[发明专利]一种光相干层析成像系统图像运动伪差校正算法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光相干层析成像系统。特别是涉及一种光相干层析成像系统图像运动伪差校正算法。

背景技术

光相干层析成像(Optical Coherence Tomography，OCT)技术可以对组织的内部结构和形态进行二维和三维可视化。具有高分辨率、高灵敏度、活体、实时、非侵入、横向分辨率和纵向分辨率相互独立等优点。自从OCT出现，它已经成了眼科疾病诊断和研究的一种标准工具。频域OCT的出现极大的提高了成像的灵敏度和扫描速度，使OCT系统实时成像成为可能。

在获取眼底图像时，由于人眼的飘逸、眨眼、扫视以及头部等不自主运动，导致在一些超高速的OCT系统中产生运动伪差。运动伪差产生图像畸变会使数据丧失连续性，三维重建出的三维图像将会丢失一些组织的结构信息，使得视网膜的生理结构不能得到真实的反应，实时成像过程中由于OCT系统的高度敏感性，甚至会导致成像的失败，从而导致一些眼科疾病的误诊。所以图像运动伪差的校正在OCT技术中占据相当重要的地位，已经成为了相关领域的研究热点。近年来有一些研究小组做了相关的研究。

一般可以通过提高图像的扫描速度来降低运动伪差，而运动伪差在很大程度上取决于受试者，在采集数据时，随着扫描时间的增加运动伪差也会增大。在理想状态下，即非常快的体数据获取速度(小于100ms)时会达到无运动伪差的模式。但是这种情况在目前的眼科OCT设备是不可能实现，除非减少体数据中A扫描的数量，而减少A扫描的数量，则会严重的限制眼底图像的细节，3D视网膜数据的获取和横向的抽样密度之间相互制约。在扫描时可以像其他眼科成像设备一样固定下巴和前额减少头部运动，从而降低轴向的运动伪差。使受试者凝视一个固定目标也可降低成像过程中的运动伪差。但是，这些方法都不能完全的消除运动伪差，所以在OCT成像过程中运动伪差的校正是非常必须的。

OCT工作原理，其主要由一个光纤式迈克尔逊干涉仪组成。光源一般选用低相干光源或飞秒激光光源，指示光源作为初始的聚焦和准直光源。光源发出的低相干光先经过一个2×1的光纤耦合器，再进入2×2的光纤耦合器后，被均匀地分成两束，分别照射在样品臂的样品和参考臂上装的反光镜上。参考臂上的反光镜反射回来的参考光和样品臂上被样品背景反射回来的信号光之间形成一定的光程，而参考臂上的参考镜可以轴向移动，以调整两者之间的光程差，只有当其光程差处在光源的一个相干长度范围内时，这两束光才会产生相干信号，而这种相干信号带有一定的组织背景信号。因此，只有在探测光束的焦点处返回的光束才有最强的干涉信号。这种干涉信号被光电探测部分接收，再经过信号放大、滤波、信号采集与处理，最后在计算机上呈现清晰的图像。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够更加真实的反应眼底视网膜的生理结构的光相干层析成像系统图像运动伪差校正算法。

本发明所采用的技术方案是：一种光相干层析成像系统图像运动伪差校正算法，包括如下步骤：

1)原始数据的获取：

2)对OCT系统采集的原始数据进行预处理形成结构图像，对图像进行灰度化，将灰度化后的图像进行滤波预处理；

3)对X方向的运动伪差进行校正；

4)对Y方向的运动伪差进行校正；

5)对小幅度旋转引起的运动伪差进行校正；

6)再用归一化互相关算法对X方向和Y方向进行第二次对齐；

7)在保持X方向和Y方向分别对齐的状态下，将图像恢复到原未拉平的形状；

8)进行3D可视化处理。

步骤3)所述的对X方向的运动伪差进行校正是，首先求取每一帧图像的质量重心，以第二帧图像的质量重心为中心点画出一个像素为m×n大小的区域作为模板，以第一帧图像为目标图像，用归一化互相关算法对第二帧图像进行模板匹配校正，依次类推，每帧图像都以前一帧图像为目标图像进行匹配校正，将X方向对齐，从而使体数据集的整个X方向对齐，其中，m、n分别是模板的列数和行数。