[發明專利]一種提高掃頻光學相干層析成像分辨率方法

有效

• 申請號: 201710132621.9
• 申請日: 2017-03-07
• 公開（公告）號: CN106872407B
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 盧宇;李中梁;王向朝;南楠;陳艷;王瑄;潘柳華;宋思雨
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G01N21/45
• 分類號: G01N21/45;G01N21/01
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種提高掃頻光學相干層析成像分辨率方法，該方法需要通過實驗獲得一個標準k?clock信號，然后利用互相關運算計算出需要校正的k?clock信號的延時。由計算出的延時，將k?clock信號進行左右移動從而對其進行校正，并使用插值算法計算出移動后的k?clock信號的過零點坐標。再次使用插值算法在過零點坐標處對干涉信號進行插值，得到波數域等間隔的干涉信號。將此干涉信號與一個漢明窗函數相乘進行光譜整形，然后再對經過光譜整形后的干涉信號進行快速傅里葉變換，便可得到樣品反射率隨深度變化的一維曲線，即A?line圖像。

技術領域

本發明涉及掃頻光學相干層析成像(Swept source Optical CoherenceTomography，SS-OCT)。

背景技術

光學相干層析成像(Optical Coherence Tomography，OCT)是一種通過探測樣品背向散射光的強度來獲取樣品不同深度的結構信息的生物醫學光學成像技術，具有非侵入、高分辨率、可在體檢測生物組織內部微結構信息等特點。自1991年1991年，美國麻省理工學院的J.G.Fujimoto和D.Huang等人首先提出了此概念，并對視網膜和冠狀動脈進行了離體成像，目前已被廣泛應用于眼科、皮膚科、心血管等領域的臨床診斷和研究。

OCT可分為時域OCT(TD-OCT)和頻域OCT(FD-OCT)，而頻域OCT又可分為基于光譜儀的頻域OCT(SD-OCT)和基于掃頻光源的頻域OCT(SS-OCT)。在SS-OCT系統中，光源發出的光不是波數(k)域等間隔的，根據SD-OCT理論，樣品深度方向的空間信息與光波數是傅里葉變換對，因此必須對干涉信號在k域進行重采樣從而獲得在k域等間隔的干涉信號。目前大多數商用的掃頻光源都集成了波數域等間隔采樣時鐘信號(即k-clock)，理想情況下，利用該k-clock作為時鐘對干涉信號進行重采樣便能得到k域等間隔的干涉信號。然而，受限于掃頻光源的穩定性及同步觸發硬件的精度，以及受到外部器件和外界工作環境溫度、環境震動等干擾，在重采樣干涉信號時，k-clock的起始點很可能與干涉信號之間有一個不確定的延時，從而導致干涉信號沒有在k域嚴格等間隔采樣，造成系統分辨率下降。

目前市場上部分的商業掃頻光源自帶了可以調節k-clock延時的功能，如Santec公司HSL系列光源。但是這種延時校正功能是針對干涉信號在光纖和同軸電纜中傳播時間與k-clock在同軸電纜中傳播時間不一致設計的。使用者利用生產廠商提供的參考公式計算出兩者的時間差后，通過軟件設置k-clock延時時間進行校正。這種校正是一次性的，在設定好之后一般不再更改。因此沒有從根本上消除外界環境因素以及掃頻光源不穩定性等引起的k-clock時鐘不確定延時問題。針對k-clock與干涉信號之間不確定延時造成系統分辨率下降的問題，陳效杰等人(參見：陳效杰,白寶平,陳曉冬,等.一種提高掃頻光學相干層析成像分辨率的延時自動校正算法[J].中國激光,2015(12):123-130.)提出一種光源k-clock延時自動校正算法，該算法通過平均峰值法和平均半峰全寬法，對k-clock信號進行粗調、微調、精調最終得到使系統分辨率最高的k-clock起始點。這種方法在調節時需對k-clock進行濾波、Hilbert變換、CORDIC變換、解卷繞后，截取k-clock相位中的穩態成分進行相位等分，然后對k-clock信號進行逐步移動，每移動一步都需對干涉信號進行重采樣，這導致該算法效率低、耗時長，降低了算法的實用性。

發明內容

本發明的目的是為了克服上述在先技術的不足，提出一種提高掃頻光學相干層析成像分辨率方法。本發明的基本原理是通過校正光源自帶k-clock的延時，進而使干涉信號能更加準確的在k域等間隔點被重采樣，從而提高系統分辨率。本發明將待校正的k-clock信號和模板信號進行互相關運算，能夠快速得出需校正的k-clock信號的延時，從而進行校正。

本發明的技術解決方案如下：

一種提高SS-OCT系統成像分辨率方法，該方法的具體步驟如下：