lipid溶液的結(jié)果有所不 同。這主要是由如下原因?qū)е碌?。圖6的結(jié)果是根據(jù)無限介質(zhì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的，其中 3% intralipid溶液的配置有誤差，其光學(xué)參數(shù)與理論值不一定一致。而圖21是采用 intralipid理論的光學(xué)參數(shù)值，輸入蒙特卡洛模擬程序，進(jìn)行半無限介質(zhì)的模擬的結(jié)果。這 其中既有實(shí)際實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)仿真之間的區(qū)別，又有無限和半無限本身就不一樣的原因。
[0204] 然后，令葡萄糖濃度改變時(shí)，吸收系數(shù)和散射系數(shù)均發(fā)生改變，模擬真實(shí)的光強(qiáng)變 化。模擬時(shí)單位mM(lmM)的葡萄糖濃度引起的吸收系數(shù)改變規(guī)律和散射系數(shù)的改變規(guī)律， 如圖22所示，而其他濃度下的吸收系數(shù)和散射系數(shù)的變化量可以為單位濃度下的變化量 乘以濃度。
[0205] 以葡萄糖濃度為0時(shí)為初始光譜，對(duì)不同濃度的葡萄糖的光譜進(jìn)行差分處理，得 到葡萄糖引起的光強(qiáng)相對(duì)變化量，然后對(duì)其進(jìn)行信號(hào)分離，特別地，在圖21中的散射不敏 感位置處，獲得葡萄糖引起的純吸收信息。對(duì)三種介質(zhì)分別提取的純葡萄糖吸收信息，進(jìn)行 比較，如圖23所示。
[0206] 從圖23可以看出，在半無限介質(zhì)的測量時(shí)，距離光源檢測距離在散射不敏感位置 處，對(duì)于不同的散射介質(zhì)，可以得到相似的測量信息，并且它的形狀與純吸收介質(zhì)的吸收系 數(shù)相對(duì)變化量相似，可以通過簡單的線性變化，將兩者的光譜模型互相進(jìn)行移植。
[0207] 根據(jù)本公開的實(shí)施例，可以從光譜數(shù)據(jù)中提取出散射信號(hào)和吸收作用，分別用于 建模和預(yù)測。特別是，吸收信號(hào)可以消除散射粒子對(duì)散射介質(zhì)測量的影響，提高測量精度。 此外，針對(duì)這些吸收信號(hào)建立的濃度預(yù)測模型，也是與介質(zhì)的散射特性及散射特性的變化 無關(guān)的，那么這些模型將可以進(jìn)行互相移植，甚至與純吸收介質(zhì)下的建立的模型進(jìn)行通用。
[0208] 根據(jù)本公開的實(shí)施例，還提供了一種處理裝置。參見圖24,該處理裝置可以包括探 測器2401 (例如，光強(qiáng)探測器），配置為探測被測介質(zhì)的光譜（例如，沿徑向位置的光強(qiáng)）。 探測器2401可以包括固定于一個(gè)或多個(gè)徑向位置處以測量該一個(gè)或多個(gè)徑向位置處光譜 的相應(yīng)一個(gè)或多個(gè)探測器，或者可以包括可沿徑向位置移動(dòng)以測量一個(gè)或多個(gè)徑向位置處 光譜的探測器。
[0209] 該處理裝置還可以包括處理器2403。處理器2403可以配置為根據(jù)探測器2401探 測到的光譜（例如，一個(gè)或多個(gè)第一徑向位置處的漫射光譜數(shù)據(jù)），來確定一個(gè)或多個(gè)第二 徑向位置處實(shí)質(zhì)上僅由被測介質(zhì)的散射特性變化引起的光學(xué)信息和/或?qū)嵸|(zhì)上僅由被測 介質(zhì)的吸收特性變化引起的光學(xué)信息。該一個(gè)或多個(gè)第二徑向位置可以與上述一個(gè)或多個(gè) 第一徑向位置不同、相同或者部分相同。
[0210] 處理器2403例如可以包括各種形式的計(jì)算設(shè)備，例如通用計(jì)算機(jī)、專用集成電路 (ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA)等。處理器2403可以通過加載存儲(chǔ)于存儲(chǔ)裝置中的程 序、代碼段等，來按如上所述的各種方法流程工作，以實(shí)現(xiàn)散射/吸收信號(hào)提取、模型建立 和濃度預(yù)測。
[0211] 該處理裝置還可以包括輸入設(shè)備2405,例如鼠標(biāo)、鍵盤等，用以輸入用戶命令、數(shù) 據(jù)等，以及輸出設(shè)備2407,例如顯示器等，用以輸出處理器2403的處理結(jié)果（例如，分離出 的散射信號(hào)/吸收信號(hào)、預(yù)測結(jié)果等）。輸入設(shè)備2405和輸出設(shè)備2407可以組合實(shí)現(xiàn)為觸 摸屏。
[0212] 本公開的技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)為包括能夠在數(shù)據(jù)處理設(shè)備中執(zhí)行的算法的程序，或可 以存儲(chǔ)并提供在非暫時(shí)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中。
[0213] 本公開的技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)為計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)可讀代碼。計(jì)算機(jī)可讀介 質(zhì)可以包括計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)和計(jì)算機(jī)可讀傳輸媒介。計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)是能夠?qū)?shù) 據(jù)存儲(chǔ)為隨后可由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)讀取的程序的任何數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置。計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)的示 例包括只讀存儲(chǔ)器（ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM)、壓縮盤ROM(CD-ROM)、磁帶、軟盤和光數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)裝置。計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)也可以分布在聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上，使得按照分布式形 式存儲(chǔ)和執(zhí)行計(jì)算機(jī)可讀代碼。計(jì)算機(jī)可讀傳輸介質(zhì)可以通過載波或信號(hào)傳輸（例如，經(jīng) 由互連網(wǎng)的有線或無線數(shù)據(jù)傳輸）。此外，實(shí)現(xiàn)本公開技術(shù)的功能程序、代碼和代碼段可以 由本發(fā)明總體構(gòu)思所屬技術(shù)領(lǐng)域的編程員容易地解釋。
[0214] 以上在多個(gè)實(shí)施例分別描述了本公開的多種特征。但是，這并不意味著這些特征 不能有利地結(jié)合使用
[0215] 以上對(duì)本公開的實(shí)施例進(jìn)行了描述。但是，這些實(shí)施例僅僅是為了說明的目的，而 并非為了限制本公開的范圍。本公開的范圍由所附權(quán)利要求及其等價(jià)物限定。不脫離本公 開的范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以做出多種替代和修改，這些替代和修改都應(yīng)落在本公開的 范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種漫射光譜數(shù)據(jù)處理方法，包括： 獲得被測介質(zhì)在一個(gè)或多個(gè)第一徑向位置處的漫射光譜數(shù)據(jù)；以及 根據(jù)獲得的漫射光譜數(shù)據(jù)，確定一個(gè)或多個(gè)第二徑向位置處實(shí)質(zhì)上僅由被測介質(zhì)的散 射特性變化引起的光學(xué)信息和/或?qū)嵸|(zhì)上僅由被測介質(zhì)的吸收特性變化引起的光學(xué)信息。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，獲得漫射光譜數(shù)據(jù)包括：獲得至少兩個(gè)徑向位置 處的漫射光譜數(shù)據(jù)，并根據(jù)線性擬合，確定所述一個(gè)或多個(gè)第一徑向位置處的漫射光譜數(shù) 據(jù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述至少兩個(gè)徑向位置包括綜合浮動(dòng)基準(zhǔn)點(diǎn)，其 中所述綜合浮動(dòng)基準(zhǔn)點(diǎn)指示光譜數(shù)據(jù)中的光強(qiáng)信息對(duì)被測介質(zhì)中特定成分的濃度改變實(shí) 質(zhì)上不敏感的徑向位置。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述確定光學(xué)信息包括：根據(jù)散射不敏感和/或 吸收不敏感點(diǎn)，進(jìn)行所述確定， 其中，所述散射不敏感點(diǎn)指示光譜數(shù)據(jù)中的光強(qiáng)信息對(duì)被測介質(zhì)的散射特性變化實(shí)質(zhì) 上不敏感的徑向位置，所述吸收不敏感點(diǎn)指示光譜數(shù)據(jù)中的光強(qiáng)信息對(duì)被測介質(zhì)的吸收特 性變化實(shí)質(zhì)上不敏感的徑向位置。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，被測介質(zhì)包括背景介質(zhì)以及處于背景介質(zhì)中的 特定成分，以及 該方法還包括通過下述操作預(yù)先獲得第一波長下的散射不敏感點(diǎn)/吸收不敏感點(diǎn)： 提供散射介質(zhì)，該散射介質(zhì)包括所述背景介質(zhì)，或者包括所述背景介質(zhì)以及一定濃度 的所述特定成分， 獲得散射介質(zhì)的散射系數(shù)/吸收系數(shù)發(fā)生變化而該散射介質(zhì)在該第一波長下的吸收 特性/散射特性基本不變時(shí)的光強(qiáng)變化信息；以及 根據(jù)光強(qiáng)變化實(shí)質(zhì)上為零處的徑向位置，獲得散射不敏感點(diǎn)/吸收不敏感點(diǎn)。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，吸收不敏感點(diǎn)近似為徑向位置為O處。7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，針對(duì)多個(gè)波長，分別獲得各波長下的散射不敏感 點(diǎn)和/或吸收不敏感點(diǎn)。8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述確定包括： 獲得散射不敏感點(diǎn)和/或吸收不敏感點(diǎn)處的漫射光譜數(shù)據(jù)； 根據(jù)散射不敏感點(diǎn)處的漫射光譜數(shù)據(jù)以及吸收不敏感點(diǎn)，獲得實(shí)質(zhì)上僅由被測介質(zhì)的 吸收特性變化引起的光學(xué)信息，和/或根據(jù)吸收不敏感點(diǎn)處的漫射光譜數(shù)據(jù)以及散射不敏 感點(diǎn)，獲得實(shí)質(zhì)上僅由被測介質(zhì)的散射特性變化引起的光學(xué)信息。9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中， 獲得漫射光譜數(shù)據(jù)包括： 選擇與第一波長接近且被測介質(zhì)中所含特定成分吸收相對(duì)較弱或基本沒有吸收的第 二波長；以及 分別獲得第一波長和第二波長下的漫射光譜數(shù)據(jù)； 該方法還包括通過下述操作確定第一波長下的散射不敏感點(diǎn)： 根據(jù)第二波長下的漫射光譜數(shù)據(jù)所指示的光強(qiáng)變化實(shí)質(zhì)上為零處的徑向位置，確定第 二波長下的散射不敏感點(diǎn)； 根據(jù)第二波長下的散射不敏感點(diǎn)確定第一波長下的散射不敏感點(diǎn)。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中， 獲得漫射光譜數(shù)據(jù)包括： 選擇與第一波長接近且被測介質(zhì)中所含特定成分吸收相對(duì)較弱或基本沒有吸收的第 二波長；以及 分別獲得第一波長和第二波長下的漫射光譜數(shù)據(jù)； 所述確定光學(xué)信息包括： 根據(jù)第二波長的漫射光譜數(shù)據(jù)，確定所述被測介質(zhì)在第一波長下實(shí)質(zhì)上僅由被測介質(zhì) 的散射特性變化引起的光學(xué)信息；和 根據(jù)第一波長下的漫射光譜數(shù)據(jù)和所述被測介質(zhì)在第一波長下實(shí)質(zhì)上僅由被測介質(zhì) 的散射特性變化引起的光學(xué)信息，得到所述被測介質(zhì)在第一波長下實(shí)質(zhì)上僅由被測介質(zhì)的 吸收特性變化引起的光學(xué)信息。11. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的漫射光譜數(shù)據(jù)處理方法，其中， 獲得漫射光譜數(shù)據(jù)包括：獲得散射不敏感和/或吸收不敏感點(diǎn)處的漫射光譜數(shù)據(jù)；以 及 所述確定光學(xué)信息包括：將散射不敏感點(diǎn)處的漫射光譜數(shù)據(jù)確定為散射不敏感點(diǎn)處實(shí) 質(zhì)上僅由被測介質(zhì)的吸收特性變化引起的光學(xué)信息，和/或?qū)⑽詹幻舾悬c(diǎn)處的漫射光譜 數(shù)據(jù)確定為吸收不敏感點(diǎn)處實(shí)質(zhì)上僅由被測介質(zhì)的散射特性變化引起的光學(xué)信息。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的漫射光譜數(shù)據(jù)處理方法，其中，獲得漫射光譜數(shù)據(jù)包括：獲 得多個(gè)波長中每一波長下的散射不敏感點(diǎn)和/或吸收不敏感點(diǎn)處的漫射光譜數(shù)據(jù)。13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的漫射光譜數(shù)據(jù)處理方法，其中，針對(duì)所述多個(gè)波長中每一 波長，在固定的至少一個(gè)徑向位置處獲得漫射光譜數(shù)據(jù)，并由此確定所述多個(gè)波長中每一 波長下的散射不敏感點(diǎn)和/或吸收不敏感點(diǎn)處的漫射光譜數(shù)據(jù)。14. 一種建立預(yù)測模型的方法，包括： 提供一系列被測介質(zhì)，所述一系列被測介質(zhì)分別包括背景介質(zhì)或基準(zhǔn)介質(zhì)以及向背景 介質(zhì)或基準(zhǔn)介質(zhì)中加入的不同已知濃度的特定成分，其中所述基準(zhǔn)介質(zhì)包括背景介質(zhì)以及 初始濃度的該特定成分； 針對(duì)所述一系列被測介質(zhì)，按權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的方法進(jìn)行處理；以及 基于各已知濃度以及相應(yīng)的實(shí)質(zhì)上僅由被測介質(zhì)的吸收特性變化引起的光學(xué)信息和/ 或?qū)嵸|(zhì)上僅由被測介質(zhì)的散射特性變化引起的光學(xué)信息，獲得預(yù)測模型。15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述光學(xué)信息呈現(xiàn)線性規(guī)律，獲得預(yù)測模型包 括：基于所述光學(xué)信息的斜率，來獲得預(yù)測模型。16. -種濃度預(yù)測方法，包括： 針對(duì)被測介質(zhì)，按權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的方法進(jìn)行處理，其中被測介質(zhì)包括背 景介質(zhì)或基準(zhǔn)介質(zhì)，其中基準(zhǔn)介質(zhì)包括背景介質(zhì)以及初始濃度的特定成分，由于特定成分 的濃度變化而導(dǎo)致被測介質(zhì)中該特定成分的濃度未知；以及 基于針對(duì)被測介質(zhì)的實(shí)質(zhì)上僅由被測介質(zhì)的吸收特性變化引起的光學(xué)信息和實(shí)質(zhì)上 僅由被測介質(zhì)的散射特性變化引起的光學(xué)信息中至少之一以及根據(jù)權(quán)利要求14-15中任 一項(xiàng)獲得的預(yù)測模型，預(yù)測所述特定成分的濃度。17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，根據(jù)實(shí)質(zhì)上僅由被測介質(zhì)的吸收特性變化引 起的光學(xué)信息，來進(jìn)行建模和預(yù)測。18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，建模和預(yù)測時(shí)使用的漫射光譜數(shù)據(jù)包括光強(qiáng)、 光強(qiáng)絕對(duì)變化量、光強(qiáng)相對(duì)變化量、吸收系數(shù)、吸收系數(shù)的絕對(duì)變化量、吸收系數(shù)的相對(duì)變 化量或其相關(guān)量中至少之一。19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，用以獲得預(yù)測模型的背景介質(zhì)或基準(zhǔn)介質(zhì)不 同于待預(yù)測的被測介質(zhì)中的背景介質(zhì)或基準(zhǔn)介質(zhì)。20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，在利用預(yù)測模型預(yù)測該未知濃度時(shí)，利用這兩 種背景介質(zhì)或基準(zhǔn)介質(zhì)之間的吸收系數(shù)之比來對(duì)漫射光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。21. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，根據(jù)實(shí)質(zhì)上僅由被測介質(zhì)的散射特性變化引 起的光學(xué)信息，來進(jìn)行建模和預(yù)測。22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，建模和預(yù)測時(shí)使用的漫射光譜數(shù)據(jù)包括光強(qiáng)、 光強(qiáng)絕對(duì)變化量、光強(qiáng)相對(duì)變化量、散射系數(shù)、散射系數(shù)的絕對(duì)變化量、散射系數(shù)的相對(duì)變 化量或其相關(guān)量中至少之一。23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，用以獲得預(yù)測模型的背景介質(zhì)或基準(zhǔn)介質(zhì)不 同于待預(yù)測的被測介質(zhì)中的背景介質(zhì)或基準(zhǔn)介質(zhì)。24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，在利用預(yù)測模型預(yù)測該未知濃度時(shí)，利用這兩 種背景介質(zhì)或基準(zhǔn)介質(zhì)之間的散射系數(shù)之比來對(duì)漫射光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。25. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述預(yù)測濃度包括： 對(duì)所述特定成分以外的干擾成分，獲得其在單位濃度變化量時(shí)的散射信號(hào)； 利用被測介質(zhì)在散射不敏感點(diǎn)處的光譜數(shù)據(jù)，基于干擾成分的預(yù)測模型，預(yù)測出干擾 成分的濃度； 將干擾成分的濃度乘以單位濃度變化量的散射信號(hào)，得到被測介質(zhì)中干擾成分的散射 信號(hào)； 從被測介質(zhì)的光譜數(shù)據(jù)中去除干擾成分的散射信號(hào)；以及 利用去除干擾成分的散射信號(hào)后的光譜數(shù)據(jù)，預(yù)測特定成分的濃度。26. -種濃度預(yù)測方法，包括： 提供一系列介質(zhì)，獲得相應(yīng)的吸收系數(shù)或吸光度，其中所述一系列介質(zhì)分別包括純吸 收背景介質(zhì)以及向該純吸收背景介質(zhì)中加入的不同已知濃度的特定成分； 基于各已知濃度與相應(yīng)的吸收系數(shù)或吸光度，獲得預(yù)測模型； 針對(duì)被測介質(zhì)，獲得其散射不敏感點(diǎn)處的漫射光譜數(shù)據(jù)，其中被測介質(zhì)包括散射背景 介質(zhì)或基準(zhǔn)介質(zhì)，其中基準(zhǔn)介質(zhì)包括散射背景介質(zhì)以及初始濃度的特定成分，由于特定成 分的濃度變化而導(dǎo)致被測介質(zhì)中該特定成分的濃度未知；以及 基于針對(duì)被測介質(zhì)獲得的散射不敏感點(diǎn)處的漫射光譜數(shù)據(jù)以及預(yù)測模型，預(yù)測所述特 定成分的濃度， 其中，所述散射不敏感點(diǎn)指示光譜數(shù)據(jù)中的光強(qiáng)信息對(duì)被測介質(zhì)的散射特性變化不敏 感的徑向位置。27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，基于濃度值以及相應(yīng)濃度下的吸收系數(shù)或吸 光度相對(duì)于特定成分濃度為〇時(shí)吸收系數(shù)或吸光度的相對(duì)變化值，獲得預(yù)測模型。28. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，漫射光譜數(shù)據(jù)包括光強(qiáng)、光強(qiáng)變化量、光強(qiáng)相 對(duì)變化量、吸收系數(shù)、吸收系數(shù)的絕對(duì)變化量、吸收系數(shù)的相對(duì)變化量或其相關(guān)量中至少之 一，且在利用預(yù)測模型預(yù)測濃度時(shí)，利用散射背景介質(zhì)與純吸收背景介質(zhì)之間的吸收系數(shù) 之比來對(duì)漫射光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。29. -種處理裝置，包括： 探測器，用以探測被測介質(zhì)的光譜；以及 處理器，配置為根據(jù)探測器的探測，確定一個(gè)或多個(gè)徑向位置處實(shí)質(zhì)上僅由被測介質(zhì) 的散射特性變化引起的光學(xué)信息和/或?qū)嵸|(zhì)上僅由被測介質(zhì)的吸收特性變化引起的光學(xué) 信息。
【專利摘要】提供了漫射光譜數(shù)據(jù)處理方法、建模方法、預(yù)測方法和處理裝置。根據(jù)實(shí)施例，一種漫射光譜數(shù)據(jù)處理方法可以包括：獲得被測介質(zhì)在一個(gè)或多個(gè)第一徑向位置處的漫射光譜數(shù)據(jù)；以及根據(jù)獲得的漫射光譜數(shù)據(jù)，確定一個(gè)或多個(gè)第二徑向位置處實(shí)質(zhì)上僅由被測介質(zhì)的散射特性變化引起的光學(xué)信息和/或?qū)嵸|(zhì)上僅由被測介質(zhì)的吸收特性變化引起的光學(xué)信息。
【IPC分類】G01N21/31
【公開號(hào)】CN105136690
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410233900
【發(fā)明人】徐可欣, 劉瑾
【申請(qǐng)人】天津先陽科技發(fā)展有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2014年5月28日
【公告號(hào)】US20150346090