基于OCT和数字图像技术自动测量材料折射率的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于光学相干断层扫描技术（OCT）和数字图像技术自动测量材料折射率的方法。本折射率测量方法是基于光程匹配原理。首先，利用OCT对空置载物台进行扫描获得基线的断层数字图像；接着对待测样品进行OCT扫描获得样品的断层数字图像；再将基线图与样品图进行数字图像合成,形成不规则表面扫描图，利用数字图像交互技术，测量实现样品边界和基线的点的选择和点之间的距离测量，该距离值代入原理公式，计算分析，即得到样品折射率。本发明专利技术对于各类固体材料，特别是表面不规则的高折射固体材料的折射率测量提供了大范围、数字化、快速测量的新方案和新技术。

Automatic Measurement of Refractive Index of Materials Based on OCT and Digital Image Technology

The invention discloses a method for automatically measuring refractive index of materials based on optical coherence tomography (OCT) and digital image technology. The refractive index measurement method is based on the principle of optical path matching. Firstly, OCT is used to scan the empty carrier station to obtain the digital image of the baseline; secondly, OCT is used to scan the measured sample to obtain the digital image of the sample; secondly, the baseline map and the sample map are synthesized to form the irregular surface scan map, and the digital image interaction technology is used to measure the selection of the sample boundary and the baseline point and the distance measurement between the points. The distance value is substituted into the principle formula to calculate and analyze the refractive index of the sample. The present invention provides a new scheme and technology for refractive index measurement of various solid materials, especially those with irregular surface and high refraction.

【技术实现步骤摘要】
基于OCT和数字图像技术自动测量材料折射率的方法
本专利技术涉及固体材料折射率测量领域，尤其涉及一种基于OCT和数字图像技术自动测量材料折射率的方法。
技术介绍
各类固体材料的折射率是一项极其重要物理指标，现有的测量方法有三棱镜法、偏振法(测试布儒斯特角)、插针法、阿贝折射仪等。而这些方法测量折射率的范围有限，比如阿贝折射仪，测量的折射率值不能超过1.8，并且对材料表面形状有要求。光学相干断层成像技术(OCT)，目前多用于生物样品测量，本专利技术拓宽了其应用范围。OCT系统核心是模仿迈克尔逊干涉仪：脉冲低相干光源发出的光经过光纤分束器后,被均匀分成两束，分别进入参考臂和样品臂，经过样品反射回来的样品光与反光镜反射回来的参考光再经光纤分束器相干并偶合到探测器上。由于光源的低相干性，只有来自样品某一特定深度的反射回来的样品的反射光才能与参考光相干，即为光程匹配原理。相干信息提取方式多样，从而有时域OCT和频域OCT之分，但相干都是基于光程，光程信息对应其扫描断层图中的几何距离。提取并利用该几何距离可以快速测定材料的折射率。放置样品前，即载物台为空置时，扫描获得载物台的断层图，图中其位置标记为y0，即为对应的基线位置。放置样品后，获得样品上表面的位置信息y1和下表面的位置信息y2。其中上表面y1和载物台的反射波的光程都在空气中，两者在扫描图的几何位置差即为样品在该扫描线上的几何厚度d，而上表面和下表面在扫描图中的几何距离差则对应光程差nd，其中n为材料的折射率。测量原理详见附图2。数字图像技术，是指将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。运用数字图像技术可以很好的解决上述所提到的OCT扫描图的后续处理。
技术实现思路
针对
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的目的在于提供了一种基于OCT和数字图像技术自动测量材料折射率的方法。该方法是一种快速、自动实现光学折射率测量的方法，极大拓展了OCT图像技术的应用前景和为高折射率固体材料折射率的测量提供了便捷。本专利技术的技术解决方案包括以下步骤：步骤a、首先，利用OCT对空置载物台进行扫描获得基线的断层数字图像；步骤b、保持OCT、载物台位置与空载时一致，在载物台上放置待测样品，并对待测样品进行OCT扫描获得样品断层数字图像；步骤c、将基线图与样品图进行数字图像合成，形成不规则表面扫描图，利用数字图像交互技术，算法实现图边界提取，并以图建立坐标，沿图垂直方向采集边界点坐标，实现点之间距离的自动测量；步骤d、将点间距离参数值代入原理公式计算分析得结果。进一步地，在得到OCT断层数字图像后，通过数字图像技术对图进行中值滤波，优化图像。进一步地，通过数字图像技术实现基线图和样品扫描图的合成。进一步地，利用合成的数字图像，由编程实现数字图像的交互测量，即对合成图的边界进行直线识别，获取直线间的距离特征。进一步地，所述方法通过光程匹配原理实现距离特征向折射率的转换计算。进一步地，所述光程匹配原理为：放置样品前，即载物台为空置时，调整参考臂上反光镜的位置使光在参考臂中传输的光程与光在样品臂中传输的光程相匹配，设样品臂中载物台表面的位置为y0，在载物台上放置样品后，其上下表面的位置为y1，y2。折射率n计算原理公式为：。进一步地，所述折射率值为统计处理多组折射率，得到的最优折射率值。本专利技术的有益效果是：本专利技术基于OCT和数字图像技术自动测量材料折射率的方法，首先利用OCT两次扫描(一次空载，一次放置样品)获得图像，图像合成后，在合成图中，利用数字图像交互技术，折射率自动多次测量并计算完成，使得OCT技术测量折射率技术能实现自动化、数字化、实时化，极大拓展其应用前景。附图说明附图1为本专利技术提供的折射率测量方法流程图。附图2为本专利技术提供的测量折射率的方法原理示意图。附图3为扫描空载图及优选钻石样品实施例的OCT扫描图。附图4为数字图像交互结果图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图实施例对本专利技术的具体实施方式做详细说明。如图1、图2所示：一种基于OCT和数字图像技术自动测量材料折射率的方法，所述方法包括：步骤a：利用光学相干断层扫描技术对空置载物台进行扫描获得基线的数字图像；步骤b：利用光学相干断层扫描技术对放置在载物台上待测样品进行扫描获得样品的数字图像；步骤c：将基线图与样品图进行数字图像合成,利用数字图像交互技术，算法实现c图边界提取，并以图建立坐标，沿图垂直方向采集边界点坐标，实现点之间距离的自动测量；步骤d：将该距离值代入原理公式，并求和取平均，即可得出样品最优折射率值。如图3、图4所示，图3为OCT扫描空载图及优选钻石样品实施例的OCT扫描图；图3(a)为利用OCT技术对空置载物台进行扫描获得的基线图a；图3(b)为利用OCT技术对放置在载物台上的钻石进行扫描获得样品图b；图3(c)为通过编程实现的基线图与样品图的合成c；图4为钻石实施例合成的数字图像利用图像的交互技术形成的数字图像交互结果图；沿图垂直方向以一定间隔P0、P1、P2、P3、P4，选取并采集对应的边界点坐标（y0，y1，y2），并进行样品上下表面、上表面与基线间的距离值测量即和，将多组该距离值代入原理公式，通过多次测量并分析，统计处理多组折射率为2.4130.021(已知该纯钻工业标准折射率为2.417)。综上所述，本文中应用了较为优选的不规则钻石实施例对本专利技术所提供的一种基于OCT和数字图像技术自动测量材料折射率的方法进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本专利技术的方法及核心思想。应当指出，尽管参照前述个别实施例对本专利技术进行了详细说明，但对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰及其它固体材料实施例，这些也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于OCT和数字图像技术自动测量材料折射率的方法，其特征在于：包括以下步骤：a、首先，利用OCT对空置载物台进行扫描获得基线的断层数字图像；b、保持OCT设备位置不变、载物台的高度不变，在载物台上放置待测样品，并对待测样品进行OCT扫描获得样品的断层数字图像；c、将基线图与样品图通过数字图像技术合成一个图，并构建出xy坐标系，然后利用数字图像交互技术沿着扫描线方向依次提取样品上边界坐标、基线坐标和样品下边界坐标；d、将三个坐标点间距离参数值代入原理公式计算分析得结果。

【技术特征摘要】
1.一种基于OCT和数字图像技术自动测量材料折射率的方法，其特征在于：包括以下步骤：a、首先，利用OCT对空置载物台进行扫描获得基线的断层数字图像；b、保持OCT设备位置不变、载物台的高度不变，在载物台上放置待测样品，并对待测样品进行OCT扫描获得样品的断层数字图像；c、将基线图与样品图通过数字图像技术合成一个图，并构建出xy坐标系，然后利用数字图像交互技术沿着扫描线方向依次提取样品上边界坐标、基线坐标和样品下边界坐标；d、将三个坐标点间距离参数值代入原理公式计算分析得结果。2.根据权利要求1所述的一种基于OCT和数字图像技术自动测量材料折射率的方法，其特征在于：所述OCT波长型号可选，其原理为：低相干光源发出的光经过光纤分束器后,被均匀分成两束，分别进入参考臂和样品臂，经过样品反射回来的样品光与反光镜反射回来的参考光再经光纤分束器相干并偶合到探测器上，此处用于测量空载基线图像与样品断层图像。3.根据权利要求1所述的一种基于OCT和数字图像技术自动测量材料折射率的方法，其特征在于：所述数字图像技术为利用计算机软件算法实现图像的合成、特征提取与交互测量。4.根据权利要求1和2所述的一种基于OCT和数字图像技术自动测量材料折射率的方法，其特征在于：所述基线图为空载载物台表面的OCT断层图像(图像中为一直线，称为基线)。5.根据权利要求1和2所述的一种基于OCT和数字图像技术自...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅洪波，张建，
申请(专利权)人：广州医科大学，
类型：发明
国别省市：广东,44