光学相干层析术(Optical Coherence Tomography, OCT)是一种类似于超声成像的生物医学成像技术,它以光波替代超声波,以干涉测量替代直接测量。OCT以其高灵敏度、非破坏性及高分辨率等优点,可实现对人体生物组织的实时“活体”断层扫描成像能力,正逐步发展成为一种新的临床诊断手段。本论文主要对时域OCT(Time Domain OCT, TDOCT)和谱域OCT(Spectral Domain OCT, SDOCT)的成像原理、系统设计和像质改善方法等进行了研究。主要包括以下几个方面的内容：1、针对TDOCT系统中扫描噪声的时变特点,提出了基于经验模式分解的TDOCT扫描噪声去除法。实验结果表明,采用该时频去噪法,能有效地消除扫描噪声并压缩散斑噪声。进一步分析比较可知,相比于小波滤波法和传统的均值与中值等滤波法,该方法具有去噪效果更显著且图像细节保真度更高的优点。2、搭建了一套光纤型SDOCT实验系统,并结合该系统详细地分析了SDOCT’性能参数及其影响因素。实验测得该系统的纵向分辨率约为9μm,系统灵敏度为105dB。利用该系统对组织模拟液及人体皮肤组织进行了成像研究,验证了该实验系统的成像能力。3、提出了一种针对SDOCT系统光谱标定的自校准方法。该方法利用被测组织表面非严格平整及组织表面后向反射率较大等特点,直接采用被测组织两个不同横向位置的干涉谱来实现对系统的光谱标定。该方法克服了其他校准法需要额外的测量步骤和昂贵的额外测量设备的缺点。对人体皮肤的实验结果验证了该方法的有效性。4、提出了对干涉谱进行加窗傅立叶变换实现组织深度色散误差的提取及补偿方法。采用该方法首先获得被测样品的二维深度谱,然后,利用该深度谱提取出组织深度相位误差分布并进行补偿。仿真和多层盖玻片的实验验证了该方法的有效性,经过补偿后的OCT图像纵向分辨得到较大的改善。对人指甲盖的实验进一步验证了其对较复杂的生物组织深度色散补偿的有效性。5、分析了进一步改善OCT图像分辨率的方法,提出了采用被测信号本身来近似系统的降质点扩散函数,并基于图像反卷积运算来实现SDOCT高分辨成像的方法。对多种反卷积算法进行了研究,实验结果证明,各反卷积算法均可在一定程度上改善图像分辨率,其中,以CLEAN算法和最大熵算法的反卷积效果显著,分别可以将信号宽度压缩4倍和3倍。