無線聲控穿戴式分子影像導航系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種成像系統，特別是一種無線聲控穿戴式分子影像導航系統。
【背景技術】
[0002] 隨著人類基因組測序的完成和后基因組時代的來臨，疾病的早期精確診斷成為了 國家的重大戰略需求。分子影像技術突破了傳統影像技術僅能顯示由細胞分子改變所引起 的解剖結構變化的局限，改變了傳統離體方法不能在體連續觀測藥物作用機理及治療效果 的局限，在分子生物學和臨床醫學之間架起了相互連接的橋梁。目前，基于光學成像技術、 信息處理技術、分子生物學、化學和計算數學等的光學分子影像，已經成為分子影像領域的 研究熱點之一。
[0003] 分子影像設備可W在細胞分子水平上實現生物體生理、病理的實時、動態、在體成 像，具有無放射性、靈敏度高、測量快速等優點，代表了醫學影像技術發展的新方向。利用分 子影像技術，一方面可W對埋植腫瘤進行精確定位，實現腫瘤的徹底切除，減輕對正常組織 器官的不必要損害；另一方面，可W極大縮短藥物的研制、篩選、預臨床研究時間。然而，現 有的分子影像系統相對復雜，且操作麻煩，在實際使用性能和設計方面有待進一步提高。

【發明內容】

[0004] 有鑒于此，本發明提出了一種無線聲控穿戴式分子影像導航系統，通過新的設計 結構和新技術的使用，增強了定位的準確性和操作的人性化。
[0005] 本發明提供了一種無線聲控穿戴式分子影像導航系統，包括：
[0006] 多光譜光源發射與接收模塊，用于向探測區域發射多譜段的光源信號，并采集探 測區域的反射光信號和透射光信號，并將其輸出至圖像處理模塊；
[0007] 圖像處理模塊，用于根據接收到的反射光信號和透射光信號進行探測區域的=維 重建和融合；
[0008] 無線信號處理模塊，用于提供無線連接；
[0009] 穿戴式成像模塊，用于視頻信息采集和顯示，聲音的接收和發送，并感知頭部姿態 變化，實現對系統的智能化控制。
[0010] 本發明提出的上述方案具有W下技術效果：
[0011] 1、通過佩戴式的結構設計實現了分子影像的精確導航、實時成像，并實現了人性 化的設計需求。
[0012] 2、通過無線聲控W及頭部姿態感應的設計，進一步解放了操作人員的雙手，使操 作變得更加便捷，增強了人機互動功能。
[0013] 3、通過多視角的切換及=維重建技術的使用，使操作人員獲得了更好的視角、更 多的信息，同時增強了人員之間互動的功能。并且，為其他學習人員提供了第一現場的寶貴 資料。
[0014] 4、通過對降噪、配準和融合過程中一些已有算法的改進，提高了探測區域信號與 背景信號的比值，使得成像效果更好，導航更加準確。
【附圖說明】
[0015] 圖1是依照本發明實施例的穿戴式成像模塊的結構示意圖；
[0016] 圖2是依照本發明實施例的多光譜光源信號發射與接收模塊、圖像處理模塊和無 線信號處理模塊的集成結構示意圖；
[0017] 圖3是依照本發明實施例的無線聲控穿戴式分子影像導航系統的方框圖；
[0018] 圖4是依照本發明實施例的無線聲控穿戴式分子影像導航系統的系統原理圖。
【具體實施方式】
[0019] 為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，W下結合具體實施例，并參照 附圖，對本發明進一步詳細說明。
[0020] 本發明實施例基于分子影像中的激發巧光成像，提供了一種無線聲控穿戴式分子 影像導航系統。
[0021] 圖1是依照本發明實施例的穿戴式成像裝置的結構示意圖。圖2是依照本發明實 施例中的多光譜光源信號發射與接收裝置、圖像處理裝置和無線信號處理裝置的集成結構 示意圖。圖3是根據本發明實施例的無線聲控穿戴式分子影像導航系統的方框圖。如圖3 所示，該無線聲控穿戴式分子影像導航系統包括：
[0022] 多光譜光源發射與接收模塊，用于提供多譜段的光源信號，并采集探測區域的近 紅外巧光信號和可見光信號；
[0023] 圖像處理模塊，用于進行圖像的融合，多源信號的=維重建與多源信號的切換管 理；
[0024] 無線信號處理模塊，用于自主建立或連接無線網絡信號；
[0025] 穿戴式成像模塊，用于視頻信息采集和顯示，聲音的接收和發送，并可智能感知頭 部姿態變化，實現對系統的智能化控制。
[00%] 如圖2所示，所述無線聲控穿戴式分子影像導航系統裝載在機械集成結構上。所 述集成結構包括：
[0027] 底座，底座上可動安裝的第一機械臂，第一機械臂另一端上可動安裝的第二機械 臂，W及第二機械臂前端安裝的鏡筒。
[0028] 接下來將分別詳細描述多光譜光源發射與接收模塊、圖像處理模塊、無線信號處 理模塊和穿戴式成像模塊的操作。
[0029] 所述多光譜光源發射與接收模塊主要包括：
[0030] 可見光源，可采用L邸冷光源，其位于底座上，用于向探測區域的受檢對象發射可 見光；可選地，可見光源前放置有一個帶通濾光片，W便透過預定波長的可見光；所述預定 波長優選為380-700nm;
[0031] 近紅外激光器，其位于可見光源之上，也集成在底座中，用于向探測區域的受檢對 象發射近紅外光；可選地，其發射中屯、波長為近紅外光（例如SOOnm)的光信號；
[0032] 光源禪合器，其位于第一機械臂中，用于將所述可見光信號和近紅外光信號進行 禪合，禪合后的禪合光出射至鏡筒中的出射光鏡頭上，然后投射到受檢對象上；
[0033] 二向色分光片，其位于鏡筒中的入射光鏡頭上，用于將采集回來的禪合光（受檢 對象反射回來的光，反射到鏡筒中入射光鏡頭上的那部分光）進行分光，分成反射光和透 射光，并分別傳遞給近紅外CCD相機和彩色CCD相機；
[0034] 近紅外CCD相機和彩色CCD相機，其分別位于第二機械臂前端兩側（接近鏡筒一 端），近紅外CCD相機用于接收經二向色分光片分光后的近紅外光，彩色CCD相機用于接收 分光后的可見光。
[0035] 其中，所述近紅外激光器的激光可W通過光纖將激發光源引出。如圖4中所示，可 見光源發出的光與近紅外激光器所發出的激光分別使用光纖傳導至光源禪合器中，然后將 光源禪合器禪合后的光使用一根光纖投射到鏡筒中的出射光鏡頭上，再投射到探測區域。
[0036] 本領域技術人員已知的是，本發明實施例中還可W采用本領域公知的其它方法來 發射可見光與近紅外光。
[0037] 當激發探測區域時，可用單根光纖實現可見光信號與近紅外光信號的同時出射。 具體地，可將可見光信號與近紅外光信號在出光口處使用光源禪合器進行禪合。
[0038] 其中，所述二向色分光片可W是750nm的分光片，用于將采集回來的禪合光進行 分光，分成透射光和反射光，并分別傳遞給近紅外CCD相機和彩色CCD相機。本模塊中還包 含其他光纖分別與近紅外CCD相機和彩色CCD相機相連，用于將光信號傳遞到圖像處理模 塊。二向色分光片分光W后，采集回來的禪合光被分成了透射光和反射光，如圖4所示，透 射光和反射光分別直接傳到了近紅外CCD相機和彩色CCD相機上，然后將兩個相機上所得 到的信號，經光纖分別傳到了圖像處理模塊中；
[0039] 如圖3所示，圖像處理模塊，其位于第二機械臂的中部，如圖4所示，近紅外光CCD 和彩色CCD相機采集回來的光信號，經光纖傳到了圖像處理模塊，圖像處理模塊自帶CPU, 里面包含一些圖像處理軟件，能夠對采集回來的光信號進行處理。圖像處理模塊能夠與無 線處理模塊相連，無線模塊能夠與穿戴式成像模塊相連。整個系統就連通了。因無線處理 模塊與圖像處理模塊只是小的集成電路板，都位于第二機械臂中部；
[0040] 所述圖像處理模塊主要包括處理器，用于根據采集回來的可見光信號得到反射光 圖像，根據近紅外光信號得到透射光圖像，然后將它們進行S維重建和圖像融合。
[0041] 圖像處理模塊首先對透射光圖像和反射光圖像進行預處理，W便得到更加精確的 圖像分布特征。所述預處理具體包括：
[0042] 對于所得反射光圖像的像素矩陣，對于每一個像素，分別取W當前像素為中屯、的 一個預定大小的子矩陣窗口，對窗口內的像素點值進行冒泡排序，取中間兩個值中較小的 那個值作為當前像素點的新值，所述預定大小優選為3X4。
[0043] 對于采集回來的透射光圖像，使用通帶為第一預定值赫茲的切比雪夫型帶通濾波 器進行濾波，所述第一預定值為近紅外光波段，可W為3. 33X10"~3. 8X10M。
[0044] 所述預處理的目的就是為了降低噪聲，增強最后的成像質量。本發明中對反 射光圖像和透射光圖像采用不同的預處理。之所W采用不同的預處理方式，是因為 3. 33Xl〇M~3. 8X10M的透射光比較微弱，但卻是本發明最需要的光，因此，只截取，而不 削弱。而反射光只是背景光，