基于傅里叶域光学相干层析成像的色散补偿方法技术

本发明专利技术公开了一种基于傅里叶域光学相干层析成像的色散补偿方法，包括：获取FD

【技术实现步骤摘要】
基于傅里叶域光学相干层析成像的色散补偿方法


[0001]本专利技术涉及光学信号处理
，特别涉及一种基于傅里叶域光学相干层析成像的色散补偿方法。

技术介绍

[0002]光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography，OCT)是上世纪末1991年由David Huang首次提出并发表在《自然》杂志上，是一种生物医学成像技术，具有无创、非侵入、高分辨率、实时成像等特点。自该技术提出至今的三十年内，OCT已成功应用在肿瘤科、牙科、心脏科、皮肤科等医学领域，最成功的是在眼科的应用，由于晶状体对光的透过率较高，使得OCT可以对眼底进行高分辨率成像，这有助于医生对眼底的病变进行无损检测并提出治疗方案，OCT技术已成为眼科诊断的“金标准”。
[0003]OCT技术分为时域OCT(TD
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OCT)和傅里叶域OCT(FD
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OCT)，傅里叶域OCT较时域相比具有成像速度快，灵敏度高，信噪比低等优势，为OCT对生物样本的实时在体成像提供了可能。傅里叶域OCT按照系统组成可分为谱域OCT(SD
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OCT)和扫频OCT(SS
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OCT)，二者的差别是分光方法不同，SD
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OCT采用宽带光源和光栅进行空间分光，而SS
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OCT采用波长随时间变化的扫频光源进行时间分光。SD
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OCT和SS
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OCT之间的系统结构不同，在各项成像性能指标上没有差别。
[0004]OCT的探测原理是部分相干光的干涉，系统的轴向分辨率是评价系统性能的重要指标，与单波长激光相比，宽带光源的相干长度大大降低，使得OCT具有了轴向上微米级的高分辨率。但是宽带光源的使用为系统带来了严重的色散失配，导致系统的点扩散函数(PSF)被展宽，从而降低轴向分辨率。具体来说，存在三个方面的因素导致色散失配：
[0005]首先，为了系统的灵活性，OCT系统多采用光纤结构，宽带光在光纤中的传播会为系统引入色散失配；其次，样品臂中为了消除色差，往往会采用由多个透镜组合而成的透镜组作为聚焦透镜，宽带光经过透镜组会为系统带来较大的色散失配；最后，由于系统探测的是样本内部的背向散射信号，光在样品中的传播同样会为系统引入色散。
[0006]色散的存在使系统的分辨率降低，所以色散补偿技术一直以来都是OCT的研究热点。色散补偿的方法分为物理(硬件)补偿和数值(软件)补偿。
[0007]物理补偿主要是针对样品臂中的消色差聚焦透镜组，在选购透镜组时，可以一同购买配套的色散补偿器，该补偿器的材料和厚度经过选择和设计，和透镜组的二阶、三阶色散系数相匹配，进而消除了样品臂和参考臂的色散失配。此种方法不需要额外的计算，方便快捷，但仅考虑了透镜的色散，光纤和样品带来的色散则未被考虑在内。此外也增加了系统成本和复杂性。
[0008]数值补偿是指获得了系统探测到的干涉信号后，对信号进行数据处理，利用算法求出系统的二阶、三阶色散系数。常用的方法有迭代补偿法、解卷积法、全深度补偿法等，这些算法性能上各有优势，但计算量较大，降低了系统的成像速度。
[0009]综上所述，色散失配会降低系统的分辨率，如何准确快捷地对OCT系统进行色散补
偿一直是OCT的研究热点。

技术实现思路

[0010]有鉴于此，本专利技术提供一种基于傅里叶域光学相干层析成像的色散补偿方法，以实现准确快捷的色散补偿，在确保数据处理实时性、满足实时成像要求的同时保证FD
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OCT系统的高分辨率成像。
[0011]本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0012]一种基于傅里叶域光学相干层析成像的色散补偿方法，包括：
[0013]获取傅里叶域光学相干层析成像FD
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OCT系统对样品成像的A
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scan的干涉信号；
[0014]对所述干涉信号进行预处理，以获得预处理后的干涉信号，其中，所述预处理后的干涉信号中仅含有样品光参考光相干信号；
[0015]提供仅含有二阶色散系数项和三阶色散系数项的色散相位数据组；
[0016]将所述预处理后的干涉信号与所述色散相位数据组相乘后进行快速逆傅里叶变换IFFT，获得深度空间数据组；
[0017]通过对所述深度空间数据组的寻峰操作，获得色散补偿相位数据；
[0018]将所述色散补偿相位数据与所述预处理后的干涉信号相乘后进行IFFT，获得色散补偿后的深度图像数据。
[0019]进一步，所述的对所述干涉信号进行预处理，包括：
[0020]去除所述干涉信号中的参考光自相干信号和样品光自相干信号。
[0021]进一步，所述色散相位数据组中包括多个色散相位数据；
[0022]各个所述色散相位数据之间的二阶色散系数和/或三阶色散系数各不相同。
[0023]进一步，所述色散相位数据组中，各个所述二阶色散系数的取值均匀分布于其所属的数量级内所设定的第一阈值范围中，各个所述三阶色散系数的取值均匀分布于其所属的数量级内所设定的第二阈值范围中。
[0024]进一步，所述的将所述预处理后的干涉信号与所述色散相位数据组相乘后进行IFFT，获得深度空间数据组，包括：
[0025]将所述色散相位数据组中的每一个色散相位数据作为相位项分别与所述预处理后的干涉信号相乘并进行IFFT，以获得分别对应于每一个色散相位数据的每一个深度空间数据，其中，由所获得的所有深度空间数据共同组成所述深度空间数据组。
[0026]进一步，所述的通过对所述深度空间数据组的寻峰操作，获得色散补偿相位数据，包括：
[0027]针对所述深度空间数据组中的每一个深度空间数据：通过寻峰操作获得该深度空间数据中的各个峰的强度值和所述各个峰所在的深度位置；针对每个峰：获得该峰的强度值相对于该峰所在深度位置的前一个深度位置的强度值的变化率；将强度值的变化率大于第一设定阈值的峰的强度值进行记录；将所记录的所有强度值的总和作为该深度空间数据的总峰值强度；
[0028]选出所述深度空间数据组中的所有深度空间数据的总峰值强度最大的深度空间数据，并将获得该深度空间数据所使用的色散相位数据作为所述色散补偿相位数据。
[0029]一种非易失性计算机可读存储介质，所述非易失性计算机可读存储介质存储指
令，所述指令在由处理器执行时使得所述处理器执行如上任一项所述的基于傅里叶域光学相干层析成像的色散补偿方法中的步骤。
[0030]一种电子设备，包括：
[0031]至少一个处理器；以及，
[0032]与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
[0033]所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如上任一项所述的基于傅里叶域光学相干层析成像的色散补偿方法中的步骤。
[0034]从上述方案可以看出，采本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于傅里叶域光学相干层析成像的色散补偿方法，包括：获取傅里叶域光学相干层析成像FD
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OCT系统对样品成像的A
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scan的干涉信号；对所述干涉信号进行预处理，以获得预处理后的干涉信号，其中，所述预处理后的干涉信号中仅含有样品光参考光相干信号；提供仅含有二阶色散系数项和三阶色散系数项的色散相位数据组；将所述预处理后的干涉信号与所述色散相位数据组相乘后进行快速逆傅里叶变换IFFT，获得深度空间数据组；通过对所述深度空间数据组的寻峰操作，获得色散补偿相位数据；将所述色散补偿相位数据与所述预处理后的干涉信号相乘后进行IFFT，获得色散补偿后的深度图像数据。2.根据权利要求1所述的基于傅里叶域光学相干层析成像的色散补偿方法，其特征在于，所述的对所述干涉信号进行预处理，包括：去除所述干涉信号中的参考光自相干信号和样品光自相干信号。3.根据权利要求1所述的基于傅里叶域光学相干层析成像的色散补偿方法，其特征在于：所述色散相位数据组中包括多个色散相位数据；各个所述色散相位数据之间的二阶色散系数和/或三阶色散系数各不相同。4.根据权利要求3所述的基于傅里叶域光学相干层析成像的色散补偿方法，其特征在于：所述色散相位数据组中，各个所述二阶色散系数的取值均匀分布于其所属的数量级内所设定的第一阈值范围中，各个所述三阶色散系数的取值均匀分布于其所属的数量级内所设定的第二阈值范围中。5.根据权利要求1所述的基于傅里叶域光学相干层析成像的色散补偿方法，其特征在于，所述的将所述预处理后的干涉信号与所述色散相位数据组相乘后进行IFFT，获...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭翔宇，孙利群，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：