微米分辨率谱域OCT成像系统关键问题研究

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光学相干层析术(Optical Coherence Tomography,OCT)是一种新的生物医学成像技术,具有无损伤、高探测灵敏度以及高分辨率的特点。OCT利用宽带光源相干长度短的特点可以对散射组织进行高分辨率光学断层成像。本文研究了与微米分辨率谱域OCT成像系统研制有关的重要问题。首先,分析了谱域OCT系统成像原理,总结了系统各参数的计算方法,分析了影响系统轴向分辨率的主要因素。其次,搭建了一套基于迈克尔逊干涉仪的微米分辨率频谱域光学相干层析成像系统,针对光谱标定、色散补偿以及光谱整形这三个影响轴向分辨率的问题进行研究。提出了使用多普勒频移法来提高光谱仪获得的相干光谱从波长域到波数域转换的准确性,使用迭代算法计算最佳相位补偿量,以补偿成像系统本身由于参考臂与样品臂色散不匹配所产生的相位误差,使用高斯窗函数对超宽带光源的形状进行整形以达到抑制旁瓣效应的目的。最后,分析了OCT重建图像中存在的散斑噪声的特性,提出了使用改进的非局部滤波方法对重建的OCT断层图像进行降噪处理的方法,并对比多种降噪算法,使用结构相似性、峰值信噪比、边缘保持系数以及对比度噪声比这四个评价参数来说明降噪后的图像质量,证明了非局部滤波在OCT图像降噪方面的优越性。
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