[發(fā)明專利]一種基于非均勻傅里葉變換的干涉合成孔徑顯微方法

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• 申請日: 2016-11-18
• 公開（公告）號: CN108072614A
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高萬榮;張運旭;伍秀玭
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01N21/47
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 薛云燕

本發(fā)明公開了一種基于非均勻傅里葉變換的干涉合成孔徑顯微方法，包括：步驟1、光譜儀測得的干涉信號為波長空間的均勻采樣結(jié)果，對該結(jié)果進(jìn)行重采樣使干涉信號從波長空間轉(zhuǎn)換到波數(shù)空間，得到在波數(shù)空間均勻分布的干涉信號數(shù)據(jù)；步驟2、將步驟1得到的干涉信號數(shù)據(jù)，在x軸、y軸方向進(jìn)行二維傅里葉變換轉(zhuǎn)換到頻域；步驟3、對步驟2所得頻域的干涉信號進(jìn)行匹配濾波；步驟4、將干涉信號濾波后的數(shù)據(jù)，進(jìn)行三維方向的非均勻傅里葉逆變換轉(zhuǎn)換到空間域；步驟5、對空間域所得結(jié)果進(jìn)行圖像增強，最終得到重構(gòu)的圖像結(jié)果。本發(fā)明在所有成像深度中都可以獲得焦平面處的橫向分辨率，提高了重構(gòu)圖像的質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)相干層析成像術(shù)(Optical Coherence Tomography,OCT)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于非均勻傅里葉變換的干涉合成孔徑顯微方法。

背景技術(shù)

光學(xué)相干層析術(shù)(Optical Coherence Tomography，OCT)是近年來快速發(fā)展的高分辨率實時層析成像技術(shù)。它采用低相干光源，通過樣品光和參考光的干涉重構(gòu)出生物組織內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，以其非侵入式、高靈敏度等優(yōu)點而在生物醫(yī)學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在二十多年的發(fā)展中，經(jīng)歷了從時域OCT成像過渡到頻域OCT快速成像的階段，時域OCT(Time Domain Optical Coherence Tomography，TDOCT)基于對干涉儀兩臂光波場時間延遲差異的探測,通過參考鏡的掃描來獲得深度信號。與時域OCT相比，頻域OCT(Spectral Domain Optical Coherence Tomography，SDOCT)基于對樣品的后向散射光與邁克爾遜干涉儀中反射鏡的反射光發(fā)生干涉后的信號的光譜探測，通過傅里葉變換來得到深度信號，無需進(jìn)行縱向掃描，使其結(jié)構(gòu)更加簡單，成像速度也更快。與傳統(tǒng)的經(jīng)典時域OCT相比，頻域OCT在靈敏度，成像速率，并行檢測和信號處理上有很大優(yōu)點。

隨著OCT技術(shù)的發(fā)展與越來越多的頻域OCT系統(tǒng)運用到臨床診斷，這對系統(tǒng)的分辨率與成像深度等的核心參數(shù)有著越來越高的要求。而現(xiàn)有的頻域OCT技術(shù)面臨著一個阻礙這一成像技術(shù)進(jìn)一步應(yīng)用的矛盾：橫向分辨率和成像深度的互相制約。要得到大的成像深度，通常會以降低橫向分辨率的代價來使用較低數(shù)值孔徑的物鏡。而如果為了提高橫向分辨率而采用高數(shù)值孔徑的物鏡，那么焦深就會變短。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于非均勻傅里葉變換的干涉合成孔徑顯微圖像重構(gòu)方法，以消除頻域光學(xué)相干層析系統(tǒng)離焦區(qū)的圖像模糊，達(dá)到在所有成像深度中都可以獲得焦平面處的橫向分辨率的效果。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種基于非均勻傅里葉變換的干涉合成孔徑顯微方法，包括以下幾個步驟：

步驟1、光譜儀測得的干涉信號為波長空間的均勻采樣結(jié)果，對該結(jié)果進(jìn)行重采樣使干涉信號從波長空間轉(zhuǎn)換到波數(shù)空間，得到在波數(shù)空間均勻分布的干涉信號數(shù)據(jù)；

步驟2、將步驟1得到的干涉信號數(shù)據(jù)，在x軸、y軸方向進(jìn)行二維傅里葉變換轉(zhuǎn)換到頻域；

步驟3、對步驟2所得頻域的干涉信號進(jìn)行匹配濾波；

步驟4、將干涉信號濾波后的數(shù)據(jù)，進(jìn)行三維方向的非均勻傅里葉逆變換轉(zhuǎn)換到空間域；

步驟5、對空間域所得結(jié)果進(jìn)行圖像增強，最終得到重構(gòu)的圖像結(jié)果。

進(jìn)一步地，步驟1中所述在波數(shù)空間均勻分布的干涉信號數(shù)據(jù)，即樣品的背向散射光和參考光的干涉信號數(shù)據(jù)，該干涉信號數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)模型表示為一個關(guān)于光束的橫向位置r0和波數(shù)k的函數(shù)S(r0,k)：