谱域光学相干层析成像中波长校准误差的补偿方法及系统技术方案

本发明专利技术提供谱域光学相干层析成像中波长校准误差的补偿方法及系统，涉及谱域光学相干层析成像领域，方法包括：步骤S1、以第一样品获取A

【技术实现步骤摘要】
谱域光学相干层析成像中波长校准误差的补偿方法及系统


[0001]本专利技术涉及谱域光学相干层析成像领域，具体涉及谱域光学相干层析成像中波长校准误差的补偿方法及系统。

技术介绍

[0002]光学相干层析成像技术(OCT)是一种高精度、高速度和非入侵的光学成像技术，在生物、医学等领域有广泛的应用，其中谱域光学相干层析成像（SD
‑
OCT）不需要机械臂扫描来改变光程差，使该这两种方法具有更高的探测速度和信噪比，由于SD
‑
OCT把光谱干涉信号在空间域分开，在处理光谱干涉信号时需要提供准确的波长分布数据，但若波长数据存在误差，随着测量深度的增大，测量结果的纵向分辨率降低，导致系统无法准确地分辨样品中相邻结构或细微特征。
[0003]为了获得干涉信号中准确的波长分布以使测量数据更为准确，通常需要对波长做精确的校准，而为了克服波长校准误差，现有技术中存在硬件校准和软件校准两种方式。对于SD
‑
OCT，硬件校准的方法主要包括：使用具有已知的特征谱线的光源作为校准光源，建立探测器像素点与波长分布的多项式关系；在SD
‑
OCT光源后加入单色仪，控制输出波长，建立探测器像素点与波长分布的多项式关系；SD
‑
OCT系统的光谱探测系统探测的干涉信号与标准光谱仪探测的干涉信号做相关运算，建立探测器像素点与波长分布的多项式关系。这些硬件校准的方法均需要额外的转置进行测控，使用不便。通过软件的方法则是模拟探测器像素点与波长分布的多项式关系，对干涉信号进行迭代，当多项式各系数选取正确时，探测结果具有较高的纵向分辨率，成像的锐度较高。但像素点与波长分布的通常用3阶多项式表达，这需要同时迭代4个系数以获取正确的像素点与波长分布关系，运算量较大。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出谱域光学相干层析成像中波长校准误差的补偿方法及系统，无需其他硬件装置进行校准，迭代次数小，运算量小，能够有效提高成像的分辨率。
[0005]本专利技术通过以下技术方案实现：谱域光学相干层析成像中波长校准误差的补偿方法，包括如下步骤：步骤S1、以反射镜作为第一样品，使用SD
‑
OCT系统检测A
‑
scan光谱干涉信号S(k)，获取该A
‑
scan光谱干涉信号S(k)对应的非线性相位ε(k)，其中，k是波数；步骤S2、以在不同深度均有反射信号的物品作为第二样品，用SD
‑
OCT系统检测B
‑
scan光谱干涉信号，将B
‑
scan光谱干涉信号中的各A
‑
scan干涉信号以I(k)表示，根据B
‑
scan光谱干涉信号得到第二样品的切面分布图，计算该切面分布图灰度的平均值和标准差，并定义图像评估函数C.V=标准差/平均值；步骤S3、定义优化系数θ，将B
‑
scan中的所有的A
‑
scan干涉信号的横坐标k以k+θε(k)代替，得到修正后的光谱干涉信号I[k+θε(k)]，根据该光谱干涉信号得到第二样品新的切面分布图；
步骤S4、定义优化区间[θ
s
，θ
e
]，当θ=θ
s
时，计算得到图像评估函数值C.V=x
s
，当θ=θ
e
时，计算得到图像评估函数值C.V=x
e
；步骤S5、通过相邻两区间长度之比为0.618确定N个属于优化区间的优化系数θ
N
，分别使用各θ
N
得到不同的光谱干涉信号I[k+θ
N
ε(k)]，进而得到N个图像评估函数值，从该N个图像评估函数值以及图像评估函数值C.V=x
s
和图像评估函数值C.V=x
e
中选择最小的两个值，将这两个值所对应的优化系数分别赋值给θ
s
和θ
e
，若θ
e
‑
θ
s
>M，则进入步骤S4，否则，选择θ
s
为最佳的优化系数；其中，N取值为整数，M取值范围为M≤1
×
10
‑7；步骤S6、将最佳的优化系数θ
s
和ε(k)输入SD
‑
OCT系统中，实现对波长校准误差的补偿。
[0006]进一步的，所述步骤S5中，N取值为3，通过公式(θ
s
‑
θ1)/(θ1‑
θ
e
)=0.618确定优化系数θ1，通过公式(θ
s
‑
θ2)/(θ2‑
θ1)=0.618确定优化系数θ2，通过公式(θ1‑
θ3)/(θ3‑
θ
e
)=0.618确定优化系数θ3。
[0007]进一步的，所述步骤S1中，通过傅里叶变换得到所述A
‑
scan光谱干涉信号S(k)的相位部分，并通过最小二乘法得到相位部分的非线性相位ε(k)。
[0008]进一步的，步骤S2中，所述第二样品包括多层胶带或者生物组织。
[0009]进一步的，所述步骤S2中，对所述B
‑
scan光谱干涉信号作傅里叶变换，得到所述切面分布图。
[0010]进一步的，所述步骤S4中，根据实验设置θ
s
=1
×
10
‑7，θ
e
=1
×
10
‑4。
[0011]进一步的，所述步骤S3中，对所述光谱干涉信号I[k+θ
N
ε(k)]进行傅里叶变换得到新的切面分布图，图像评估函数由新的切面分布图的标准差和平均值计算。
[0012]本专利技术还通过以下技术方案实现：基于如上任一所述的补偿方法的谱域光学相干层析成像中波长校准误差的补偿系统，包括：非线性相位获取模块：用于以反射镜作为第一样品，使用SD
‑
OCT系统检测A
‑
scan光谱干涉信号S(k)，获取该A
‑
scan光谱干涉信号S(k)对应的非线性相位ε(k)，其中，k是波数;图像评估函数定义模块：用于以在不同深度均有反射信号的物品作为第二样品，用SD
‑
OCT系统检测B
‑
scan光谱干涉信号，将B
‑
scan光谱干涉信号中的各A
‑
scan干涉信号以I(k)表示，根据B
‑
scan光谱干涉信号得到第二样品的切面分布图，计算该切面分布图灰度的平均值和标准差，并定义图像评估函数C.V=标准差/平均值；优化系数选择模块：定义优化系数θ，将B
‑
scan中的所有的A
‑
scan干涉信号的横坐标k以k+θε(k)代替，得到修正后的光谱干涉信号I[k+θε(k)]，根据该本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.谱域光学相干层析成像中波长校准误差的补偿方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤S1、以反射镜作为第一样品，使用SD
‑
OCT系统检测A
‑
scan光谱干涉信号S(k)，获取该A
‑
scan光谱干涉信号S(k)对应的非线性相位ε(k)，其中，k是波数；步骤S2、以在不同深度均有反射信号的物品作为第二样品，用SD
‑
OCT系统检测B
‑
scan光谱干涉信号，将B
‑
scan光谱干涉信号中的各A
‑
scan干涉信号以I(k)表示，根据B
‑
scan光谱干涉信号得到第二样品的切面分布图，计算该切面分布图的灰度平均值和标准差，并定义图像评估函数C.V=标准差/平均值；步骤S3、定义优化系数θ，将B
‑
scan中的所有的A
‑
scan干涉信号的横坐标k以k+θε(k)代替，得到修正后的光谱干涉信号I[k+θε(k)]，根据该光谱干涉信号得到第二样品新的切面分布图；步骤S4、定义优化区间[θ
s
，θ
e
]，当θ=θ
s
时，计算得到图像评估函数值C.V=x
s
，当θ=θ
e
时，计算得到图像评估函数值C.V=x
e
；步骤S5、通过相邻两区间长度之比为0.618确定N个属于优化区间的优化系数θ
N
，分别使用各θ
N
得到不同的光谱干涉信号I[k+θ
N
ε(k)]，进而得到N个图像评估函数值，从该N个图像评估函数值以及图像评估函数值C.V=x
s
和图像评估函数值C.V=x
e
中选择最小的两个值，将这两个值所对应的优化系数分别赋值给θ
s
和θ
e
，若θ
e
‑
θ
s
>M，则进入步骤S4，否则，选择θ
s
为最佳的优化系数；其中，N取值为整数，M取值范围为M≤1
×
10
‑7；步骤S6、将最佳的优化系数θ
s
和ε(k)输入SD
‑
OCT系统中，实现对波长校准误差的补偿。2.根据权利要求1所述的谱域光学相干层析成像中波长校准误差的补偿方法，其特征在于：所述步骤S5中，N取值为3，通过公式(θ
s
‑
θ1)/(θ1‑
θ
e
)=0.618确定优化系数θ1，通过公式(θ
s
‑
θ2)/(θ2‑
θ1)=0.618确定优化系数θ2，通过公式(θ1‑
θ3)/(θ3‑
θ
e
)=0.618确定优化系数θ3。3.根据权利要求1所述的谱域光学相干层析成像中波长校准误差的补偿方法，其特征在于：所述步骤S1中，通过傅里叶变换得到所述A
‑
scan光谱干涉信号S(k)的相位部分，并通过最小二乘法得到相位部分的非线性相位ε(k)。4.根据权利要求1或2或3所述的谱域光学相干层析成像中波长校准误差的补偿方法，其特征在于：步骤S2中，所述第二样品包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄惠玲，韩军，罗松杰，张梦思，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：