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光谱OCT的算法与系统研究

陈宇恒  
【摘要】:光学相干层析(Optical Coherence Tomography, OCT)是一种高分辨、非侵入性层析成像方法。普通的OCT得到的黑白图像仪反映样品散射光的强度差异,忽略了光源带宽范围的光谱信息。光谱OCT将OCT的功能从时域的单一成像拓展到光谱域信息的提取和分析,在样品反射、吸收的光谱测量,生物体内化学基团的探测,物质吸收、散射及扩散的测量等方面有着较为广阔的应用。 由OCT向光谱OCT实现功能拓展有两类实现方法:一是增加分光探测元件或者光谱探测元件,直接用硬件探测得到光谱;二是不改变OCT系统的硬件配置,通过编写软件模块对探测到的干涉信号作后期变换和处理来得到光谱信息。为了节省系统的硬件开销,本课题采取了第二种实现方法。 我们将干涉信号做快速傅立叶变换来提取光谱信息,提取后的光谱通过极大判定来获取最强光谱的波长位置。而傅立叶变换的窗口宽度是牵涉到空间分辨率和光谱分辨率权衡的重要参量。我们选取HLS颜色空间来共同显现光强信息和光谱信息,最后将HLS颜色空间转化为RGB颜色空间通过24位的彩色位图显示样品图像。 我们制备了标准薄膜来做反射测定及正确性验证,通过实验实例验证了傅立叶变换窗口宽度的变化对光谱分辨率的影响,计算了系统理想光谱分辨率与实际光谱分辨率。在生物体的实时光谱OCT检测中,我们选取的仍是普通OCT检测已经较为成熟的人体手指。 本文的结构如下:第一章是绪论,介绍OCT获得光谱域信息的两种主要方法,指明光谱OCT的优点,介绍国外光谱OCT主要的研究动态和发展趋势,指出本课题的意义和难点。第二章由OCT的理论基础向光谱OCT的理论基础衍生,介绍光谱OCT的基本原理。第三章是光谱OCT的系统实现部分。第四章是实验结果与分析。最后是全文的总结与展望。


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