Multispectral uniform light source system for acquisition of biomedical information

Abstract

多光谱成像是无创观察生物组织的有效工具，提高光源的辐照均匀性将更有利于准确获取病理组织的多光谱数据。提出基于积分球的多光谱均匀光源系统，为生物组织的多光谱数据采集提供均匀辐照。基于蒙特卡罗光线追迹法对积分球腔体的取位方式进行选择，并对腔体大小、LED布局、积分球输出槽尺寸进行了优化，以确定结构模型的最佳参数；根据优化参数构造了集成11种窄波段LED的实例进行了光学性能验证，实验结果证明所有波段都能在输出槽的主要部分区域实现2%辐照度不均匀性分布；研究了该系统的宽光谱兼容能力，实验结果表明，光谱在输出槽的最大均方根误差为3.74%，具有良好的宽光谱兼容能力；最后，基于所提出的系统进行了静脉可视化测试，用光纤拓展了系统内窥镜的兼容性，并以此探讨了口腔内部牙齿表面病理情况。该系统的多功能性和均匀性在生物医疗图像采集中具有潜在的应用价值。