与X射线医学成像技术相比,以普通光波为信息载体的光层析成像技术是利用生物组织的吸收、散射、反射等改变光波振幅、相位和偏振等效应,获取生物组织内部信息,具有安全无损、高灵敏度、高分辨率的优点。从光信号中提取生物组织信息是光层析成像的关键。光相干层析成像技术利用低相干干涉准确获取介质中的光变化信息,现已广泛应用于临床诊断与材料检测领域。轴向分辨率是衡量光相干层析成像系统性能的重要指标,主要由光源谱宽来确定。通过加大光源谱宽来提高轴向分辨率的方法将大幅增加系统的成本,且受材料工作波段的限制,对系统轴向分辨率的提升有限。为提高光层析成像的性能,本课题组对双反射干涉仪光学层析成像系统的干涉数据进行预处理以降低干扰,并采用数据处理方法拓宽光源的谱宽,以提高系统的轴向分辨率。本论文的主要工作是基于低相干干涉技术建立双反射干涉光层析成像系统,进行数据处理以提高系统的成像质量。首先,结合迈克尔逊干涉仪概述了低相干干涉技术的原理,介绍了几种不同光相干层析成像系统的结构和原理,分析了层析成像系统轴向分辨率的影响因素,指出现存提高轴向分辨率方法的不足,提出通过数据处理的方法来拓宽光源带宽,进而提高轴向分辨率;在时域光相干层析成像系统的基础上建立了双干涉反射光层析成像系统,简述了系统获取被测体全息谱的原理,概述了系统中主要器件的选型情况,简要分析了不同器件对系统性能的影响。然后,针对系统分析了信号中趋势项和噪声的产生原因和特点,使用不同方法对层析成像数据作了处理。处理结果表明,最小二乘法不适用于本系统数据趋势项的提取,而Savitzky-Golay滤波器能较为准确地提取层析数据中的趋势项,但会损失一部分有用信息,可以通过增大滤波器窗长来减少有用信息的损失;对于噪声的去除,小波阈值去噪的效果较好,而最小二乘法自适应滤波会损失一部分干涉信号,归一化最小二乘法自适应滤波能在一定程度上减少干涉信号的损失;希尔伯特变换法提取的包络并不光滑,有毛刺,通过干涉信号极值点插值的方法获取的包络较为光滑。最后,推导了自适应非线性预测方法的原理。为验证提高系统轴向分辨率方法的可行性,用非线性自适应预测方法对不同类型的信号作了预测仿真。结果表明非线性自适应预测方法对于周期性信号的预测较为准确,但对于衰减过快的信号则会随着数据点数的增加而产生较大误差。