基于双光谱仪探测的可见光OCT系统及图像重建方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于双光谱仪探测的可见光OCT系统及图像重建方法，获取第一光谱仪的第一干涉光信号以及第二光谱仪的第二干涉光信号；将第一干涉光信号与第二干涉光信号做差，将干涉信号中的直流信号和自相关信号去除，得到互相关信号；对得到的互相关信号，依次进行k域线性插值、色散补偿和快速傅里叶变换，得到图像重建结果；本发明专利技术通过将两个光谱仪采集的信号相减抑制噪声，相比于延长曝光时间抑制噪声的方法，可以大大提高OCT系统的扫描速度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
基于双光谱仪探测的可见光OCT系统及图像重建方法


[0001]本专利技术涉及光学相干层析成像
，特别涉及一种基于双光谱仪探测的可见光OCT系统及图像重建方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。
[0003]光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography，简称OCT)是一种基于低相干光干涉原理的三维层析成像方法。它通过测量样品组织的反射光或背向散射光获取样品组织内的横截面及三维图像，具有分辨率高、非接触、非侵入、实时性高、灵敏度高等优点，目前已广泛应用于眼科、心血管、皮肤等疾病的诊断。自OCT技术专利技术以来，多采用近红外光波段的光源进行成像，近红外波段的光源具有价格低、光源功率稳定、光束质量好等优点。
[0004]可见光OCT是近年来新兴的一种OCT技术，其采用可见光波段的光源进行扫描成像，因为可见光波段光束的波长更短，相比于采用近红外光源的OCT系统可以获得更高分辨率的图像。
[0005]专利技术人发现，目前可见光OCT技术所用的光源为超连续谱光源，相比于近红外光源技术，该光源的相对强度噪声较大，使得采集图像的信噪比降低，这一问题限制了可见光OCT技术成像质量的提高；增加光谱仪相机的曝光时间可以在一定程度上降低光源的相对强度噪声的影响，但是曝光时间的增加会降低光谱仪相机的扫描速度，增加扫描时间，同时会使扫描过程中的运动伪影问题更加严重；同时，可见光OCT相比于近红外OCT其样品臂的入眼安全功率更低，面临着样品臂信号较弱降低成像质量的问题。

技术实现思路

[0006]为了解决目前可见光OCT技术中存在的光源相对强度噪声较大、入眼功率低导致成像质量降低、曝光时间长导致的扫描速度低以及运动伪影严重等问题，本专利技术提供了一种基于双光谱仪探测的可见光OCT系统及图像重建方法，两个光谱仪采集信号相减抑制噪声，相比于延长曝光时间抑制噪声的方法，可以大大提高OCT系统的扫描速度。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]本专利技术第一方面提供了一种基于双光谱仪探测的可见光OCT系统。
[0009]一种基于双光谱仪探测的可见光OCT系统，包括：可见光光源、第一准直器、滤光片、第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、第一光谱仪、第二光谱仪、处理器、样品臂和参考臂；
[0010]可见光光源、第一准直器、滤光片和第一耦合器沿光路依次布置，第二耦合器用于将接收到的第一耦合器发来的光分成两束，样品臂用于接收第二耦合器发送的第一分束光；
[0011]第二耦合器还用于接收样品臂的视网膜反射光或者背向散射光并发送给第三耦合器，样品臂和参考臂返回的光束在第三耦合器中发生干涉，第三耦合器用于将干涉后的
光束均分成两份分别发送给第一光谱仪和第二光谱仪，处理器用于接收第一光谱仪和第二光谱仪的输出信号。
[0012]作为本专利技术第一方面可选的一种实现方式，第二耦合器的分光比为90：10，第二耦合器的90％的光束经环形器被传输至参考臂，10％的光束被传输至样品臂。
[0013]作为本专利技术第一方面可选的一种实现方式，参考臂包括依次沿光路布置的第二准直器、色散补偿镜片、可调衰减器和反射镜，其中，第二准直器用于接收环形器第二端口传输的光束，并用于将反射光传输至环形器的第二端口。
[0014]作为本专利技术第一方面可选的一种实现方式，样品臂包括依次沿光路布置的第三准直器、XY扫描振镜和4f系统；
[0015]其中，第三准直器用于接收第二耦合器传输的光束，并用于将视网膜反射光或者背向散射光传输给第二耦合器；4f系统用于输出光至人眼，并用于接收视网膜反射光或者背向散射光。
[0016]作为本专利技术第一方面可选的一种实现方式，还包括环形器，环形器的第一端口用于接收第二耦合器发送的第二分束光，参考臂用于接收环形器的第二端口发送的第二分束光；
[0017]环形器的第二端口还用于接收参考臂的反射光，环形器的第三端口用于将接收到的参考臂的反射光发送到第三耦合器。
[0018]作为本专利技术第一方面可选的一种实现方式，第三耦合器的分光比为50：50。
[0019]作为本专利技术第一方面可选的一种实现方式，第一光谱仪和第二光谱仪的型号和参数相同。
[0020]本专利技术第二方面提供了一种OCT系统图像重建方法。
[0021]一种OCT系统图像重建方法，利用本专利技术第一方面所述的基于双光谱仪探测的可见光OCT系统，包括以下过程：
[0022]获取第一光谱仪的第一干涉光信号以及第二光谱仪的第二干涉光信号；
[0023]将第一干涉光信号与第二干涉光信号做差，将干涉信号中的直流信号和自相关信号去除，得到互相关信号；
[0024]对得到的互相关信号，依次进行k域线性插值、色散补偿和快速傅里叶变换，得到图像重建结果。
[0025]作为本专利技术第二方面可选的一种实现方式，第一光谱仪和第二光谱仪采用同一个触发信号控制处理器对第一干涉光信号和第二干涉光信号的采集。
[0026]作为本专利技术第二方面可选的一种实现方式，得到的互相关信号为：
[0027][0028]其中，s(k)为可见光光源的光谱信息，h为光谱仪CCD相机的响应系数，R
Sn
为样品臂组织不同深度处的反射率，z
Sn
为样品臂中返回信号的不同深度的组织位置，R
R
为参考臂反射镜的反射率，z
R
为参考臂反射镜位置。
[0029]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0030]1、本专利技术所述的基于双光谱仪探测的可见光OCT系统及图像重建方法，第三耦合器中的干涉信号分为两束(50：50)，使用两个光谱仪(即第一光谱仪和第二光谱仪)分别采
集，两者由同一个触发信号控制，然后将两者采集的信号相减可以抑制信号中包含的光源噪声，同时可去除干涉信号中的直流信号、自相关信号，提高了信噪比，提升了图像质量。
[0031]2、本专利技术所述的基于双光谱仪探测的可见光OCT系统及图像重建方法，两个光谱仪采集信号相减抑制噪声的方法，相比于延长曝光时间抑制噪声的方法，极大的提高了OCT系统的扫描速度。
[0032]3、本专利技术所述的基于双光谱仪探测的可见光OCT系统及图像重建方法，参考臂与样品臂的分光比为90：10，在保证入眼功率较低的条件下，提高了参考臂的功率，相比50：50的分束比，可以使样品臂的背向散射光信号得到进一步的放大，提高了成像质量。
[0033]本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0034]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0035]图1为本专利技术实施例1提供的基于双光谱仪探测的可见光OC本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双光谱仪探测的可见光OCT系统，其特征在于，包括：可见光光源、第一准直器、滤光片、第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、第一光谱仪、第二光谱仪、处理器、样品臂和参考臂；可见光光源、第一准直器、滤光片和第一耦合器沿光路依次布置，第二耦合器用于将接收到的第一耦合器发来的光分成两束，样品臂用于接收第二耦合器发送的第一分束光；第二耦合器还用于接收样品臂的视网膜反射光或者背向散射光并发送给第三耦合器，样品臂和参考臂返回的光束在第三耦合器中发生干涉，第三耦合器用于将干涉后的光束均分成两份分别发送给第一光谱仪和第二光谱仪，处理器用于接收第一光谱仪和第二光谱仪的输出信号。2.如权利要求1所述的基于双光谱仪探测的可见光OCT系统，其特征在于，第二耦合器的分光比为90：10，第二耦合器的90％的光束经环形器被传输至参考臂，10％的光束被传输至样品臂。3.如权利要求1所述的基于双光谱仪探测的可见光OCT系统，其特征在于，参考臂包括依次沿光路布置的第二准直器、色散补偿镜片、可调衰减器和反射镜，其中，第二准直器用于接收环形器第二端口传输的光束，并用于将反射光传输至环形器的第二端口。4.如权利要求1所述的基于双光谱仪探测的可见光OCT系统，其特征在于，样品臂包括依次沿光路布置的第三准直器、XY扫描振镜和4f系统；其中，第三准直器用于接收第二耦合器传输的光束，并用于将视网膜反射光或者背向散射光传输给第二耦合器；4f系统用于输出光至人眼，并用于接收视网膜反射光或者背向散射光。5.如权利要求1所述的基于双光谱仪探测的可见光OCT系统，其特征在于，还包括环形器，环形器的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋维业，吴付旺，万熠，仪维，梁西昌，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：