5中可见，所述重构即利用带有描述参考信号以外其它路光声信号的强度的幅值以及通过延迟后计算出对应于超声探头与样品间距的相位的延迟特征信号来调制参考信号，从而获得拥有对应幅值和相位的第二光声信号。
如图6所示，展示本发明实施例中的光声成像系统的结构示意图。
所述光声成像系统包括：激光输出单元601、光声信号采集单元602、信号传输单元610、信号检测单元603、信号控制单元604、数据采集单元605、及处理单元606。
所述激光输出单元601，用于输出激光来照射样本而产生第一光声信号。
在一实施例中，所述激光输出单元601可以是激光发生器。
在一实施例中，所述光声成像系统还可包括：光处理单元607。
所述光处理单元607可动地设于所述激光输出单元601的光路上，用于对所述激光进行扩束以照射于所述样品600。其中，所述光处理单元607可以包括沿光路依次设置的凹、凸透镜及毛玻璃，以对激光进行扩散，当然，为了缩小占用空间，还可以设置反射镜或光纤调整光束至凹、凸透镜。可选的，激光经过光处理单元607可输出平行的多束光照射在样品上。
另外可选的，所述样品600可以设置于放有水的容器中，以利用水来传输光声信号。
所述光声信号采集单元602，用于采集所述光声信号。
在一实施例中，所述光声信号采集单元602包括多个超声探头，设于所述水中，以采集光声信号。该光声信号采集单元602即超声探头在水中的位置即与样品的距离决定了接收到的光声信号强度，也就决定了对应得到的延迟特征信号和对应重构的第二光声信号的幅值。
在本实施例中，光声信号采集单元602包括4个超声探头，围绕样品设置，优选的，所述4个超声探头是均匀地即间隔90度地绕所述样品设置；优选的，各超声探头的头部可以是圆形的。当然，该超声探头的数量和形状皆可加以变化，并非以此为限。
优选的，所述系统还包括：驱动电机608，用于驱动光声信号采集单元602进行运动，以调整超声探头接收光声信号的角度。可选的，所述驱动电机608可以是步进电机。
具体的，驱动电机608驱动的是超声探头的旋转运动，以获得不同角度的光声信号。
所述信号传输单元610，可以通过图1实施例中的光声信号传输装置实现。其原理不在此实施例中作反复赘述。所述信号传输单元610连接所述光声信号采集单元602，以获取光声信号，并处理成组合信号后输出。
所述信号检测单元603，连接光声信号传输单元610，用于在检测到光声信号传输单元610各传输线路有第一光声信号输入时，生成触发信号。
在一实施例中，所述信号检测单元603可以通过例如多路比较器实现，即检测各路光声信号(如电压形式)的输入，并与预设电压阈值比较，若大于则表示该路有第一光声信号到来，则生成并输出触发信号。
所述信号控制单元604，连接所述信号检测单元603及光声信号传输单元610，用于在接收到所述触发信号时，输出控制指令以控制每个所述延迟单元对所输入的光声信号进行延迟处理；其中，每个延迟单元的延迟参数不同。
在一实施例中，所述信号控制单元604的实现可以参考前述关于图1实施例中的描述，可以通过例如CPU、MCU、SOC、或FPGA等逻辑电路实现，优选采用FPGA编程实现。
所述数据采集单元605，连接所述光声信号传输单元610，用于采集所述组合信号。
在一实施例中，所述数据采集单元605可以通过例如DAQ实现。
所述处理单元606，连接所述数据采集单元605，用于获取所述组合信号，从中提取所述参考信号及各延迟特征信号，分别结合所述参考信号及各延迟特征信号以重构各第二光声信号；并根据参考信号和各第二光声信号进行光声成像。
在一实施例中，所述处理单元606可以通过具有处理能力的电子装置实现，可以是本地设备，如台式电脑、笔记本电脑、智能手机、平板电脑、智能手表等，也可以是通过网络中的网络终端实现，例如中心化网络系统中的服务器/服务器组或其它处理设备，或分布式网络中的具有处理能力的各个远程处理设备等。
为令每次光声信号的生成和采集对应执行(如按预设时序先后进行)，可选的，所述的光声成像系统还可包括信号发生单元609，连接所述数据采集器及激光输出单元601，用于按预定时序输出信号至所述数据采集器及激光输出单元601，以令所述数据采集器及激光输出单元601协同工作。
如图7所示，展示本发明实施例中的光声信号传输方法的流程示意图。
本实施例中的光声信号传输方法可应用于前述实施例中的信号控制单元。
所述方法包括：
步骤S701：对同步采集的多路光声信号中的一路光声信号处理为参考信号，且对各其它路光声信号进行不同延迟参数的延迟处理以生成多个延迟特征信号；
步骤S702：将所述参考信号和各所述延迟特征信号合成为组合信号，加以传输。
如图8所示，展示本发明实施例中的光声信号成像方法的流程示意图。
本实施例中的光声信号成像方法可应用于前述图6实施例中的处理单元606。
所述方法包括：
步骤S801：获取组合信号；所述组合信号包括：由同步采集的多路第一光声信号中的一路第一光声信号得到的参考信号、及对各其它路第一光声信号分别进行不同延迟参数的延迟处理所生成的各个延迟特征信号；
步骤S802：从所述组合信号提取所述参考信号及各个延迟特征信号；
步骤S803：分别结合所述参考信号及各延迟特征信号以重构各第二光声信号；
步骤S804：根据所述参考信号和各第二光声信号进行光声成像。
如图9所示，展示本发明实施例中电子装置900的结构示意图。所述电子装置可用于实现前述实施例中的信号控制单元、处理单元。
所述电子装置900包括：处理器901及存储器902。
所述存储器902，存储有第一计算机程序和/或第二计算机程序；
所述处理器901，用于运行所述第一计算机程序以实现所述的光声信号传输方法；或者，用于运行所述第二计算机程序所述的光声信号成像方法。
其中，所述存储器902可能包括但不限于高速随机存取存储器、非易失性存储器。例如一个或多个磁盘存储设备、闪存设备或其他非易失性固态存储设备。
所述处理器901可以是通用处理器，包括一或多个中央处理器(CentralProcessing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－ProgrammableGate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
另外，用于运行以实现图7、图8方法实施例的各种计算机程序可以装载在计算机可读存储介质中，所述计算机可读存储介质可包括，但不限于，软盘、光盘、CD-ROM(紧致盘-只读存储器)、磁光盘、ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、EPROM(可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、磁卡或光卡、闪存、或适于存储机器可执行指令的其他类型的介质/机器可读介质。所述计算机可读存储介质可以是未接入计算机设备的产品，也可以是已接入计算机设备使用的部件。
综上所述，本发明提供的光声成像系统、传输及成像方法、装置及存储介质，装置包括：多个传输线路，用于分别传输一路光声信号；所述多个传输线路包括：一第一传输线路，用于将所接收的一路光声信号处理为参考信号输出；多个第二传输线路；每个所述第二传输线路，包括：延迟单元，接收一路光声信号输入，并据以进行延迟处理以得到延迟特征信号输出；合成单元，其多个输入端分别连接各所述第一传输线路和第二传输线路的输出端，用于接收所述参考信号及各路延迟特征信号并合成为一组合信号输出。利用该组合信号，可以将参考信号结合各延迟特征信号来重构第二光声信号，即组合信号的传输就等于多路光声信号的传输，提高DAQ的利用率。
综上所述，本发明的监测装置及系统、服务装置、方法及存储介质，所述监测装置包括：成像单元、图像采集单元、通信单元、及处理单元；所述监测装置可以依据外部装置的来光在成像单元形成成像图案，并通过图像采集单元拍摄包含该成像图案的图像作为采集结果，进而，可将采集结果用于依据成像图案的位移进行监测装置与该外部装置间的相对位移量的计算；本发明的监测装置结构简单、成本低廉、检测方便、检测精度较好，且可构成相对位移监测系统而传送数据，便于数据快速传递而及时获得检测情况，解决现有技术的问题。
本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种光声信号传输装置，其特征在于，包括：
多个传输线路，用于分别传输一路光声信号；
所述多个传输线路包括：
一第一传输线路，用于将所接收的一路光声信号处理为参考信号输出；
多个第二传输线路；每个所述第二传输线路，包括：延迟单元，接收一路光声信号输入，并据以进行基于延迟参数的延迟处理以得到延迟特征信号输出；
合成单元，其多个输入端分别连接各所述第一传输线路和第二传输线路的输出端，用于接收所述参考信号及各路延迟特征信号并合成为一组合信号输出；其中，所述参考信号用于与各延迟特征信号分别重构各第二光声信号。
2.根据权利要求1所述的光声信号传输装置，其特征在于，所述延迟单元包括：
放大电路，用于接收所采集的多极性的光声信号并经放大后输出；
整流电路，连接所述放大电路，用于将其输出的经放大后的光声信号转换为单极性的电流信号；
延迟信号生成电路，连接所述整流电路及信号控制单元，用于根据所述信号控制单元的延迟控制来对所述电流信号进行延迟处理，而生成所述延迟特征信号。
3.根据权利要求2所述的光声信号传输装置，其特征在于，所述延迟信号生成电路包括：单刀双掷开关、单刀单掷开关、第一电阻、第二电阻、及电容；
所述单刀双掷开关，其第一端作为延迟信号生成电路的输入端连接整流电路的输出端，其第二端经第一电阻接地，其第三端连接电容一端和单刀单掷开关一端；所述电容另一端接地；所述单刀单掷开关另一端经第二电阻接地；所述第二电阻和单刀单掷开关的连接端作为所述延迟信号生成电路的输出端；
其中，所述单刀双掷开关及单刀单掷开关还具有控制端，用于接收控制信号并据以控制通断状态；
所述单刀双掷开关，用于在接收到第一控制信号时，导通其第一端及第三端，以利用所述电流信号对所述电容充电；并用于在接收到第二控制信号时，导通其第一端及第二端，以停止对电容充电；
所述单刀单掷开关，用于在接收到第三控制信号时断开以防止所述电容放电；并用于在接收到第四控制信号时导通以令所述电容放电形成所述延迟特征信号。
4.根据权利要求2所述的光声信号传输装置，其特征在于，所述延迟参数包括延迟时间，以令每个所述延迟单元输出的延迟特征信号相位不同。
5.一种光声成像系统，其特征在于，包括：
激光输出单元，用于输出激光来照射样本而产生光声信号；
光声信号采集单元，用于从所述样本同步采集多路第一光声信号；
光声信号传输单元，由如权利要求1至4中任一项所述的光声信号传输装置实现，连接所述光声信号采集单元，以接收所述多路第一光声信号输入并输出组合信号；
信号检测单元，连接光声信号传输单元，用于在检测到光声信号传输单元有第一光声信号输入时，生成触发信号；
信号控制单元，连接所述信号检测单元及光声信号传输单元，用于在接收到所述触发信号时，输出控制指令以控制每个所述延迟单元对所输入的光声信号进行延迟处理；其中，每个延迟单元的延迟参数不同；
数据采集单元，连接所述光声信号传输单元，用于采集所述组合信号；
处理单元，连接所述数据采集单元，用于获取所述组合信号，从中提取所述参考信号及各延迟特征信号，分别结合所述参考信号及各延迟特征信号以重构各第二光声信号；并根据参考信号和各第二光声信号进行光声成像。
6.根据权利要求5所述的光声成像系统，其特征在于，还包括：信号发生单元，连接数据采集器及激光输出单元，用于按预定时序输出信号至所述数据采集器及激光输出单元，以令所述数据采集器及激光输出单元协同工作；
和/或，驱动电机，用于驱动所述信号采集单元进行运动；所述处理单元，连接并控制所述驱动电机。
7.一种光声信号传输方法，其特征在于，包括：
对同步采集的多路光声信号中的一路光声信号处理为参考信号，且对各其它路光声信号进行不同延迟参数的延迟处理以生成多个延迟特征信号；
将所述参考信号和各所述延迟特征信号合成为组合信号，加以传输；其中，所述参考信号用于与各延迟特征信号分别重构各第二光声信号。
8.一种光声信号成像方法，其特征在于，包括：
获取组合信号；所述组合信号包括：由同步采集的多路第一光声信号中的一路第一光声信号得到的参考信号、及对各其它路第一光声信号分别进行不同延迟参数的延迟处理所生成的各个延迟特征信号；
从所述组合信号提取所述参考信号及各个延迟特征信号；
分别结合所述参考信号及各延迟特征信号以重构各第二光声信号，根据所述参考信号和各第二光声信号进行光声成像。
9.一种电子装置，其特征在于，包括：处理器及存储器；
所述存储器，存储有第一计算机程序和/或第二计算机程序；
所述处理器，用于运行所述第一计算机程序以实现如权利要求7所述的光声信号传输方法；或者，用于运行所述第二计算机程序以实现如权利要求8所述的光声信号成像方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有第一计算机程序和/或第二计算机程序，所述第一计算机程序，用于被运行以实现如权利要求7所述的光声信号传输方法；所述第二计算机程序，用于被运行以实现如权利要求8所述的光声信号成像方法。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112461764A (zh) * 2020-11-17 2021-03-09 上海科技大学 一种基于可编程声延迟线的多合一数据采集方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000254120A (ja) * 1999-03-11 2000-09-19 Toshiba Corp ３次元超音波診断装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4406226B2 (ja) * 2003-07-02 2010-01-27 株式会社東芝 生体情報映像装置
JP4643153B2 (ja) * 2004-02-06 2011-03-02 株式会社東芝 非侵襲生体情報映像装置
CN101002670B (zh) * 2006-01-20 2012-09-19 奥林巴斯医疗株式会社 被检体信息分析装置、内窥镜装置、被检体信息分析方法
JP5419404B2 (ja) * 2008-09-04 2014-02-19 キヤノン株式会社 光音響装置
US9610043B2 (en) * 2012-06-13 2017-04-04 Seno Medical Instruments, Inc. System and method for producing parametric maps of optoacoustic data
US9836071B2 (en) * 2015-12-29 2017-12-05 Silicon Laboratories Inc. Apparatus for multiple-input power architecture for electronic circuitry and associated methods

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000254120A (ja) * 1999-03-11 2000-09-19 Toshiba Corp ３次元超音波診断装置

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Minghua Xu.et al."Universal back-projection algorithm for photoacoustic computed tomography".《PHYSICAL REVIEW E 75》.2005,第71卷全文. *
Ojas Choksi.et al."Analysis of Switched-Capacitor Common-Mode Feedback Circuit".《ANALOG AND DIGITAL SIGNAL PROCESSING》.2003,第50卷(第12期),全文. *
Poki Chen.et al."A CMOS Pulse-Shrinking Delay Element For Time Interval Measurement".《ANALOG AND DIGITAL SIGNAL PROCESSING》.2000,第47卷(第9期),全文. *
Sio Hang Pun.et al."Monolithic Multiband CMUTs for Photoacoustic Computed Tomography With In Vivo Biological Tissue Imaging".《IEEE TRANSACTIONS ON ULTRASONICS, FERROELECTRICS, AND FREQUENCY CONTROL》.2018,第65卷(第3期),全文. *
X. Luís Deán-Ben.et al."Optoacoustic micro-tomography at 100 volumes per second".《scientific reports》.2017,第7卷(第1期),全文. *

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