[发明专利]基于光学相干原理的成像技术中的位相恢复的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于光学相干原理的成像技术中的位相进行恢复的方法。

背景技术

光学相干层析成像技术(OCT)是一种非接触，无损伤的医用光学成像技术。通过对样品内部散射光的检测，OCT可以对生物样品内部的结构进行高分辨的成像，分辨率在微米量级。除了能够获得生物组织的结构信息，傅里叶域的多普勒OCT(FD-OCT)技术可以测量组织中的血液流动[1,2],这项技术对于人体内部以及生物组织中的血液循环系统的研究具有重要意义。

在多普勒FD-OCT中[3,4],被运动的血流散射出来的探测光会产生一个多普勒频率移动Δν,它正比于血流的流速V.这个频率移动会对探测到的FD-OCT光谱信号产生一个相移。经过快速傅里叶变换，变换结果是一个复函数F(z)，它包含振幅A(z)和位相Φ(z).利用公式(1)可以计算相邻两条竖直采样线之间的位相差,

从而得到多普勒频率移动其中T是相邻两条竖直采样线之间的时间间隔，N是用于平均的竖直采样线的条数。很遗憾，基于位相的多普勒FD-OCT成像技术有一个缺陷。测量到的位相值在数学上被限定在-π到+π的范围，这是反正切函数的主值。因此，多普勒FD-OCT的位相包含折叠和非连续部分。在多普勒FD-OCT中,位相折叠问题将最大可探测多普勒频率移动限定在Δν_max＝1/(2T)。

在光学干涉技术中，人们发展了不同的方法对折叠的位相进行恢复。大部分位相恢复方法是通过复杂算法在折叠的位相信息中寻找位相跳变，然后对相关的数据点加上一个2π整数倍的数值[6-8].这些方法很复杂，而且计算量也比较大。在FD-OCT中，通过将探测到的光谱进行分割，人们提出了一种合成波长法对折叠位相进行恢复[9]。但是，如果合成波长不够长，这个方法仍然会产生位相折叠。另外，分割光谱会降低FD-OCT的成像分辨率，这是人们不原意看到的。

在多普勒FD-OCT中,有效的位相恢复对于自动数据处理和实时显示至关重要。然而，到现在为止，在多普勒OCT领域，还没有关于位相折叠问题的深入研究报导。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种基于光学相干原理的成像的位相进行恢复方法。

为达到上述目的，本发明基于光学相干原理的成像的位相进行恢复方法，所述方法对位相折叠引起的信号误差进行消除，所述方法包括

获取样品内部的结构和位相；

利用得到的振幅和相位值，将每个图像点所对应的复数值的实部和虚部计算出来；

在竖直方向或水平方向上，设定边界处的相位值

在竖直方向或水平方向上，利用获得的复数值，将相邻两点之间的相位差计算出来；

在竖直方向或水平方向上，利用设定的初始位相以及计算出来的位相差利用迭代计算的方法，将实际的位相信号恢复出来。

进一步地，利用多普勒OCT的复数值进行，包括实部和虚部。

进一步地，设定边界条件处的初始相位值。

进一步地，相邻两点之间的相位差是利用多普勒信号的复数值的实部和虚部，利用反正切函数运算得到。

进一步地，相位恢复是在多普勒OCT图像的竖直方向进行的。

进一步地，在多普勒OCT图像的竖直方向上，相邻两点的物理距离应该足够小，以使得它们之间的相位差满足：

进一步地，光学相干原理的成像包括多普勒OCT成像、偏振光敏感的OCT成像、相位敏感的光学显微成像。

本发明基于光学相干原理的成像的位相进行恢复方法与现有技术具备如下有益效果：

本发明利用多普勒FD-OCT信号的复数值，通过计算竖直方向上相邻两点之间的位相差，真实的位相信息可以通过迭代计算恢复出来。这个算法也可应用于其他基于位相的光学干涉检测技术中。

附图说明

图1是多普勒FD-OCT位相示意图；

图2是在图1中位置P₁P_n处各点的相位值示意图；

图3是在复数坐标系S_rS_j中显示的多普勒FD-OCT的复数值分布，数据点为图1中所示血管上P₁和P_c之间的点；

图4是在多普勒FD-OCT位相图中的某条竖线上的相邻两点P_m和P_m-1；

图5是在复数坐标系中位相(对于点P_m)和(对于点P_m-1)的关系。