[發明專利]基于GPU平臺的眼科頻域OCT系統和處理方法

有效

• 申請號: 201210513156.0
• 申請日: 2012-12-04
• 公開（公告）號: CN102934986A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 李躍杰;趙金城;徐秋晶;劉巧艷;王立偉
• 申請（專利權）人: 天津邁達醫學科技股份有限公司
• 主分類號: A61B3/14
• 分類號: A61B3/14
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

技術領域

本發明涉及一種眼科OCT系統。特別是涉及一種能夠解決眼科OCT系統實時成像問題的基于GPU平臺的眼科頻域OCT系統和處理方法

背景技術

光學相干層析成像技術（Optical?Coherence?Tomography，OCT）由于其具有高分辨率、高靈敏度、非接觸性、無損實時活體成像等優點，自上世紀90年代被成功應用于眼科疾病診斷領域之后得到了迅速發展，其技術也由時域OCT階段發展到頻域OCT階段；技術領域也由組織結構成像向組織功能成像發展；而應用領域也由眼科診斷領域擴展到心血管、皮膚、口腔、組織工程等領域。

隨著超高速CMOS線陣掃描相機的發展，頻域OCT光譜譜線轉換及線采樣率已經可以達到300k線/秒[7]，為臨床OCT系統實時成像提供了前提。目前影響商用眼科OCT系統實時成像和顯示的技術瓶頸是需要先將采樣數據進行頻譜域空間（λ空間）到波數空間（K空間）變換、插值變換和FFT變換，然后再將變換后的數據進行2D或3D成像。由于成像的數據量很大，特別是進行C模式掃描成像（如眼底視網膜en-face成像模式）時，需要先將獲得的3D圖像數據進行處理后，再將得到的數據成像。因此，如何提高數據處理速度進而達到臨床圖像實時處理及圖像實時顯示要求，是眼科OCT系統實現實時成像的關鍵。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種實現以低成本硬件配置實現儀器性能的大幅度提高，解決了眼科OCT系統實時成像問題的基于GPU平臺的眼科頻域OCT系統和處理方法。

本發明所采用的技術方案是：一種基于GPU平臺的眼科頻域OCT系統和處理方法。基于GPU平臺的眼科頻域OCT系統，包括：依次連接的SLD光源、光循環器、光纖分束器、第一偏振控制器和參考臂，所述的光循環器或光纖分束器還連接第二偏振控制器，第二偏振控制器又依次連接光譜儀、高速相機數據線、高速圖像采集卡和計算機，所述的光纖分束器還依次連接第三偏振控制器和與被測眼相連的樣品臂，所述的計算機分別連接樣品臂和圖像顯示單元，所述的計算機還連接GPU圖像處理器。

所述的計算機是通過PCIE總線連接GPU圖像處理器。

所述的參考臂包括有依次連接的第一準直鏡、參考臂光學組件和反射鏡，其中，所述的第一準直鏡的另一端連接第一偏振控制器。

所述的樣品臂包括有依次連接的第二準直鏡、3D掃描振鏡和眼部監測光學組件，其中，所述的第二準直鏡另一端連接第三偏振控制器，所述的眼部監測光學組件用于連接被測眼。

所述的光譜儀包括有依次連接的第三準直鏡、光柵、光譜儀透鏡組件和線陣相機，其中，所述的第三準直鏡還連接第二偏振控制器，所述的線陣相機連接高速相機數據線。

一種基于GPU平臺的眼科頻域OCT系統的處理方法，首先規定：FrameNumber代表幀數，要處理的數據塊的大小為FrameNumber個B-scan數據量，每個B-scan由batch個A-scan組成；假設一次處理n*batch個A-scan，即n個B-scan，則共需要處理FrameNumber/n次；采樣數據f(λ,y)是由光譜儀里的線陣相機采集到、并經計算機里的圖像采集卡進行A/D轉換后的數據，是波長的函數，其中橫坐標為波長λ，縱坐標為數值y；該方法包括如下步驟：

1）對采樣數據f(λ,y)進行λ空間到k空間轉換，求出k值和kes值，將采樣數據塊f(k,y)、k和kes存儲在計算機內存中，為結果數據reslut分配內存；

2）初始化設j為1，j代表第j次處理，假設每次處理n*batch個A-Scan；

3）第j次處理開始時，為n個B-Scan所包含的n*batch個A-Scan的k、kes和f_ij(k,y)分配device端顯存空間，將k、kes和f_ij(k,y)從host端內存拷貝到device端顯存；為device端計算過程中的中間變量分配顯存；i為第j次處理的第i個A-Scan的序數；

4）并行將n*batch個A-Scan的f_ij(k,y)進行數據類型轉換和去噪運算，得到f_ij′(k,y)；

5）并行將n*batch個A-Scan的f_ij′(k,y)進行三次樣條插值運算優化，通過迭代參量的預處理，將參與迭代運算的中間常量數組直接由內存導入迭代過程，經插值運算得到k空間等間隔化的值f_ij′(kes,y′)；