[发明专利]一种基于非均匀傅里叶变换的干涉合成孔径显微方法

说明书

本发明公开了一种基于非均匀傅里叶变换的干涉合成孔径显微方法，包括：步骤1、光谱仪测得的干涉信号为波长空间的均匀采样结果，对该结果进行重采样使干涉信号从波长空间转换到波数空间，得到在波数空间均匀分布的干涉信号数据；步骤2、将步骤1得到的干涉信号数据，在x轴、y轴方向进行二维傅里叶变换转换到频域；步骤3、对步骤2所得频域的干涉信号进行匹配滤波；步骤4、将干涉信号滤波后的数据，进行三维方向的非均匀傅里叶逆变换转换到空间域；步骤5、对空间域所得结果进行图像增强，最终得到重构的图像结果。本发明在所有成像深度中都可以获得焦平面处的横向分辨率，提高了重构图像的质量。

技术领域

本发明涉及光学相干层析成像术(Optical Coherence Tomography,OCT)技术领域，特别是一种基于非均匀傅里叶变换的干涉合成孔径显微方法。

背景技术

光学相干层析术(Optical Coherence Tomography，OCT)是近年来快速发展的高分辨率实时层析成像技术。它采用低相干光源，通过样品光和参考光的干涉重构出生物组织内部的结构，以其非侵入式、高灵敏度等优点而在生物医学和材料科学等领域得到了广泛的应用。在二十多年的发展中，经历了从时域OCT成像过渡到频域OCT快速成像的阶段，时域OCT(Time Domain Optical Coherence Tomography，TDOCT)基于对干涉仪两臂光波场时间延迟差异的探测,通过参考镜的扫描来获得深度信号。与时域OCT相比，频域OCT(Spectral Domain Optical Coherence Tomography，SDOCT)基于对样品的后向散射光与迈克尔逊干涉仪中反射镜的反射光发生干涉后的信号的光谱探测，通过傅里叶变换来得到深度信号，无需进行纵向扫描，使其结构更加简单，成像速度也更快。与传统的经典时域OCT相比，频域OCT在灵敏度，成像速率，并行检测和信号处理上有很大优点。

随着OCT技术的发展与越来越多的频域OCT系统运用到临床诊断，这对系统的分辨率与成像深度等的核心参数有着越来越高的要求。而现有的频域OCT技术面临着一个阻碍这一成像技术进一步应用的矛盾：横向分辨率和成像深度的互相制约。要得到大的成像深度，通常会以降低横向分辨率的代价来使用较低数值孔径的物镜。而如果为了提高横向分辨率而采用高数值孔径的物镜，那么焦深就会变短。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于非均匀傅里叶变换的干涉合成孔径显微图像重构方法，以消除频域光学相干层析系统离焦区的图像模糊，达到在所有成像深度中都可以获得焦平面处的横向分辨率的效果。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于非均匀傅里叶变换的干涉合成孔径显微方法，包括以下几个步骤：

步骤1、光谱仪测得的干涉信号为波长空间的均匀采样结果，对该结果进行重采样使干涉信号从波长空间转换到波数空间，得到在波数空间均匀分布的干涉信号数据；

步骤2、将步骤1得到的干涉信号数据，在x轴、y轴方向进行二维傅里叶变换转换到频域；

步骤3、对步骤2所得频域的干涉信号进行匹配滤波；

步骤4、将干涉信号滤波后的数据，进行三维方向的非均匀傅里叶逆变换转换到空间域；

步骤5、对空间域所得结果进行图像增强，最终得到重构的图像结果。

进一步地，步骤1中所述在波数空间均匀分布的干涉信号数据，即样品的背向散射光和参考光的干涉信号数据，该干涉信号数据的数学模型表示为一个关于光束的横向位置r0和波数k的函数S(r0,k)：