[發明專利]一種提高全場掃頻光學相干層析測量量程的系統及方法

有效

• 申請號: 202010940965.4
• 申請日: 2020-09-09
• 公開（公告）號: CN111829954B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 洪澤欽;白玉磊;董博;何昭水;謝勝利
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/41;G01N21/45
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 胡素莉

本發明公開了一種提高全場掃頻光學相干層析測量量程的系統，包括：激光掃頻光源，用于發出入射光；凸透鏡，用于將所述入射光調整成平行光；分光棱鏡，用于將所述入射光分成若干光束；載玻片，所述載玻片用作被測件；削光片，所述削光片用于減弱所述載玻片的反射光；光楔，所述光楔作為參考面；信號采集器，用于采集干涉光譜。通過降低采樣圖像的幀數實現欠采樣，并且本發明應用是在SS?OCT系統上，基于希爾伯特變換的相位求解算法，能夠有效解決欠采樣下導致的相位混亂問題，完成準確測量，進而提高掃頻光學相干層析測量系統的最大測量量程。

技術領域

本發明涉及掃頻光學相干層析技術領域，尤其涉及一種提高全場掃頻光學相干層析測量量程的裝置及方法。

背景技術

掃頻光學相干層析技術是現代光學測量中的高精度檢測技術，是當前檢測技術的重要發展方向之一，具有廣泛的發展前景，現國內外許多學者都致力于掃頻光學相干層析技術的研究。

而在掃頻光學相干層析測量過程中，系統的最大測量量程與最大的被測頻率成正比，根據奈奎斯特采樣定理，在對采樣信號進行重建時，需要滿足采樣頻率大于兩倍最大被測頻率，而采樣頻率的極限受系統采樣傳感器限制，因此系統的測量量程也具有最大范圍。

最直接有效的提高測量量程方法就是：在采樣頻率低于奈奎斯特采樣速率，即采樣頻率低于兩倍最大被測頻率時，并且在保證信號不失真、信息完整的情況下，完成圖像重建，進而提高測量系統的最大測量量程。

但欠采樣同樣會帶來新的問題：頻率混疊。此時，對干涉信號進行頻譜分析時會出現不同頻率混疊在一起，無法分解，進而無法精確得出各個頻率對應的相位信息。從而嚴重影響了測量的精度。

目前已有的提高掃頻光學相干層析測量系統的最大測量量程的方法主要有提高采樣傳感器的最大采樣頻率、壓縮感知等。前者是通過更換更好的硬件設備實現；后者是通過壓縮感知稀疏采樣后，實現在欠采樣下的譜估計，進而提高測量量程。該壓縮感知的方法是應用在SD-OCT中，是通過降低圖像的像素來實現欠采樣，并且該方法對于欠采樣下的相位混亂無法有效求解。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種提高全場掃頻光學相干層析測量量程的系統及方法，應用在掃頻光學相干層析(SS-OCT)系統上，通過降低采樣圖像的幀數實現欠采樣，解決欠采樣下導致的相位混亂問題，完成準確測量，進而提高掃頻光學相干層析測量系統的最大測量量程。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：一種全場掃頻光學相干層析測量系統，包括：激光掃頻光源，用于發出入射光；凸透鏡，用于將所述入射光調整成平行光；分光棱鏡，用于將所述入射光分成若干光束；載玻片，所述載玻片用作被測件；削光片，所述削光片用于減弱所述載玻片的反射光；光楔，所述光楔作為參考面；信號采集器，用于采集干涉光譜。

進一步的，所述激光掃頻光源的中心波長λ_c＝765nm，帶寬Δλ＝50nm，波長掃描范圍Δλ＝5.04×10⁵nm^-1，掃頻速度v為2nm/s，一個掃描周期t為25s。

進一步的，所述第一信號采集器和所述第二信號采集器均為CCD相機。

進一步的，所述方法包括如下步驟：

所述方法包括如下步驟：

第一步：由所述提高全場掃頻光學相干層析測量量程的系統進行所述干涉信號的欠采樣，得到兩組所述干涉信號的采樣數據；

第二步：隨機選取所述干涉信號的采樣數據中的條紋圖像上某一像素點時間序列光強，進行傅里葉變換，得到兩組時域干涉信號數據對應的頻譜圖；

第三步：分別對兩個頻譜圖中第一個干涉信號、第二個干涉信號的頻率信息進行計算，得到所述第一個干涉信號、所述第二個干涉信號準確的全場頻率圖；