【摘 要】
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多光谱成像是无创观察生物组织的有效工具,被广泛应用于生物医疗领域。但其成像质量受到光源辐照的影响,不均匀的辐照会在多光谱数据采集时出现眩光、镜面反射和不必要的阴影等影响,因此进一步研究能提供均匀辐照的多波段医用光源系统对于生物医疗领域有重要意义。本研究针对用于生物医疗领域的均匀光源系统进行设计和优化,提出环形结构均匀光源系统以及积分球结构均匀光源系统。两个系统都集合多个窄波段的LED作为系统光源,
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多光谱成像是无创观察生物组织的有效工具,被广泛应用于生物医疗领域。但其成像质量受到光源辐照的影响,不均匀的辐照会在多光谱数据采集时出现眩光、镜面反射和不必要的阴影等影响,因此进一步研究能提供均匀辐照的多波段医用光源系统对于生物医疗领域有重要意义。本研究针对用于生物医疗领域的均匀光源系统进行设计和优化,提出环形结构均匀光源系统以及积分球结构均匀光源系统。两个系统都集合多个窄波段的LED作为系统光源,可以提供辐照度均匀的光照。在理论上,利用蒙特卡罗光线追迹对两个系统进行仿真和结构参数优化,根据最佳参数制造出实物系统,进行辐照度均匀性、宽光谱兼容性测试;并进一步进行静脉可视化测试、牙齿表面图像采集等应用实验。主要的研究内容如下:（1）针对辐照度均匀性要求较高的使用场景,设计一种环形结构均匀光源系统,通过蒙特卡罗光线追迹对结构中LED光源与测试平面的角度和距离等参数进行优化。（2）针对多功能需求的应用场景,设计可兼容内窥镜使用的积分球结构均匀光源系统。理论上,基于蒙特卡罗光线追迹对积分球腔体内光源与输出槽的取位方式进行研究,并对腔体大小、LED光源的布局和输出槽尺寸等结构参数进行优化。（3）基于运算放大器设计LED光源的恒流驱动电路,并通过Lab VIEW程序驱动实现虚拟仪器对LED光源恒流驱动电路的控制。（4）搭建环形结构均匀光源及积分球结构均匀光源实物系统,进行辐照度均匀性、宽光谱兼容能力等测试。在实验应用方面,通过不同波段照射后进行伤口图像、静脉可视化图像、牙齿表面图像等采集测试,结果表明两个系统都具备高辐照均匀性,在生物医疗领域具备潜在的应用价值。
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