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基于线形光源扫描照明的激光散斑衬比血流成像系统研究

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1 绪论

1.1 激光散斑衬比血流成像系统的研究进展

1.3 本论文主要内容

2 系统总体设计

2.1 系统基本结构及原理

2.2 硬件系统的基本构成

2.3 软件系统的基本构成

2.4 本章小结

3 系统硬件设计

3.1 扫描照明系统设计

3.2 成像系统设计

3.3 本章小结

4 系统软件设计

4.1 软件总体设计

4.2 扫描驱动模块设计

4.3 图像采集模块设计

4.4 图像处理模块设计

4.5 本章小结

5 系统结果与分析

5.1 系统验证

5.2 系统性能分析

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 本论文的主要内容

6.2 展望

致谢

参考文献

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摘要

传统的激光散斑衬比成像技术使用的是宽场光源照明,探测器所接收的光子大部分为组织表面直接反射的激光,其成像深度有限。近来发展出一种侧向激光散斑衬比血流分析的技术,采用局部扫描照明的方法,提高多次散射光子比例,从而提高探测深度。但由于该原理系统的扫描机构使用的是步进电机,扫描速度缓慢,且其图像数据为离线处理方式,因此未实现实时的流速观测。
  本论文围绕该方法对扫描式激光散斑成像系统进行设计,在提高激光散斑成像深度的同时,实现了实时的图像数据采集以及处理。本论文主要内容如下:
  针对快速扫描成像的需求,采用高速振镜代替步进电机进行扫描,减小了扫描所需时间:扫描振镜选用6240H,可实现最大直径25mm的光束扫描,小角度阶跃响应时间为350μs。同时使用了柱透镜对光束进行整形,获得宽度约为90μm的线形照明光。采用高速以太网口CCD(ChargeCoupledDevice)相机获取原始图像:TXG03单色CCD支持GigEVision标准,采用IMAQdx通用驱动软件即可实现控制,最高成像速度达到90FPS,最高位深度为12bit。
  针对实时图像采集及处理的需求,设计了基于LabVIEW开发平台的软件,实现对振镜和以太网口CCD的控制,实现了连续的来回扫描以及图像采集。采用CUDA框架对图像数据进行处理,在LabVIEW中使用调用库函数节点的方法,驱动GPU对图像进行同步计算,实现了图像采集与处理的同时进行。
  最后通过模型实验与动物实验的方法,对系统的功能进行验证,证明了系统的可行性,同时对系统性能进行了分析。

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