基于频域光学相干层析术的人体皮肤高分辨率光学断层成像研究

论文摘要

光学相干层析成像技术(Optical Coherence Tomography,OCT)是近些年快速发展的一种超高分辨率的实时生物组织成像技术。频域光学相干层析成像(FDOCT)作为OCT的一个重要分支,在快速成像方面取得了突破性进展,它的特点是无需纵向的扫描,信号灵敏度大幅度提高,动态范围大。本文首先阐述了OCT的发展历史以及其在各种领域的应用。其次介绍OCT的实验装置,深入研究了频域OCT的原理,并分析了频域OCT技术的各种评价参数。第三部分深入探讨了直流项、寄生像噪声以及色散造成的脉冲展宽的产生,并在理论和实验上消除上述三项噪声。第四部分设计了一些软件算法实现相位线性化、参数替换法、傅里叶逆变换等方法进行信号处理,校正了光谱仪的像素与干涉信号波长的关系,为计算深度信息的离散傅里叶变换提高了准确度。最后获得了盖玻片以及皮肤层析图像,获得了表皮、真皮层信号,并计算出盖玻片以及表皮的厚度或者折射率。

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摘要

Abstract

1 绪论

1.1 光学相干层析成像技术的发展历史

1.2 应用

1.3 光学相干层析成像技术的优点

1.4 本课题的研究意义和研究工作

2 OCT系统的原理及其数学模型

2.1 经典时域OCT

2.1.1 样品为反射镜的信号

2.1.2 样品为混浊介质的信号

2.2 频域OCT

2.3 频域OCT的发展

2.4 实验设备

2.4.1 光源

2.4.2 位移平台

2.4.3 步进电机

2.4.4 频谱仪

2.5 频谱仪的搭建

2.5.1 闪耀光栅

2.5.2 面阵CCD探测器

2.6 OCT的系统相关参数

2.6.1 测量范围

2.6.2 横向分辨率

2.6.3 纵向分辨率

2.6.4 动态范围和信噪比

2.6.5 成像速度

3 信号处理与图像重建

3.1 直流噪声的去除

3.1.1 平均法

3.1.2 遮挡光路法

3.1.3 相移法去直流项

3.2 复共轭模糊像的去除

3.2.1 移相法

3.2.2 扫频光源法

3.2.3 希尔伯特变换去复共轭像

3.2.4 多探测臂法

4 频谱仪标定

4.1 色散对频域OCT的影响

4.1.1 频域快速扫描延迟线补偿色散

4.1.2 色散评价函数法

4.2 波长与像素关系校正

4.2.1 多谱线光源标定法

4.2.2 相位线性化

4.3 CCD 响应度不均补偿

4.4 参数替换

4.5 深度坐标标定

5 实验结果及其分析

5.1 盖玻片实验

5.2 皮肤成像实验

结论

致谢

参考文献

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