[發(fā)明專利]一種獲得光學(xué)相干層析大焦深圖像的處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111428250.1
• 申請日: 2021-11-29
• 公開（公告）號: CN113837947B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁艷梅;袁卓群;楊迪
• 申請（專利權(quán)）人: 南開大學(xué)
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;G06T5/50;G06T7/55;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 天津耀達(dá)律師事務(wù)所 12223
• 代理人: 侯力

本發(fā)明公開了一種獲得光學(xué)相干層析大焦深圖像的處理方法，主要包括構(gòu)建OCT en face圖像數(shù)據(jù)集、構(gòu)建OCT en face圖像超分辨模型以及基于構(gòu)建的OCT en face圖像超分辨模型實(shí)現(xiàn)OCT圖像數(shù)字重聚焦三個(gè)步驟。在圖像超分辨模型構(gòu)建中，通過深度學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)OCT en face高分辨圖像和低分辨圖像間的映射關(guān)系，獲得OCT三維圖像的數(shù)字重聚焦，實(shí)現(xiàn)OCT圖像焦深的拓展。本發(fā)明是一種適合OCT成像模式的數(shù)字重聚焦方式，可以快速提高OCT三維圖像中不同深度處的橫向分辨率，拓展焦深，可有效降低OCT圖像重聚焦的硬件開發(fā)難度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于圖像處理和成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種獲得光學(xué)相干層析大焦深圖像的處理方法。

背景技術(shù)

光學(xué)相干層析術(shù)(Optical coherence tomography, OCT)是一種非接觸、非侵入的成像技術(shù)。OCT的橫向分辨率由樣品聚焦光束的衍射限制光斑大小決定。作為一種三維成像技術(shù)，OCT的橫向分辨率越高，焦深就會越小。為了獲得大深度成像，在OCT系統(tǒng)開發(fā)中通常會在橫向分辨率和焦深方面進(jìn)行折中選擇。

如何在高分辨率的情況下，提高OCT圖像的焦深一直是一個(gè)難點(diǎn)。典型的硬件方法是使用二元相位空間濾波器或軸向透鏡來實(shí)現(xiàn)貝塞爾光束以拓展焦深。此外，2017年E. Bo等人利用多重孔徑合成來拓展焦深(Bo E, Luo Y, Chen S, Liu X, Wang N, Ge X, WangX, Chen S, Chen S, Li J, Liu L. Depth-of-focus extension in optical coherencetomography via multiple aperture synthesis. Optica. 2017, 4(7), 701-706.)。然而，硬件方法通常需要開發(fā)復(fù)雜的成像系統(tǒng)，穩(wěn)定性差。

與基于硬件的方法相比，數(shù)字信號處理方法提供了替代的和相對便宜的解決方案。例如，干涉合成孔徑顯微術(shù)(Interferometric synthetic aperture microscopy,ISAM) (Ralston T S, Marks D L, Carney P S, Boppart S A. Interferometricsynthetic aperture microscopy. Nature physics. 2007; 3(2), 129-134.) 可以在大深度范圍內(nèi)進(jìn)行高分辨成像，但在采集過程中需要保證絕對的相位穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的是解決如何在提高橫向分辨率的情況下獲得大焦深圖像的問題，提供一種獲得光學(xué)相干層析大焦深圖像的處理方法。

本發(fā)明方法首先建立不同離焦量下配準(zhǔn)的OCT en face低分辨圖像和高分辨圖像對所構(gòu)成的數(shù)據(jù)集，然后構(gòu)建OCT en face圖像超分辨模型，通過深度學(xué)習(xí)方法，學(xué)習(xí)OCTen face高分辨率圖像和低分辨率圖像間的映射關(guān)系，獲得OCT三維圖像的數(shù)字重聚焦，以便得到OCT圖像焦深拓展后的高分辨圖像即大焦深圖像。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種獲得光學(xué)相干層析大焦深圖像的處理方法，包括三個(gè)步驟：構(gòu)建光學(xué)相干層析（Optical Coherence Tomography, OCT）en face圖像數(shù)據(jù)集、構(gòu)建OCT en face圖像超分辨模型以及基于構(gòu)建的OCT en face圖像超分辨模型實(shí)現(xiàn)OCT圖像數(shù)字重聚焦三個(gè)步驟；

步驟1：構(gòu)建OCT en face圖像數(shù)據(jù)集；

所述OCT en face圖像數(shù)據(jù)集是指不同離焦量下配準(zhǔn)的OCT en face低分辨圖像和高分辨圖像對所構(gòu)成的數(shù)據(jù)集；具體構(gòu)建方法：

步驟1.1：把入射光束聚焦在樣品內(nèi)部，對所述樣品內(nèi)部的選定區(qū)域以等間隔方式采集OCT en face圖像序列；具體方法如下：