应用于玉石结构分析的光学相干层析技术

本文首次尝试将光学相干层析方法的微观结构层析分辨能力应用于检测玉石结构进而分析其质地,阐述了光学相干层析图像中反映的玉石结构特征以及物理解释。实验中利用中心波长1310nm的宽带光源和傅立叶域光学延迟线实现了扫描速度1帧/秒、纵向分辨率15um、成像深度3mm的光学相干层析成像系统,根据翡翠样品在层析成像中的光学散射特性随深度变化梯度和在二维被测切面内的强弱分布,提出了评估翡翠透明度和净度特性的光学方法,同时OCT图像特征亦可直观显示古玉钙化沁色部分的光学特性差异。实验结果验证了OCT检测方法用于区分翡翠透光特性的可行性,显示了OCT成像在辨别古玉钙化沁色特征中的应用潜力。     

眼底OCT成像系统的研制

光学相干层析（OCT）成像技术是一种高分辨率生物成像手段,能非侵入、无接触地对活体内部的结构与生理功能进行检测。在生物医学领域,OCT主要还是应用在眼科学,主要是因为近红外光很容易穿透人体眼睛介质。本文利用中心波长为854nm的宽带弱相干光源SLD实现了光学相干层析成像系统在眼科中的应用。系统采用傅里叶域光学快扫描延迟线实现了快速扫描成像,成像深度为3mm。我们自行设计了一种用于眼底信号探测的眼科探头,包括：眼底OCT成像光路;眼底照明光路;眼底照相光路,获得了眼底黄斑和眼底视神经乳头的眼底照片以及OCT图像。     

光学相干层析医学图像处理及其应用

由于人工分析光学相干层析（OCT）图像费时费力、主观及可重复性差,因而快速、精确与客观地检测与量化生物特征标记是OCT医学图像研究与疾病诊断的关键。本文综述了光学相干层析（OCT）医学图像处理技术与应用的研究进展。介绍了OCT成像技术的特点及其主要应用,OCT图像处理的难点、基本问题及主要研究内容;讨论了对时域OCT和频域OCT图像降噪、图像分类与图像分割的重要方法及应用,并分析了各种方法的优缺点及研究发展方向。此外,介绍了偏振敏感光学相干层析（PS-OCT）在医学图像分析中的应用。文中讨论的应用对象涉及到视网膜、角膜、冠脉、前列腺、牙齿、食道、结肠、膀胱、皮肤、乳腺等组织,可为人们综合了解OCT图像处理及其应用现状提供丰富的信息。     

群相可控光学延迟线色散特性分析

分析了光学相干层析(OCT)成像系统的色散特性。分析表明,系统色散与振镜离焦量成正比关系,且在一倍焦距以内为负色散,在一倍焦距以外为正色散。设计了纵向分辨率为8 μm的OCT系统,测得振镜位于傅里叶透镜焦点外0.5 mm处时,系统产生的色散值约为77 fs²,实验结果与理论相符合。     

光学相干层析成像(OCT)系统调制技术的研究

介绍了光学相干层析成像 (OCT)技术的基本原理 ,重点研究了OCT系统的相位调制技术 ,利用自行设计和构建的OCT实验系统进行了有关的实验研究。     

眼轴长度测量方法及进展研究

为配合临床实现人工晶体屈光度数计算,以及为日常眼病预防提供依据,眼生物参数测量特别是眼轴长度测量逐渐被人们所重视。以眼轴长度为目标,论述了现有的眼轴长度测量方法,包括超声测量方法和光学测量方法。重点概述了光学部分相干原理,低相干原理和光学相干层析(OCT)技术在眼轴长度测量方面的研究进展,分别介绍了各方法及典型仪器的测量原理、测量精度及范围,论述了眼轴长度测量的发展方向。光学测量方法以其无损伤、快速、高精度等优点逐渐替代了超声测量方法,但对于晶体混浊眼还需依靠超声测量方法。     

谱域OCT成像系统在口腔组织检测中的应用

基于谱域光学相干层析术理论设计并搭建了一套便于集成化的光纤式谱域OCT系统,其纵向分辨率为7.3μm,横向分辨率为9.5μm,在空气中的成像深度为3.14 mm。该系统通过干涉光谱来获得样品的深度信息,实现数据的高速采集。利用该系统对口腔内唾液腺导管内壁的组织形态进行了研究,并将得到的OCT图像与相对应的病理切片图片进行了比较。实验结果表明,采用研制的系统可以获得腮腺导管内壁组织的层析结构。该项研究对临床医学上的口腔唾液腺疾病的无创检查和早期诊断具有指导意义。     

谱域OCT系统设计与实验研究

光学相干层析成像（Optical Coherence Tomography,OCT）是一种非侵入、非接触的新型光学成像技术,利用生物组织的后向散射光与参考光之间的弱相干实现结构成像,具有高灵敏度、高分辨率、成像速度快等特点。本文设计了一套基于LabVIEW软件平台下的谱域OCT成像系统,并对系统进行了测试与实验研究,验证了系统的可靠性与准确性。     

基于二维光学相干层析的多层薄膜结构无损定量评价

为了实现对多层薄膜结构厚度进行快速准确的测量和无损定量评价,研制了二维光学相干层析(Optical Coherence Tomography,OCT)系统,避免了传统一维OCT系统逐点扫描导致成像效率低下的问题。阐述了去除OCT共轭镜像理论,采用了五步相移干涉法,具体由压电驱动器驱动参考镜实现,做到了对OCT共轭镜像的去除,避免出现OCT图像的混叠。所研制的OCT系统具有极高的系统分辨率和较好的信噪比,可以实现对手机钢化玻璃薄膜内部四层结构厚度(钢化玻璃、静电胶层1、防爆贴膜和静电胶层2)进行准确测量。实验结果表明:自研制的系统可快速高精度地对多层薄膜结构厚度进行测量,可以推荐使用在多层薄膜的无损定量评价中。     

一种高速的光学相干层析成像系统

基于迈克尔逊干涉原理的光学相干层析成像技术(OCT)是近年来发展起来的一种新型的成像技术,其显著特点是具有高分辨率、非侵入性.传统的OCT系统通常采用点扫描方式获取二维图像,其速度较慢,限制了系统的实时探测.介绍了一种高速的光学层析成像系统,即以线扫描方式代替点扫描,这种方法可将扫描速度提高两个数量级,能实现在体实时探测,为OCT的高速扫描成像打下基础.     

用线性补偿算法和CCD响应补偿来提高频谱OCT图像质量

在频谱光学相干析成像(频谱OCT)系统中普遍使用的CCD采样的数据是波长的函数。CCD对不同波长的信号具有不同的响应,而且图像重建进行的傅里叶逆变换所需要的数据是波数的函数,忽略这两个问题对频谱OCT成像质量的影响比较大。基于以上分析,提出了响应度补偿法和波长数据-波数数据转换线性补偿法,并对样品进行了实验验证。实验结果表明,该方法能够将OCT图像的信噪比(SNR) 提高约30%,明显改善了图像质量。     

基于GRIN镜头的小型OCT探头的数值分析

利用光学软件GLAD的数值仿真技术设计了用于光学相干层析技术成像的基于梯度折射率(GRIN)镜头的小型化探头.首先,简述了梯度折射率镜头的基本特性,讨论了基于梯度折射率镜头的光学探头的设计方法;然后,对由单模光纤、玻璃棒隔片和梯度折射率镜头构成的探头模型进行了仿真.结果显示,利用GLAD的数值仿真技术为小型化探头的设计...     

基于多级维纳滤波的OCT图像除噪方法研究

为了实现光学相干层析成像（OCT）过程中采集信号的噪声去除,设计了基于维纳滤波和对比度增强的OCT图像处理方法。首先对OCT图像的噪声进行了分析,继而针对OCT信号的噪声干扰问题提出一种除噪算法,通过多尺度维纳滤波器对图像进行滤波处理,然后根据区域特性采用对比度增强方法提高图像对比度。实验结果表明：经该方法处理后图像的背景方差（BV）较原始图像降低了3-7倍,而且信噪比高,细节方差和背景方差之比（DV/BV）提高了3-6倍。该方法不仅有效去除了OCT图像的噪声,而且视觉效果良好,是一种有效的图像后处理方法。     

光学相干层析术无损检测血糖的测量效果评价

为改进现有光学相干层析术(OCT)无损检测血糖评价方法的不足,提出将OCT信号斜率相对变化量和相对标准误差相结合来评价测量结果,并同时得到血糖的理论测量精度。首先,分析了OCT系统共焦函数对测量结果的影响及OCT信号斜率相对误差的计算方法,然后,通过对3只新西兰白兔进行活体实验来评价OCT无损检测血糖的测量结果。在测量血糖引起的OCT信号斜率相对变化量的同时,对OCT信号斜率相对误差也进行了计算,从而获得血糖的理论测量精度。新西兰白兔活体实验表明,线性度较好的拟合区间下OCT信号斜率相对变化量和相对误差分别为(3.7%)/mmol和0.068,(3.4%)/mmol和0.026,(0.93%)/mmol和0.019,血糖理论测量精度分别为±3.7 mmol,±1.5 mmol和±4.1 mmol。OCT信号斜率的相对变化量和相对标准误差相结合的评价方法能更有效地提高血糖理论测量精度,而且拟合区间越大,血糖的测量精度越高。     

基于光学相干层析气冲印压技术研究角膜生物力学特性

结合频域光学相干断层层析术(SDOCT)以及空气脉冲印压技术(OCT气冲印压系统)研究了角膜的生物力学特性。采用热成型硅胶模拟角膜形态设计制作了8种不同硬度的角膜仿体,通过联接吊瓶和压力传感器控制并设定角膜仿体的前房压力。运用快速气脉冲作用于角膜,同时用OCT记录角膜整个动态形变过程,测得了角膜仿体形变参数——最大压陷深度(DA),并分析得到了反映角膜生物力学特性的硬度系数。结果显示:角膜仿体中央的实际厚度为(504.12±17.04)μm,不同硬度硅胶的角膜仿体的杨氏模量为90~1 400kPa,同一角膜仿体的杨氏模量值与模拟前房眼内压成正相关。同一眼内压下3次重复性实验表明OCT系统测量参数DA具有很高的重复性(ICC=0.992 6);不同观察者A和B的一致性实验表明,DA具有很好的一致性(差值均值为1.1μm)。不同眼压下所得仿体角膜的硬度系数与传统的拉伸实验测得的该仿体的杨氏模量具有明显的相关性(r=0.99,P0.001)。得到的测试结果表明,OCT气冲印压系统可以用来检测角膜生物力学特性,系统测量结果精确可靠。     

在CSOCT系统中抑制线性相移误差的校正算法

从理论上详细分析了经典相移算法对线性相移误差的敏感度,用频域和空域两种分析方法对定步长算法抑制线性相移误差的能力进行了分析。建立了含有线性相移误差复频域OCT空域分析法的仿真模型,并对测试样品进行了实验。实验结果表明,五帧相移算法对真实层析结构影响小,对镜像尾迹有完全的抑制作用,能够真正地实现100%的全量程的有效探测。     

单探测器偏振相干层析信号的傅里叶变换分析

研究了生物组织的双折射率、质地密度及层次结构等不同特性对单探测器偏振相干层析(PS-OCT)信号傅里叶频谱的影响。探讨了单探测器PS-OCT的成像理论,建立了多层组织模型。以该模型为样品模拟了它的单探测器偏振OCT信号,并分析了不同模型参数对信号傅立叶频谱的影响。以牛软骨、新鲜及干牛腱为样品,利用单探测器PS-OCT系统对它们进行A型扫描,并对获得的数据进行傅里叶变换。获得的傅里叶频谱显示,随着样品双折射率、背散射率、结构层次等特性的改变,频谱中的谱峰形状及所对应的频率也发生变化,结果证实了单探测器PS-OCT系统检测多种生物组织特性的能力。     

光学相干层析技术中横向扫描系统综述

光学相干层析技术(OCT)是一种迅速发展的非侵入式,高分辨力,实时,在体医学层析成像技术。为了使OCT系统更加紧凑,便于应用,作为OCT系统关键之一的横向扫描系统,越来越趋向于小型化,使其不仅能够探测人体体表信息,也能进入人体,实现内窥功能。主要由以下几种形式出现:(1)光纤谐振扫描;(2)微机电系统(MEMS);(3)微马达旋转扫描。文中通过比较各种方式的优劣,为OCT研究人员选择合适的方式应用于不同领域提供便捷,也为OCT横向扫描系统的发展奠定了坚实的基础。