一种光学相干层析成像系统图像重建方法技术方案

本发明专利技术提出了一种光学相干层析成像系统图像重建方法，通过对光学相干层析成像系统参考臂的扫描结合人工智能算法对干涉光谱进行深度重建，包括：将样品换成单反射面的标准样品，调节参考臂位置至与样品臂等光程点，以小于系统理论分辨率的间隔在最大成像深度一半的范围内进行扫描，获取不同深度的干涉光谱及深度数据；构建干涉光谱矩阵和参考矩阵；将干涉光谱矩阵作为输入，参考矩阵作为输出，构建人工智能深度预测模型；将采集到的样品代入构建的人工智能深度预测模型，重构

【技术实现步骤摘要】
一种光学相干层析成像系统图像重建方法


[0001]本专利技术涉及光学相干层析成像系统，具体涉及一种光学相干层析成像系统图像重建方法
。

技术介绍

[0002]近二十年来，光学相干层析成像以其高灵敏度
、
高速度
、
高分辨率
、
非侵入性和非接触性等特点受到越来越多的关注
。
已广泛应用于临床影像
、
工业检测
、
食品安全等方面
。
[0003]在光谱域
OCT(SD
‑
OCT)
中，通过获得干涉光谱进行傅里叶变换重构深度信号
。
尽管
SDOCT
可一次实现深度扫描
(
无需通过位移平台实现深度扫描
)
，然而该系统的缺点也是显而易见的：
[0004]1)SDOCT
采用傅里叶变换重构深度信号，深度信号与波数
k
为傅里叶变换对
。
由于干涉光谱是采用衍射光栅进行分光获得的，该信号在波长域是均匀采样的，在波数域是非均匀采样的，从而导致傅里叶变换后的点扩散函数随着深度的增大而展宽，图像分辨率变差；
[0005]2)SDOCT
是通过
CCD
采集干涉光谱信号的，由于
CCD
的像元为矩形，对干涉光谱信号进行傅里叶变换时，最终解调的
SDOCT
系统中除了余弦干涉信号的傅里叶变换还卷积了光源光谱的傅里叶变换信号及
CCD
像元的傅里叶变换信号
。
光源光谱的傅里叶变换信号一般仍为高斯型号，使得点扩散函数从冲激函数变为高斯函数；
CCD
像元的傅里叶变换为一
Sinc
函数，直接导致点扩散函数随着深度的增加信号减弱
。
[0006]考虑到这两个缺点，在
SDOCT
中避免傅里叶变换的均匀性要求和像元及光源傅里叶变换的影响是非常重要和必要的
。
[0007]许多科研小组为解决这些问题已经做了许多努力：
[0008]M.Wojtkowski
等人提出了利用标准光源进行波长标定，从而拟合像素与波长的关系，从而对干涉光谱在波数域重采样，解决傅里叶变换对波数域均匀采样的要求；
A.M.Rollins
等人提出了利用衍射光栅与棱镜的组合，实现波数域的均匀采样；
B.Hofer
提出了基于滤波器组的重建算法来解决重采样后高频部分干涉光谱信号的值小于实际值，导致样品深度信号的幅值随深度增加而下降的缺点；
Z.Wang
等人提出了一种像素间移动的方法，是光谱仪的光谱采样率加倍从而提高信号的灵敏度，改善像元尺寸的影响；
M.Wojtkowski
等人提出了一种光学频率梳的方法，消除光谱仪中像素间的串扰信号和有限聚焦光斑尺寸的影响，抑制系统灵敏度的下降；丁志华等人提出了解卷积算法，通过非均匀傅里叶变换重建图像，避免了传统算法中要求的重采样和插值等操作
。

技术实现思路

[0009]专利技术目的：针对
技术介绍
中指出的问题，本专利技术公开一种光学相干层析成像系统图像重建方法，无需重采样和插值，避免点扩散函数随深度展宽，灵敏度随深度下降
。
[0010]技术方案：本专利技术公开了一种光学相干层析成像系统图像重建方法，其特征在于，
包括如下步骤：
[0011]步骤1：将样品换成单反射面的标准样品，调节参考臂位置至与样品臂等光程点，以小于系统理论分辨率的间隔在最大成像深度一半的范围内进行扫描，获取不同深度的干涉光谱及深度数据；
[0012]步骤2：构建干涉光谱矩阵和参考矩阵；
[0013]步骤3：将干涉光谱矩阵作为输入，参考矩阵作为输出，构建人工智能深度预测模型；
[0014]步骤4：将采集到的样品代入构建的人工智能深度预测模型，重构
OCT
图像；
[0015]步骤5：重新标定深度轴坐标
。
[0016]进一步地，所述步骤1中，利用光学相干层析成像系统进行扫描，包括光源
SLD、
光纤耦合器
FC1、
反射镜
M1、
步进电机
motor、
偏振控制器
PC1
～
PC4、
透镜
L1
～
L4
及
FL、
扫描振镜
GM、
光栅
Grating、CCD
及电脑；
[0017]所述参考臂处设置有反射镜
M1、
透镜
L1
，所述样品臂处设置有透镜
L2、L3
以及扫描振镜
GM
；输出端设置有透镜
L4、
光栅
Grating、
聚焦透镜
FL
以及
CCD
；
[0018]所述偏振控制器
PC1
～
PC4
用于控制光纤耦合器
FC1
输入输出四条光路的偏振态；
[0019]所述光纤耦合器
FC1
对光源
SLD
发射的宽带光源进行耦合后分别入射至参考臂和样品臂，经参考臂和样品臂的反射光返回光纤耦合器
FC1
，经输出端输出准直后入射到衍射光栅
Grating
，经聚焦透镜聚焦到
CCD
上采集到干涉光谱；参考臂中的反射镜
M1
安装在步进电机上，用于在成像深度范围内扫描，获得不同深度处的干涉光谱信号
。
[0020]进一步地，在光学相干层析成像系统使用前，在样品臂放置具有单层反射面的标准样品，将样品臂的标准样品置于样品臂聚焦透镜
L3
的焦点上，若反射光太强则设置稍离焦或放置中性密度滤光片
。
[0021]进一步地，所述平面反射镜
M1
的轴向移动间隔小于光学相干层析成像系统的理论纵向分辨率
δ
，其中
λ0为
SLD
光源的中心波长，
Δλ
为
SLD
光源的半高全宽，扫描范围为系统理论最大成像深度
z
max
的一半，其中，
δλ
为光谱仪的光谱分辨率
。
[0022]进一步地，所述步骤2中干涉光谱矩阵为
m
×
n
的矩阵，其中
m
为深度上的采样点数，
n
为
CCD
的像素数；参考矩阵为
m
×
m
的矩阵，每一列仅在该采样位置上是1，其它位置为0，其为单位矩阵
。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种光学相干层析成像系统图像重建方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：将样品换成单反射面的标准样品，调节参考臂位置至与样品臂等光程点，以小于系统理论分辨率的间隔在最大成像深度一半的范围内进行扫描，获取不同深度的干涉光谱及深度数据；步骤2：构建干涉光谱矩阵和参考矩阵；步骤3：将干涉光谱矩阵作为输入，参考矩阵作为输出，构建人工智能深度预测模型；步骤4：将采集到的样品代入构建的人工智能深度预测模型，重构
OCT
图像；步骤5：重新标定深度轴坐标
。2.
根据权利要求1所述的光学相干层析成像系统图像重建方法，其特征在于，所述步骤1中，利用光学相干层析成像系统进行扫描，包括光源
SLD、
光纤耦合器
FC1、
反射镜
M1、
步进电机
motor、
偏振控制器
PC1
～
PC4、
透镜
L1
～
L4
及
FL、
扫描振镜
GM、
光栅
Grating、CCD
及电脑；所述参考臂处设置有反射镜
M1、
透镜
L1
，所述样品臂处设置有透镜
L2、L3
以及扫描振镜
GM
；输出端设置有透镜
L4、
光栅
Grating、
聚焦透镜
FL
以及
CCD
；所述偏振控制器
PC1
～
PC4
用于控制光纤耦合器
FC1
输入输出四条光路的偏振态；所述光纤耦合器
FC1
对光源
SLD
发射的宽带光源进行耦合后分别入射至参考臂和样品臂，经参考臂和样品臂的反射光返回光纤耦合器
FC1
，经输出端输出准直后入射到衍射光栅
Grating
，经聚焦透镜聚焦到
CCD
上采集到干涉光谱；参考臂中的反射镜
M1
安装在步进电机上，用于在成像深度范围内扫描，获得不同深度处的干涉光谱信号
。3.
根据权利要求2所述的光学相干层析成像系统图像重建方法，其特征在于，在光学相干层析成像系统使用前，在样品臂放置具有单层反射面的标准样品，将样品臂的标准样品置于样品臂聚焦透镜
L3...

【专利技术属性】
技术研发人员：卞海溢，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：