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光谱OCT的算法与系统研究

光学相干层析(Optical Coherence Tomography, OCT)是一种高分辨、非侵入性层析成像方法。普通的OCT得到的黑白图像仪反映样品散射光的强度差异,忽略了光源带宽范围的光谱信息。光谱OCT将OCT的功能从时域的单一成像拓展到光谱域信息的提取和分析,在样品反射、吸收的光谱测量,生物体内化学基团的探测,物质吸收、散射及扩散的测量等方面有着较为广阔的应用。由OCT向光谱OCT实现功能拓展有两类实现方法:一是增加分光探测元件或者光谱探测元件,直接用硬件探测得到光谱;二是不改变OCT系统的硬件配置,通过编写软件模块对探测到的干涉信号作后期变换和处理来得到光谱信息。为了节省系统的硬件开销,本课题采取了第二种实现方法。我们将干涉信号做快速傅立叶变换来提取光谱信息,提取后的光谱通过极大判定来获取最强光谱的波长位置。而傅立叶变换的窗口宽度是牵涉到空间分辨率和光谱分辨率权衡的重要参量。我们选取HLS颜色空间来共同显现光强信息  (本文共68页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京航空航天大学
南京航空航天大学

基于谱域光学相干层析技术的内窥成像系统研究

谱域光学相干层析成像技术是一种新兴的、先进的现代医学成像技术,具有高分辨率、非接触、快速扫描断层成像的能力,在生物医学成像领域发展非常迅速,应用领域非常广泛。谱域光学相干层析系统可光纤化的特点使得其能够与内窥镜技术相结合,通过内窥探头的小型化设计,可对人体内部组织器官进行内窥扫描成像,与传统内窥镜相比,内窥式谱域光学相干层析系统能够实现对检测器官亚表层的高分辨率扫描断层成像。本文通过对内窥式谱域光学相干层析成像技术研究现状的分析,指出了该技术当前主要存在的三个方面的问题,围绕如何解决这些问题,本文设计并构建了一套内窥式谱域光学相干层析成像系统。在内窥探头的设计上,根据自聚焦透镜的工作距离设计了自聚焦透镜的长度,提高了内窥探头的成像质量,同时以C8051F020为核心,基于微型马达和微位移平台,设计并构建了内窥探头的扫描控制系统。在系统纵向分辨率的优化方面,提出了基于光谱校正的系统纵向分辨率提高方法,在实际测试实验中,系统纵向分辨...  (本文共79页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

正交色散谱域光学相干层析成像的系统与应用研究

光学相干层析成像(Optical coherence tomography,OCT)技术利用光学相干门获取样品内部的断层结构,是一种无损、高灵敏、微米级分辨率的成像技术。相比第一代时域OCT技术,第二代的谱域OCT技术在成像速度和灵敏度上具有显著的优势,在临床眼科成像、功能成像和工业检测等领域发挥了重要作用。本文的主要内容为正交色散谱域OCT系统及其应用研究,具体工作包括:研制了超大成像量程的正交色散谱域OCT系统,该系统基于由光栅和虚像相控阵列组成的正交色散光谱仪。提出了完整的光栅和虚像相控阵列的正交色散理论,解决了由二维正交光谱重建出一维光谱时出现的光谱匹配误差和周期性强度调制问题。创新性地提出了使用主动生成的干涉条纹进行正交色散光谱标定的方法,使正交色散光谱仪成功地应用于谱域OCT成像。该系统实现了超高的光谱分辨率(2 pm),超大的系统采样率(105),和超过100mm的超长成像量程。基于正交色散谱域干涉仪的透镜间距测量...  (本文共119页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京理工大学
南京理工大学

频域光学相干层析术关键技术研究

谱域光学相干层析技术(Spectral Domain Optical Coherence Tomography,SDOCT)是新近发展起来的一种高分辨率光学断层成像技术,凭借其灵敏度高,成像速度快等优势,在眼科成像,功能性成像等领域具有广阔的应用前景。但是目前仍然存在系统纵向分辨率随着深度的加深而变差、横向分辨率与焦深之间的矛盾关系和样品运动导致图像失真等一些问题限制着SDOCT的应用。本文围绕这些问题开展研究,主要内容包括:1.设计和搭建了一套840 nm波段的三维全深度SDOCT系统,该系统的理论纵向分辨率为6.2 μm,横向分辨率为2.1 μm,成像深度为4.2 mm。通过实验测得的该系统的纵向分辨率为6.7 μm,横向分辨率为2.5 μm,成像深度为4.4 mm,灵敏度为105 dB,各项参数与理论值相接近,最后利用该系统对生物组织实现了二维和三维成像,验证了该系统的成像性能。2.为了解决SDOCT系统中纵向分辨率随深度...  (本文共117页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京航空航天大学
南京航空航天大学

谱域光学相干层析成像技术中信号和图像处理的研究

谱域OCT(Spectral Domain Optical Coherence Tomography,简称SD-OCT)利用生物组织后向散射光与参考光发生的低相干,来获得组织内部的层析结构,无需样品深度扫描,提高了OCT的成像速度,在生物医学成像技术中占重要地位。本文首先阐述了SD-OCT的理论基础,分析了多层生物组织的光学特性、SD-OCT的成像机理(即数学模型和图像函数)、干涉光谱信号的组成,并结合Lab VIEW平台,构建了谱域OCT的数据采集处理和二维灰度图像重构系统,成功得到了手指上皮组织、柑橘表皮组织的截面灰度图像。同时为提高SD-OCT系统的信噪比和图像质量,设计了系统标定、平均去噪、CCD(Charge-coupled Device)线性补偿算法,使得二维重构后的手指上皮组织的截面灰度图像的质量得到了明显的优化。分析了SD-OCT系统扫描多层生物组织成像时引入的电路噪声、扫描噪声和散斑噪声的特征,使用离散余弦变换...  (本文共68页) 本文目录 | 阅读全文>>

《量子电子学报》2019年06期
量子电子学报

基于改进非负矩阵分解的多组分气体光谱解混算法

从重叠情况严重的混合气体光谱中解析出单一纯光谱数据,一直是光谱解析的难点。为了得到理想的解混精度,采用改进的非负矩阵分解算法,引入光谱的相关性约束与平滑性约束,并给出优化的梯度下降...  (本文共7页) 阅读全文>>

《中国激光》2020年02期
中国激光

基于光谱分离的定量荧光共振能量转移检测

由于天然克服光谱串扰的能力以及高灵敏和无损伤的特性,基于光谱分离的荧光共振能量转移(FRET)定量检测(spFRET)方法被公认为是最有应用潜力的活细胞定量FRET检测技术。首先简要介绍FRET定...  (本文共13页) 阅读全文>>