CN113471797B - 一种集病理检测和激光治疗功能一体的光纤激光器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集病理检测和激光治疗功能一体的光纤激光器，包括：语音识别模块进行语音识别；控制模块，根据语音识别结果生成控制信息；光纤激光发射模块，被控制发射第一脉冲激光；功率调节模块，被控制对第一脉冲激光进行衰减；超声探测模块，被控制对生物组织的光声信号进行超声探测；控制模块，还基于超声探测信号构建光声图像数据，并对其进行信源、信道编码及调制；无线通信模块，将调制数据进行无线发送或者从外部接收调制数据；控制模块，还对从外部接收的调制数据进行解调及信道、信源解码得到光声图像数据；输出模块，输出光声图像数据。本发明无需人工对检测病理和实际病理进行信息配准，可使病患得到更好、及时的治疗。

Description

一种集病理检测和激光治疗功能一体的光纤激光器

技术领域

本发明属于激光治疗设备技术领域，具体涉及一种集病理检测和激光治疗功能一体的光纤激光器。

背景技术

激光疗法是20世纪60年代发展起来的一项新技术，其主要作用机理是用光纤激光器发射激光来照射患处，利用激光照射到患处产生的热效应、光压作用、光化学效应和电磁效应等，达到消炎、止痛等治疗目的。通常来说，在进行治疗之前都要对病患进行病理检测，从而为后续的治疗提供医疗参考信息。

对于激光治疗而言，常见的医疗参考信息如X射线报告、CT(ComputedTomography，电子计算机断层扫描)报告等，医生基于这类报告对病患进行治疗时，需要根据自身经验对病理报告进行分析，即将病患实际的病理情况与病理报告做信息的配准，从而进行诊断并取得较好的治疗效果。因此，现阶段开展激光疗法严重依赖于医生自身的经验，一方面病患不能得到较好的治疗，另一方面，由于有经验医生的数量的缺乏也会导致病患不能得到及时的治疗。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种集病理检测和激光治疗功能一体的光纤激光器。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种集病理检测和激光治疗功能一体的光纤激光器，包括：光纤激光发射模块、功率调节模块、超声探测模块、语音识别模块、控制模块、无线通信模块和输出模块；其中，

所述语音识别模块，用于响应于不同的语音指令，向所述控制模块发送对应的语音识别结果；

所述控制模块，用于根据收到的语音识别结果，生成对应的控制信息；其中，每次生成的控制信息用于控制所述光纤激光发射模块、所述功率调节模块以及所述超声探测模块中的一个或多个工作；

所述光纤激光发射模块，用于在与自身相关的控制信息的控制下发射第一脉冲激光；

所述功率调节模块，用于在与自身相关的控制信息的控制下对所述第一脉冲激光进行不同程度的衰减，以输出用于病理检测和/或激光治疗的第二脉冲激光；

所述超声探测模块，用于在与自身相关的控制信息的控制下对所述第二脉冲激光照射到生物组织所产生的光声信号进行超声探测，得到超声探测信号；

所述控制模块，还用于基于所述超声探测信号构建光声图像数据，并对所述光声图像数据进行信源编码、信道编码和调制，形成调制数据；

所述无线通信模块，用于将所述控制模块形成的调制数据进行无线发送或者从外部无线设备接收调制数据；

所述控制模块，还用于对从外部无线设备接收的调制数据进行解调、信道解码和信源解码，得到解码后的光声图像数据；

所述输出模块，用于输出所述光声图像数据。

可选地，所述控制模块，根据收到的语音识别结果，生成对应的控制信息，包括：

响应于收到的语音识别结果表示打开激光治疗模式，生成第一控制信息和第二控制信息；

响应于收到的语音识别结果表示打开病理检测模式，生成所述第一控制信息、第三控制信息和第四控制信息；

响应于收到的语音识别结果表示打开治疗检测双开模式，生成所述第一控制信息、所述第二控制信息和所述第四控制信息；

响应于收到的语音识别结果表示增大激光功率，生成第五控制信息；

响应于收到的语音识别结果表示减小激光功率，生成第六控制信息；

其中，所述第一控制信息为控制所述光纤激光发射模块发射所述第一脉冲激光的信息；所述第二控制信息为控制所述功率调节模块输出第一预设功率的第二脉冲激光的信息；所述第三控制信息为控制所述功率调节模块输出第二预设功率的第二脉冲激光的信息；所述第一预设功率高于所述第二预设功率；所述第四控制信息为控制所述超声探测模块进行超声探测的信息；所述第五控制信息为控制所述功率调节模块按照预设步进减小衰减程度的信息；所述第六控制信息为控制所述功率调节模块按照所述预设步进增大衰减程度的信息。

可选地，所述光纤激光发射模块，包括：第一子模块和第二子模块；其中，

所述第一子模块包括：泵浦源、第一波分复用耦合器、第一增益光纤、第一单向隔离器、第一偏振控制器、第一耦合输出器以及第一石墨烯可饱和吸收体；

所述第一波分复用耦合器、所述第一增益光纤、所述第一单向隔离器、所述第一偏振控制器、所述第一耦合输出器以及所述第一石墨烯可饱和吸收体依次首尾光连接，形成第一光环路；所述泵浦源发出的泵浦光通过所述第一波分复用耦合器的耦合端进入所述第一光环路；

所述第二子模块包括：第二波分复用耦合器、第二增益光纤、第二单向隔离器、第二偏振控制器、第二耦合输出器以及第二石墨烯可饱和吸收体；

所述第二波分复用耦合器、所述第二增益光纤、所述第二单向隔离器、所述第二偏振控制器、所述第二耦合输出器以及所述第二石墨烯可饱和吸收体依次首尾光连接，形成第二光环路；所述第二波分复用耦合器的耦合端连接所述第一耦合输出器的耦合端；所述第二耦合输出器的耦合端输出所述第一脉冲激光；

所述第一控制信息包括：所述泵浦源的电源开关信息。

可选地，所述功率调节模块包括：沿光路行进方向设置的起偏器、电光调制晶体和检偏器；所述起偏器和所述检偏器的起偏方向相同；

所述第二控制信息、所述第三控制信息、所述第五控制信息以及所述第六控制信息分别为所述电光调制晶体的不同偏置电压。

可选地，所述信道编码包括：LDPC(Low Density Parity Check Code，低密度奇偶校验)编码；

所述控制模块，对从外部无线设备接收的调制数据进行解调、信道解码和信源解码，得到解码后的光声图像数据，包括：

对从外部无线设备接收的调制数据进行解调，得到解调数据；

确定所述解调数据的信噪比，并对所述解调数据进行初始化处理，得到初始化信息；

获取与所述信噪比匹配的归一化因子校正序列、目标迭代次序号k和归一化调节因子；

基于所述初始化信息、所述归一化因子校正序列、所述目标迭代次序号k和所述归一化调节因子，利用NMS(Normalized Min-Sum，归一化因子最小和)译码算法进行迭代译码，得到信道解码结果；其中，在第1次迭代中，所使用的归一化因子为初始归一化因子；在第l₁次迭代中，所使用的归一化因子是利用所述归一化因子校正序列中的第l₁-1个元素对第l₁-1次迭代中所使用的归一化因子进行校正后得到的，l₁∈[2，k]；在第l₂次迭代中，所使用的归一化因子是利用所述归一化调节因子对第k次迭代中所使用的归一化因子进行调节后得到的，l₂＞k；

对所述信道解码结果进行信源解码，得到解码后的光声图像数据。

可选地，所述控制模块在第l₁次迭代中，利用所述归一化因子校正序列中的第l₁-1个元素对第l₁-1次迭代中所使用的归一化因子进行校正，包括：

在第l₁次迭代中，用第l₁-1次迭代中所使用的归一化因子加上所述归一化因子校正序列中的第l₁-1个元素，得到第l₁次迭代所使用的归一化因子。

可选地，所述控制模块，获取与所述信噪比匹配的归一化因子校正序列、目标迭代次序号k和归一化调节因子，包括：

根据所述信噪比，从预设的映射表中获取对应的归一化因子校正序列、目标迭代次序号k和归一化调节因子；

其中，所述映射表包括多组预设数据；每组所述预设数据均包括一信噪比和该信噪比下的归一化因子校正序列、目标迭代次序号k和归一化调节因子；

任一组所述预设数据的构建方式包括：

获取一组具有相同信噪比的样本数据；

针对每个所述样本数据，分别利用BP(error Back Propagation，置信)译码算法和MS译码算法对该样本数据进行迭代译码，并在非首次的每次迭代中，用所更新的第二校验节点信息的信息均值除以所更新的第一校验节点信息的信息均值，得到本次迭代的归一化因子，以及用本次迭代的归一化因子减去上次迭代的归一化因子，得到本次迭代的归一化因子校正参数；

根据对应于各个所述样本数据的归一化因子校正参数，依次构建该组样本数据所对应信噪比下的归一化因子校正序列、目标迭代次序号k和归一化调节因子，得到一组预设数据；

其中，所述第一校验节点信息是利用BP译码算法所更新的校验节点信息，所述第二校验节点信息是利用MS译码算法所更新的校验节点信息。

可选地，所述根据对应于各个所述样本数据的归一化因子校正参数，依次构建该组样本数据所对应信噪比下的归一化因子校正序列、目标迭代次序号k和归一化调节因子，包括：

求取对应于各个所述样本数据的、且同属于第n次迭代的归一化因子校正参数的均值，作为一序列中的第n-1个元素，当n＝{2、3…N}时，得到归一化因子校正序列；N为迭代次数上限；

确定得到的归一化因子校正序列中最大元素在该归一化因子校正序列中的顺序号，作为目标迭代次序号k；

根据得到的归一化因子校正序列中的目标元素，利用如下公式计算第一调节因子：

其中，所述目标元素为得到的归一化因子校正序列中顺序号大于k的元素；Λ表示由所述目标元素构成的序列，E(Λ)表示所述目标元素的均值，α_k为第k次迭代中所计算的归一化因子，θ表示所述归一化调节因子。

可选地，所述输出模块包括：显示模块。

可选地，所述无线通信模块包括：移动通信模块。

本发明的有益效果：

本发明提供的集病理检测和激光治疗功能一体的光纤激光器中，基于光纤激光发射模块和功率调节模块可以实现激光治疗；基于光纤激光发射模块、功率调节模块以及超声探测模块，可以实现基于光声探测的病理检测；由于激光治疗和病理检测是基于同一个光纤激光器来实施的，故当医生在使用该光纤激光器时，通过语音模块控制光纤激光器在激光治疗和病理检测两种模式之间进行切换或同时开启这两种模式时，激光治疗和病理检测就基于同一坐标体系实现，从而无需人工对光纤激光器检测的病理情况与病患的实际病理情况进行信息配准，能够使病患得到更好的治疗。

并且，本发明提供的光纤激光器中集成有无线通信模块，可以将光纤激光器检测的光声图像数据发送给外部无线设备；由此，持有外部无线设备的一方可以基于收到的光声图像数据，对持有光纤激光器的一方进行远程指导激光治疗。这样，即使病患所在地没有经验丰富的医生，也可以通过该医生远程指导激光治疗的方式使病患得到及时的治疗。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种集病理检测和激光治疗功能一体的光纤激光器的结构示意图；

图2是本发明实施例中示例性的提出的一种光纤激光发射模块的结构示意图；

图3是本发明实施例中示例性的提出的一种功率调节模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

为了解决现有技术中激光治疗依赖人工经验对检测病理和实际病理进行信息配置的难题，本发明实施例提供了一种集病理检测和激光治疗功能一体的光纤激光器。图1是本发明实施例提供的一种集病理检测和激光治疗功能一体的光纤激光器的结构示意图，该光纤激光器包括：光纤激光发射模块1、功率调节模块2、超声探测模块3、语音识别模块5、控制模块4、无线通信模块6和输出模块7。

其中，语音识别模块5，用于响应于不同的语音指令，向控制模块4发送对应的语音识别结果。

在一种实现方式中，当用户发出语音时，语音识别模块5首先进行语音识别，得到语音识别结果；如果该语音识别结果是预先配置的一系列文字指令中的某一项时，用户发出的语音即是语音指令，语音识别模块5将该语音识别结果发送至控制模块4；如果该语音识别结果不属于预先配置的文字指令中的任何一项时，则用户发出的语音不属于语音指令，仅仅是普通的语音，那么语音识别模块5可以不将该语音识别结果发送至控制模块4。

在另一种实现方式，语音识别模块5的作用可以仅限于语音识别，即语音识别模块5可以将所有用户语音的语音识别结果发送至控制模块4，由控制模块4来做进一步的判断。

在实际应用中，该语音识别模块5可以包括语音识别芯片及其外围电路，当然，并局限于此，大多数能够实现语音识别的软硬件模块都可以应用到本发明实施例中。

控制模块4，用于根据收到的语音识别结果，生成对应的控制信息；其中，每次生成的控制信息用于控制光纤激光发射模块1、功率调节模块2以及超声探测模块3中的一个或多个工作。

可以理解的是，当上述语音识别模块5的作用仅限于语音识别时，控制模块4可以先确定收到的语音识别结果是否属于预先配置的一系列文字指令中的某一项；如果是，则生成该文字指令对应的控制信息；如果不是，则不生成新的控制信息。当上述语音识别模块5仅给控制模块4发送对应有文字指令的语音识别结果时，则控制模块4可以直接根据收到的语音识别结果生成对应的控制信息。

在实际应用中，该控制模块4可以包括处理器及其外围电路。该处理器可以包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、数字信号处理器(Digital SignalProcessing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)和/或现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)等等。

光纤激光发射模块1，用于在与自身相关的控制信息的控制下发射第一脉冲激光。

这里，光纤激光发射模块1可以是现有的任何一种泵浦光源或者光纤激光器。与该光纤激光发射模块1自身相关的控制信息，主要指的是泵光源或光纤激光器的电源开关信息。

另外，在对光纤激光发射模块1进行选型时，优先选用高功率的光纤激光发射模块1，这样后续进行功率调节时不会导致光纤激光器的输出功率过低。

功率调节模块2，用于在与自身相关的控制信息的控制下对第一脉冲激光进行不同程度的衰减，以输出用于病理检测和/或激光治疗的第二脉冲激光。

这里，功率调节模块2可以使用现有的电调光衰减器；相应的，与该电调光衰减器相关的控制信息可以是用于调节该电调光衰减器的衰减量的偏置电压或控制字，不同的偏置电压或控制字对应不同的衰减量。在对功率调节模块2进行选型时，优选使用体积小的功率调节模块2，这样有助于光纤激光器的小型化。

超声探测模块3，用于在与自身相关的控制信息的控制下对第二脉冲激光照射到生物组织所产生的光声信号进行超声探测，得到超声探测信号。

可以理解的是，第二脉冲激光照射到生物组织上后，生物组织产生的光声信号携带有该生物组织的光吸收特征信息，因此，通过探测光声信号便可以重建出生物组织中的光吸收分布图像。

该超声探测模块3可以使用与生物组织产生的光声信号相匹配的超声接收探头；这里所说的匹配主要指的是与光生信号的强度等级以及频率相匹配。

控制模块4，还用于基于超声探测信号构建光声图像数据，并对光声图像数据进行信源编码、信道编码和调制，形成调制数据。

这里，基于超声探测信号，可以利用现有的时域重建法、频域重建法或者傅里叶变换重建法等图像重建算法来构建光声图像数据，具体的图像重建算法过程非本发明实施例的发明点，本发明实施例不做赘述。

另外，这里对控制模块4进行信源编码、信道编码和调制的方式可以不做限定，即可以参见现有的通信发射机中进行信源编码、信道编码和调制的方式。需要说明的是，由于第二脉冲激光照射到生物组织所产生的光声信号的强度比较低，故而在选用信源编码、信道编码和调制方式时，优选使用抗干扰强的方式，以提高后续解码的成功几率。

无线通信模块6，用于将控制模块4形成的调制数据进行无线发送或者从外部无线设备接收调制数据。

这里说的外部无线设备可以包括与本发明实施例所提供的光纤激光器相同的另一光纤激光器，也可以是其他的具有无线收发功能的设备。

该无线通信模块6可以包括：蓝牙通信模块、WiFi(Wireless Fidelity，无线高保真)模块或者移动通信模块等等。可以理解的是，如果在光纤激光器中集成了蓝牙通信模块，则本发明实施例可以支持点对点的数据共享；如果在光纤激光器中集成了WiFi模块，则本发明实施例可以支持室内范围内的数据共享；而如果在光纤激光器中集成了移动通信模块，则本发明实施例还可以支持室外乃至跨地区的数据共享。

控制模块4，还用于对从外部无线设备接收的调制数据进行解调、信道解码和信源解码，得到解码后的光声图像数据。

可以理解的是，这里说的解调、信道解码和信源解码分别与上述的调制、信道编码以及信源编码相匹配，具体可参见与上述的通信发射机相对应的通信接收机中的解调、信道解码和信源解码方式。

输出模块7，用于输出光声图像数据。

优选地，该输出模块7可以是一个显示模块。由此，本发明实施例提供的光纤激光器可以在执行病理检测的同时将检测结果进行输出。在具体应用中，该显示模块可以包括液晶面板、OLED(Organic Light Emitting Diode，有机发光二极管)面板、AMOLED(Active-matrix organic light-emitting diode，有源矩阵有机发光二极体)面板等。

或者，该输出模块7也可以是一个对外的硬件接口，如USB(Universal SerialBus，通用串行总线)接口，RS232接口、网口等等。这样，光声图像数据可以通过对外的硬件接口传输给外部设备，在外部设备中再进一步显示、分析或处理光声图像数据也是可以的。

本发明实施例提供的集病理检测和激光治疗功能一体的光纤激光器中，基于光纤激光发射模块1和功率调节模块2可以实现激光治疗；基于光纤激光发射模块1、功率调节模块2以及超声探测模块3，可以实现基于光声探测的病理检测；由于激光治疗和病理检测是基于同一个光纤激光器来实施的，故当医生在使用该光纤激光器时，通过语音模块控制光纤激光器在激光治疗和病理检测两种模式之间进行切换或同时开启这两种模式时，激光治疗和病理检测就基于同一坐标体系实现，从而无需人工对光纤激光器检测的病理情况与病患的实际病理情况进行信息配准，能够使病患得到更好的治疗。

并且，本发明实施例提供的光纤激光器中集成有无线通信模块6，可以将光纤激光器检测的光声图像数据发送给外部无线设备；由此，持有外部无线设备的一方可以基于收到的光声图像数据，对持有光纤激光器的一方进行远程指导激光治疗。这样，即使病患所在地没有经验丰富的医生，也可以通过该医生远程指导激光治疗的方式使病患得到及时的治疗。

可选地，在一种实现方式中，控制模块4，根据收到的语音识别结果，生成对应的控制信息，可以包括：

响应于收到的语音识别结果表示打开激光治疗模式，生成第一控制信息和第二控制信息；

响应于收到的语音识别结果表示打开病理检测模式，生成第一控制信息、第三控制信息和第四控制信息；

响应于收到的语音识别结果表示打开治疗检测双开模式，生成第一控制信息、第二控制信息和第四控制信息；

响应于收到的语音识别结果表示增大激光功率，生成第五控制信息；

响应于收到的语音识别结果表示减小激光功率，生成第六控制信息。

其中，第一控制信息为控制光纤激光发射模块1发射第一脉冲激光的信息；第二控制信息为控制功率调节模块2输出第一预设功率的第二脉冲激光的信息；第三控制信息为控制功率调节模块2输出第二预设功率的第二脉冲激光的信息；第一预设功率高于第二预设功率；第四控制信息为控制超声探测模块3进行超声探测的信息；第五控制信息为控制功率调节模块2按照预设步进减小衰减程度的信息；第六控制信息为控制功率调节模块2按照预设步进增大衰减程度的信息。

可以理解的是，激光治疗模式指的是仅利用光纤激光器进行激光治疗的模式，故在该激光治疗模式中需要的激光功率相比病理检测模式的激光功率来说更高一些；这是因为理检测模式是仅利用光纤激光器进行光声探测的模式，并不需要过高的激光功率。在治疗检测双开模式中，利用光纤激光器同时进行激光治疗和光声探测，故而此时的激光功率至少需要达到能够达到治疗效果的等级。另外，即使每种模式中都有其对应的预设功率，也可以进一步通过给光纤激光器下达语音指令的方式来调整激光功率，即进一步通过第五控制信息或第六控制信息来调整第二脉冲激光的功率。

优选地，参见图2所示，上述的光纤激光发射模块1，可以包括：第一子模块21和第二子模块22。

其中，第一子模块21包括：泵浦源、第一波分复用耦合器、第一增益光纤、第一单向隔离器、第一偏振控制器、第一耦合输出器以及第一石墨烯可饱和吸收体。该第一波分复用耦合器、第一增益光纤、第一单向隔离器、第一偏振控制器、第一耦合输出器以及第一石墨烯可饱和吸收体依次首尾光连接，形成第一光环路；泵浦源发出的泵浦光通过第一波分复用耦合器的耦合端进入第一光环路。

第二子模块22包括：第二波分复用耦合器、第二增益光纤、第二单向隔离器、第二偏振控制器、第二耦合输出器以及第二石墨烯可饱和吸收体；该第二波分复用耦合器、第二增益光纤、第二单向隔离器、第二偏振控制器、第二耦合输出器以及第二石墨烯可饱和吸收体依次首尾光连接，形成第二光环路；第二波分复用耦合器的耦合端连接第一耦合输出器的耦合端；第二耦合输出器的耦合端输出第一脉冲激光。

此时，与该光纤激光发射模块1相关的第一控制信息即是泵浦源的电源开关信息。

该光纤激光发射模块1对泵浦源发出的泵浦光进行了两级的放大，不仅可以增加光纤激光器的输出功率，还可以抑制非线性因素的产生，使得光纤激光器能够输出较高质量的光束。

优选地，上述的功率调节模块2可以包括沿光路行进方向设置的起偏器31、电光调制晶体32和检偏器33；该起偏器31和该检偏器33的起偏方向相同；此时，与该功率调节模块2相关的第二控制信息、第三控制信息、第五控制信息以及第六控制信息分别为电光调制晶体32的不同偏置电压。

该功率调节模块2中，改变电光调制晶体32的偏置电压，激光从电光调制晶体32通过后，在电光调制晶体32的两个正交的本征偏振模的方向上的光场分量的相位延迟差发生了改变，即偏振状态发生了改变。因此，光通过起偏器31后的光功率相应的发生改变，从而达到了调节光功率的效果。

其中，起偏器31和检偏器33优选使用偏振片，这样可以减小功率调节模块2的体积，当然，并不一定如此。

优选地，在一种实现方式中，控制模块4可以采用LDPC码来作为信道编码；相应的，由于本发明实施例中无线传输的调制数据实际是图像数据，数据量大，故为了提高译码实时性，可以采用NMS译码算法来对LDPC编码进行译码；这是因为MS译码算法在基础的BP译码算法的基础上，通过简化变量节点的更新方式，将BP译码算法中的大量函数连乘运算简化为符号函数运算以及单一的最小值相乘运算，极大地降低了运算复杂度，译码效率高。

在NMS译码算法中，首先对收到的信息码块进行初始化处理，用初始化信息构建初始的变量节点信息；然后，通过迭代的方式进行译码；每次的迭代过程包括：

(1)根据当前的变量节点信息和一个预设的归一化因子更新校验节点信息；

(2)基于初始化信息和当前的校验节点信息计算待判决译码信息，并对待判决译码信息进行判决；当判决通过时，待判决译码信息即为译码结果；

(3)当判决不通过时，根据当前的校验节点信息更新变量节点信息，进入下一次迭代。

其中，步骤(1)-(3)的具体实现方式，可以参见现有的NMS译码算法，本发明实施例不做赘述。

在NMS译码算法中，更新校验节点信息时所使用的归一化因子是一个根据密度进化法计算出的经验值。该归一化因子的作用在于使更新后的校验节点信息能够与原始信息更加贴近，从而避免因更新后的信息距离原始信息太远而导致译码失败或者算法跑飞。

在另一种实现方式中，为了减少译码失败的概率，提高译码成功几率，在NMS算法的基础上，本发明实施例在迭代译码的过程中使用了动态的归一化因子来使更新后的校验节点信息能够与原始信息更进一步贴近。

具体而言，无线通信模块6从外部无线设备收到调制数据后，将调制数据发送至控制模块4。控制模块4收到调制数据后，对该调制数据进行解调，得到解调数据；然后，将该解调数据作为待译码的信息码块，先确定该解调数据的信噪比，并对该解调数据进行初始化处理，得到初始化信息；然后，获取与该信噪比匹配的归一化因子校正序列、目标迭代次序号k和归一化调节因子；然后，基于初始化信息、归一化因子校正序列、目标迭代次序号k和归一化调节因子，利用NMS译码算法进行迭代译码，得到信道解码结果。

其中，在第1次迭代中，所使用的归一化因子为初始归一化因子，该初始归一化因子可以借用现有NMS算法中基于密度进化法计算的归一化因子。

在第l₁∈[2，k]次迭代中，所使用的归一化因子

是利用归一化因子校正序列中的第l₁-1个元素对第l₁-1次迭代中所使用的归一化因子

进行校正后得到的；具体的校正方式可以是用第l₁-1次迭代中所使用的归一化因子

加上归一化因子校正序列中的第l₁-1个元素，得到该第l₁次迭代中所使用的归一化因子

在第l₂(l₂＞k)次迭代中，所使用的归一化因子

是利用归一化调节因子对第k次迭代中所使用的归一化因子进行调节后得到的；具体的调节方式可以是用第k次迭代中所使用的归一化因子α_k乘上归一化调节因子θ，得到该第l₂次迭代中所使用的归一化因子

可以理解的是，在第k次迭代之前，归一化因子是一个连续变化的状态，当超过第k次迭代时，强制地将归一化因子固定在了一个固定值。这是因为当迭代到第k次仍然没有译码成功的情况通常都是因为信息码块的置信度较低，此时如果任由归一化因子继续超一个方向连续变化，校验节点信息可能离原始信息越来越远；因此，本发明实施例中设置了一个目标迭代次序号k，如果达到第k次迭代仍然没有译码成功，强制地用一个归一化调节因子将归一化因子拉回，形成一个迭代截断点；后续使用调节后的归一化因子继续迭代且不再让归一化因子变化，这样可以提高置信度低的信息码块的译码成功几率。相比较而言，在前一种实现方式中，置信度低的信息码块可能在迭代次数达到预设上限退出迭代也无法成功译码。

得到信道解码结果后，控制模块4进一步对该信道解码结果进行信源解码，便可以得到解码后的光声图像数据。

其中，控制模块4获取与信噪比匹配的归一化因子校正序列、目标迭代次序号k和归一化调节因子，可以包括：

根据该信噪比，从预设的映射表中获取对应的归一化因子校正序列、目标迭代次序号k和归一化调节因子。该映射表中包括多组预设数据；每组预设数据均包括一个信噪比和该信噪比下的归一化因子校正序列、目标迭代次序号k和归一化调节因子。

其中，该映射表可以预先通过实验的方式构建获得。举例而言，该映射表中任一组预设数据的构建方式，可以包括：

(1)获取一组具有相同信噪比的样本数据；

(2)针对每个样本数据，分别利用BP译码算法和MS译码算法对该样本数据进行迭代译码，并在非首次的每次迭代中，用所更新的第二校验节点信息的信息均值除以所更新的第一校验节点信息的信息均值，得到本次迭代的归一化因子，以及用本次迭代的归一化因子减去上次迭代的归一化因子，得到本次迭代的归一化因子校正参数；

(3)根据对应于各个样本数据的归一化因子校正参数，依次构建该组样本数据所对应信噪比下的归一化因子校正序列、目标迭代次序号k和归一化调节因子，得到一组预设数据。

其中，第一校验节点信息指的是利用BP译码算法所更新的校验节点信息，第二校验节点信息指的是利用MS译码算法所更新的校验节点信息。

在步骤(3)中，根据对应于各个样本数据的归一化因子校正参数，依次构建该组样本数据所对应信噪比下的归一化因子校正序列、目标迭代次序号k和归一化调节因子，可以包括：

(3-1)求取对应于各个样本数据的、且同属于第n次迭代的归一化因子校正参数的均值，作为一序列中的第n-1个元素，当n＝{2、3…N}时，得到归一化因子校正序列；N为迭代次数上限；

(3-2)确定步骤(3-1)得到的归一化因子校正序列中最大元素在该归一化因子校正序列中的顺序号，作为目标迭代次序号k；

(3-3)根据步骤(3-1)得到的归一化因子校正序列中的目标元素，利用如下公式计算第一调节因子：

其中，目标元素为步骤(3-1)中得到的归一化因子校正序列中顺序号大于k的元素；Λ表示由这些目标元素构成的序列，E(Λ)表示这些目标元素的均值，α_k为第k次迭代中所计算的归一化因子，θ表示计算出的归一化调节因子。

举例而言，如果获取的一组样本数据包括2个样本数据：样本数据a和样本数据b；那么，分别利用BP译码算法和MS译码算法对这两个样本数据进行迭代译码，假设迭代了5次，则各次迭代中所更新的校验节点信息和变量节点信息汇总如下：

其中，用第二校验节点信息2的信息均值除以第一校验节点信息2的信息均值，得到第2次迭代的归一化因子α₂，并用该归一化因子α₂减去第1次迭代中的归一化因子α₁即初始归一化因子，得到第2次迭代的归一化因子校正参数S₂。

用第二校验节点信息3的信息均值除以第一校验节点信息3的信息均值，得到第3次迭代的归一化因子α₃，并用该归一化因子α₃减去第2次迭代中的归一化因子α₂，得到第3次迭代的归一化因子校正参数S₃。

用第二校验节点信息4的信息均值除以第一校验节点信息4的信息均值，得到第4次迭代的归一化因子α₄，并用该归一化因子α₄减去第3次迭代中的归一化因子α₃，得到第4次迭代的归一化因子校正参数S₄。

用第二校验节点信息5的信息均值除以第一校验节点信息5的信息均值，得到第5次迭代的归一化因子α₅，并用该归一化因子α₅减去第4次迭代中的归一化因子α₄，得到第5次迭代的归一化因子校正参数S₅。

由此，假设根据样本数据a计算出{s₂,s₃,s₄,s₅}共4个归一化因子校正参数；根据样本数据b计算出{s'₂,s'₃,s'₄,s'₅}共4个归一化因子校正参数；则最终计算出的归一化因子校正序列为：

如果λ₂的值最大，则可以确定目标迭代次序号k＝2；归一化调节因子为：

需要说明的是，上述示出的构建映射表的具体实现方式仅仅作为示例，并不构成对本发明实施例的限定；例如，在另一种实现方式中，也可以直接利用本发明实施例提供的改进型的NMS算法开展译码实验，从而通过实测的方式得出各种信噪比下的归一化因子校正序列、目标迭代次序号k以及归一化调节因子的经验值。

本发明实施例中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管在此结合各实施例对本申请进行了描述，然而，在实施所要求保护的本申请过程中，本领域技术人员通过查看所述附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现所述公开实施例的其他变化。在说明书中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现说明书列举的若干项功能。相互不同的实施例中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种集病理检测和激光治疗功能一体的光纤激光器，其特征在于，包括：光纤激光发射模块、功率调节模块、超声探测模块、语音识别模块、控制模块、无线通信模块和输出模块；其中，

所述语音识别模块，用于响应于不同的语音指令，向所述控制模块发送对应的语音识别结果；

所述控制模块，用于根据收到的语音识别结果，生成对应的控制信息；其中，每次生成的控制信息用于控制所述光纤激光发射模块、所述功率调节模块以及所述超声探测模块中的一个或多个工作；

所述光纤激光发射模块，用于在与自身相关的控制信息的控制下发射第一脉冲激光；

所述功率调节模块，用于在与自身相关的控制信息的控制下对所述第一脉冲激光进行不同程度的衰减，以输出用于病理检测和/或激光治疗的第二脉冲激光；

所述超声探测模块，用于在与自身相关的控制信息的控制下对所述第二脉冲激光照射到生物组织所产生的光声信号进行超声探测，得到超声探测信号；

所述控制模块，还用于基于所述超声探测信号构建光声图像数据，并对所述光声图像数据进行信源编码、信道编码和调制，形成调制数据；

所述无线通信模块，用于将所述控制模块形成的调制数据进行无线发送或者从外部无线设备接收调制数据；

所述控制模块，还用于对从外部无线设备接收的调制数据进行解调、信道解码和信源解码，得到解码后的光声图像数据；

所述输出模块，用于输出所述光声图像数据；

其中，所述控制模块，根据收到的语音识别结果，生成对应的控制信息，包括：

确定收到的语音识别结果是否属于预先配置的一系列文字指令中的某一项；如果是，生成该文字指令对应的控制信息；如果不是，不生成控制信息。

2.根据权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于，所述控制模块，根据收到的语音识别结果，生成对应的控制信息，包括：

响应于收到的语音识别结果表示打开激光治疗模式，生成第一控制信息和第二控制信息；

响应于收到的语音识别结果表示打开病理检测模式，生成所述第一控制信息、第三控制信息和第四控制信息；

响应于收到的语音识别结果表示打开治疗检测双开模式，生成所述第一控制信息、所述第二控制信息和所述第四控制信息；

响应于收到的语音识别结果表示增大激光功率，生成第五控制信息；

响应于收到的语音识别结果表示减小激光功率，生成第六控制信息；

其中，所述第一控制信息为控制所述光纤激光发射模块发射所述第一脉冲激光的信息；所述第二控制信息为控制所述功率调节模块输出第一预设功率的第二脉冲激光的信息；所述第三控制信息为控制所述功率调节模块输出第二预设功率的第二脉冲激光的信息；所述第一预设功率高于所述第二预设功率；所述第四控制信息为控制所述超声探测模块进行超声探测的信息；所述第五控制信息为控制所述功率调节模块按照预设步进减小衰减程度的信息；所述第六控制信息为控制所述功率调节模块按照所述预设步进增大衰减程度的信息。

3.根据权利要求2所述的光纤激光器，其特征在于，所述光纤激光发射模块，包括：第一子模块和第二子模块；其中，

所述第一子模块包括：泵浦源、第一波分复用耦合器、第一增益光纤、第一单向隔离器、第一偏振控制器、第一耦合输出器以及第一石墨烯可饱和吸收体；

所述第一波分复用耦合器、所述第一增益光纤、所述第一单向隔离器、所述第一偏振控制器、所述第一耦合输出器以及所述第一石墨烯可饱和吸收体依次首尾光连接，形成第一光环路；所述泵浦源发出的泵浦光通过所述第一波分复用耦合器的耦合端进入所述第一光环路；

所述第二子模块包括：第二波分复用耦合器、第二增益光纤、第二单向隔离器、第二偏振控制器、第二耦合输出器以及第二石墨烯可饱和吸收体；

所述第二波分复用耦合器、所述第二增益光纤、所述第二单向隔离器、所述第二偏振控制器、所述第二耦合输出器以及所述第二石墨烯可饱和吸收体依次首尾光连接，形成第二光环路；所述第二波分复用耦合器的耦合端连接所述第一耦合输出器的耦合端；所述第二耦合输出器的耦合端输出所述第一脉冲激光；

所述第一控制信息包括：所述泵浦源的电源开关信息。

4.根据权利要求2所述的光纤激光器，其特征在于，所述功率调节模块包括：沿光路行进方向设置的起偏器、电光调制晶体和检偏器；所述起偏器和所述检偏器的起偏方向相同；

所述第二控制信息、所述第三控制信息、所述第五控制信息以及所述第六控制信息分别为所述电光调制晶体的不同偏置电压。

5.根据权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于，所述信道编码包括：LDPC编码；

所述控制模块，对从外部无线设备接收的调制数据进行解调、信道解码和信源解码，得到解码后的光声图像数据，包括：

对从外部无线设备接收的调制数据进行解调，得到解调数据；

确定所述解调数据的信噪比，并对所述解调数据进行初始化处理，得到初始化信息；

获取与所述信噪比匹配的归一化因子校正序列、目标迭代次序号k和归一化调节因子；

基于所述初始化信息、所述归一化因子校正序列、所述目标迭代次序号k和所述归一化调节因子，利用NMS译码算法进行迭代译码，得到信道解码结果；其中，在第1次迭代中，所使用的归一化因子为初始归一化因子；在第l₁次迭代中，所使用的归一化因子是利用所述归一化因子校正序列中的第l₁-1个元素对第l₁-1次迭代中所使用的归一化因子进行校正后得到的，l₁∈[2，k]；在第l₂次迭代中，所使用的归一化因子是利用所述归一化调节因子对第k次迭代中所使用的归一化因子进行调节后得到的，l₂＞k；

对所述信道解码结果进行信源解码，得到解码后的光声图像数据。

6.根据权利要求5所述的光纤激光器，其特征在于，所述控制模块在第l₁次迭代中，利用所述归一化因子校正序列中的第l₁-1个元素对第l₁-1次迭代中所使用的归一化因子进行校正，包括：

在第l₁次迭代中，用第l₁-1次迭代中所使用的归一化因子加上所述归一化因子校正序列中的第l₁-1个元素，得到第l₁次迭代所使用的归一化因子。

7.根据权利要求5所述的光纤激光器，其特征在于，所述控制模块，获取与所述信噪比匹配的归一化因子校正序列、目标迭代次序号k和归一化调节因子，包括：

根据所述信噪比，从预设的映射表中获取对应的归一化因子校正序列、目标迭代次序号k和归一化调节因子；

其中，所述映射表包括多组预设数据；每组所述预设数据均包括一信噪比和该信噪比下的归一化因子校正序列、目标迭代次序号k和归一化调节因子；

任一组所述预设数据的构建方式包括：

获取一组具有相同信噪比的样本数据；

针对每个所述样本数据，分别利用BP译码算法和MS译码算法对该样本数据进行迭代译码，并在非首次的每次迭代中，用所更新的第二校验节点信息的信息均值除以所更新的第一校验节点信息的信息均值，得到本次迭代的归一化因子，以及用本次迭代的归一化因子减去上次迭代的归一化因子，得到本次迭代的归一化因子校正参数；

根据对应于各个所述样本数据的归一化因子校正参数，依次构建该组样本数据所对应信噪比下的归一化因子校正序列、目标迭代次序号k和归一化调节因子，得到一组预设数据；

其中，所述第一校验节点信息是利用BP译码算法所更新的校验节点信息，所述第二校验节点信息是利用MS译码算法所更新的校验节点信息。

8.根据权利要求7所述的光纤激光器，其特征在于，所述根据对应于各个所述样本数据的归一化因子校正参数，依次构建该组样本数据所对应信噪比下的归一化因子校正序列、目标迭代次序号k和归一化调节因子，包括：

求取对应于各个所述样本数据的、且同属于第n次迭代的归一化因子校正参数的均值，作为一序列中的第n-1个元素，当n＝{2、3…N}时，得到归一化因子校正序列；N为迭代次数上限；

确定得到的归一化因子校正序列中最大元素在该归一化因子校正序列中的顺序号，作为目标迭代次序号k；

根据得到的归一化因子校正序列中的目标元素，利用如下公式计算第一调节因子：

其中，所述目标元素为得到的归一化因子校正序列中顺序号大于k的元素；Λ表示由所述目标元素构成的序列，E(Λ)表示所述目标元素的均值，α_k为第k次迭代中所计算的归一化因子，θ表示所述归一化调节因子。

9.根据权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于，所述输出模块包括：显示模块。

10.根据权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于，所述无线通信模块包括：移动通信模块。

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