一种提取OCT色散失配系数的方法技术

本发明专利技术提供一种提取OCT色散失配系数的方法，包括如下步骤：首先，采用分段离散多项式相位变换算法从低信噪比OCT信号中提取色散失配系数的初估值；然后，在色散失配系数的初估值的基础上，采用基于二维空域评价区域的迭代法计算色散失配系数的精细值。本发明专利技术的一个技术效果在于，能够在所关注的样品结构尺度上，更准确、稳定地在低信噪比条件下提取OCT信号的色散失配系数。色散失配系数。色散失配系数。

【技术实现步骤摘要】
一种提取OCT色散失配系数的方法


[0001]本专利技术属于光学相干层析成像（OCT）信号处理
，具体涉及一种提取OCT色散失配系数的方法。

技术介绍

[0002]光学相干层析成像（Optical coherence tomography，OCT）是一种新型的光学成像技术，具有高分辨率、实时、无损成像的优点，在眼科、心血管疾病诊断等领域具有广泛的应用。目前临床普遍采用的是频域OCT（Fourier domain OCT，FD
‑
OCT）技术，主要由低相干光源、样品臂、参考臂、光谱仪/平衡探测器、计算机等结构组成。其中，低相干光源旨在实现更高的OCT成像纵向分辨率，但同时也不可避免地导致了色散效应的产生。
[0003]一方面，色散效应会造成OCT干涉信号啁啾，使得成像纵向分辨率下降，图像对比度降低。另一方面，色散效应本身与OCT被检测样品的光学特性相关联，包含了被检测样品的有用信息。因此，准确提取OCT信号的色散失配系数具有重要意义。所提取的色散失配系数不仅可用于实现数值色散校正，提高图像分辨率，而且可进一步计算出被检测样品的色散特征，为OCT诊断识别样品提供多一维度的信息。
[0004]在目前经典的OCT信号色散失配系数提取方法中，相位拟合法是一种常见的行之有效的方法，但其仅适用于纯净结构样品的色散失配系数提取，且计算稳定性不高，所提取的色散失配值极易受到OCT干涉信号微小波动的干扰。迭代法具有比相位拟合法更好的鲁棒性，计算色散失配系数的准确性和稳定性都较相位拟合法有更优的表现，但其在低信噪比场景下的计算准确性和计算稳定性仍表现不佳，且计算量相对较大。
[0005]综上所述，准确提取OCT信号的色散失配系数具有重要意义，然而目前方法仍然难以在低信噪比条件下准确、稳定地提取OCT信号色散失配系数，阻碍了许多场景下对OCT色散的处理和应用。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种提取OCT色散失配系数的方法的新技术方案。
[0007]根据本专利技术的一个方面，提供了一种提取OCT色散失配系数的方法，包括如下步骤：首先，采用分段离散多项式相位变换（Segmented discrete polynomial
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phase transform，SDPT）算法从低信噪比OCT信号中提取色散失配系数的初估值；然后，在色散失配系数的初估值的基础上，采用基于二维空域评价区域的迭代法计算色散失配系数的精细值。
[0008]可选地，利用离散多项式相位变换（Discrete polynomial
‑
phase transform，DPT）从低信噪比OCT信号中提取色散失配系数的初估值，包括：步骤S100，构建解析信号；
步骤S200，将解析信号无重叠地分为P段，每段长为L，获取分段解析信号S，并确定分段解析信号S的段内快时间序号l以及段间慢时间序号p；其中，段长L满足如下约束条件：；式中：为OCT干涉信号采样点数，为采样光学角频率间隔，为色散失配系数；步骤S300，对分段解析信号S的快时间序号l做快速傅里叶变换（Fast Fourier transform， FFT）；步骤S400，在步骤S300的基础上，对慢时间序列p进行离散多项式相位变换，以确定色散失配系数的初估值。
[0009]可选地，对慢时间序列p进行离散多项式相位变换，以确定色散失配系数的初估值，包括：对慢时间序列p做共轭差分，将含有色散失配系数的二阶项消除，把提取色散失配系数的任务转换为了求取慢时间频率，得到色散失配系数的表达式如下：；式中：为对慢时间序列的快速傅里叶变换点数，为分段离散多项式相位变换的信号峰值对应的频域坐标；通过检测分段离散多项式相位变换的结果峰值对应的频域坐标，并结合色散失配系数的表达式以提取出各深度位置的色散失配系数的初估值。
[0010]可选地，在步骤S100，构建解析信号，包括：对OCT干涉信号原始数据进行希尔伯特变换，以构建解析信号。
[0011]可选地，采用基于二维空域评价区域的迭代法获取色散失配系数的精细值，包括如下步骤：步骤S501，以分段离散多项式相位变换所计算的色散失配系数为中心生成色散补偿因子，对所关注样品结构尺度内的连续干涉信号进行数值色散补偿；步骤S502，通过快速傅里叶变换将色散补偿后的干涉信号转换至空域，选取特定深度包含背散射信号分量的二维空域作为衡量色散匹配/失配程度的评价区域；步骤S503，计算二维空域评价区域的二维指标；步骤S504，迭代进行步骤S501至步骤S503，当二维指标取得最大值时，对应的色散补偿系数即为该深度位置处的色散失配系数的精细值。
[0012]可选地，对慢时间序列p做共轭差分，将含有色散失配系数的二阶项消除，包括：将含有色散失配系数的二阶项消除，得到如下表达式：；式中：为慢时间序列的相位，为相位中的常数项。
[0013]可选地，基于二维空域评价区域的迭代法，包括：首先，根据色散失配系数的初估值进行色散补偿；其次，在色散补偿的基础上确定二维空域的感兴趣区域；再次，根据二维空域的感兴趣区域确定二维空域评价函数值；最后，根据二维空域评价函数值是否最大化以确定色散失配系数的精细值。
[0014]可选地，当二维空域评价函数是最大化时，确定色散失配系数的精细值；当二维空域评价函数非最大化时，迭代进行色散补偿。
[0015]可选地，OCT干涉信号原始数据为横向连续干涉信号。
[0016]可选地，段长L满足如下约束条件：，包括：首先，约束每一段长L内干涉信号的振荡频率变化小于采样频率的二分之一，即：；其次，获取段长L的约束条件：。
[0017]本专利技术的一个技术效果在于：在本申请实施例中，该提取OCT色散失配系数的方法设计合理。首先，采用分段离散多项式相位变换从OCT干涉信号中提取色散失配系数的初始值，显著提高了从低信噪比信号中提取色散的能力。然后，在色散失配系数的初始值的基础上采用基于二维空域评价区域的迭代法进一步计算色散失配系数的精细值，较好地提高了色散失配系数计算的准确性和稳定性。
[0018]因此，该提取OCT色散失配系数的方法能够在所关注的样品结构尺度上，更准确、稳定地在低信噪比条件下提取OCT信号的色散失配系数。
附图说明
[0019]图1为本专利技术一实施例的一种提取OCT色散失配系数的方法的流程示意图；图2为本专利技术另一实施例的一种提取OCT色散失配系数的方法的流程示意图；图3为一条有四个反射分量的OCT空域A
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line仿真信号；图4为相位拟合法、迭代法、基于SDPT的二维空域评价区域迭代法提取不同信噪比信号色散失配系数的相对误差；图5为相位拟合法、迭代法、基于SDPT的二维空域评价区域迭代法提取不同信噪比干涉信号色散失配系数的标准差；图6为色散补偿前后的OCT空域A
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line仿真信号;图7为1mm深度处反射分量数值色散补偿前后的空域A
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提取OCT色散失配系数的方法，其特征在于，包括如下步骤：首先，采用分段离散多项式相位变换算法从低信噪比OCT信号中提取色散失配系数的初估值；然后，在色散失配系数的初估值的基础上，采用基于二维空域评价区域的迭代法计算色散失配系数的精细值。2.根据权利要求1所述的提取OCT色散失配系数的方法，其特征在于，利用离散多项式相位变换从低信噪比OCT信号中提取色散失配系数的初估值，包括：步骤S100，构建解析信号；步骤S200，将解析信号无重叠地分为P段，每段长为L，获取分段解析信号S，并确定分段解析信号S的段内快时间序号l以及段间慢时间序号p；其中，段长L满足如下约束条件：；式中：为OCT干涉信号采样点数，为采样光学角频率间隔，为色散失配系数；步骤S300，对分段解析信号S的快时间序号l做快速傅里叶变换；步骤S400，在步骤S300的基础上，对慢时间序列p进行离散多项式相位变换，以确定色散失配系数的初估值。3.根据权利要求2所述的提取OCT色散失配系数的方法，其特征在于，对慢时间序列p进行离散多项式相位变换，以确定色散失配系数的初估值，包括：对慢时间序列p做共轭差分，将含有色散失配系数的二阶项消除，把提取色散失配系数的任务转换为了求取慢时间频率，得到色散失配系数的表达式如下：；式中：为对慢时间序列的快速傅里叶变换点数，为分段离散多项式相位变换的信号峰值对应的频域坐标；通过检测分段离散多项式相位变换的结果峰值对应的频域坐标，并结合色散失配系数的表达式以提取出各深度位置的色散失配系数的初估值。4.根据权利要求2所述的提取OCT色散失配系数的方法，其特征在于，在步骤S100，构建解析信号，包括：对OCT干涉信号原始数据进行希尔伯特变换，以构建解析信号。5.根据权利要求1所述的提取OCT色散失配系数的方法，其特征在于，采用基于二维空域评价区...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勤，桂家辉，张晓，魏泽文，胡晓明，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：