[发明专利]一种提高扫频光学相干层析成像分辨率方法

说明书

一种提高扫频光学相干层析成像分辨率方法，该方法需要通过实验获得一个标准k‑clock信号，然后利用互相关运算计算出需要校正的k‑clock信号的延时。由计算出的延时，将k‑clock信号进行左右移动从而对其进行校正，并使用插值算法计算出移动后的k‑clock信号的过零点坐标。再次使用插值算法在过零点坐标处对干涉信号进行插值，得到波数域等间隔的干涉信号。将此干涉信号与一个汉明窗函数相乘进行光谱整形，然后再对经过光谱整形后的干涉信号进行快速傅里叶变换，便可得到样品反射率随深度变化的一维曲线，即A‑line图像。

技术领域

本发明涉及扫频光学相干层析成像(Swept source Optical CoherenceTomography，SS-OCT)。

背景技术

光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography，OCT)是一种通过探测样品背向散射光的强度来获取样品不同深度的结构信息的生物医学光学成像技术，具有非侵入、高分辨率、可在体检测生物组织内部微结构信息等特点。自1991年1991年，美国麻省理工学院的J.G.Fujimoto和D.Huang等人首先提出了此概念，并对视网膜和冠状动脉进行了离体成像，目前已被广泛应用于眼科、皮肤科、心血管等领域的临床诊断和研究。

OCT可分为时域OCT(TD-OCT)和频域OCT(FD-OCT)，而频域OCT又可分为基于光谱仪的频域OCT(SD-OCT)和基于扫频光源的频域OCT(SS-OCT)。在SS-OCT系统中，光源发出的光不是波数(k)域等间隔的，根据SD-OCT理论，样品深度方向的空间信息与光波数是傅里叶变换对，因此必须对干涉信号在k域进行重采样从而获得在k域等间隔的干涉信号。目前大多数商用的扫频光源都集成了波数域等间隔采样时钟信号(即k-clock)，理想情况下，利用该k-clock作为时钟对干涉信号进行重采样便能得到k域等间隔的干涉信号。然而，受限于扫频光源的稳定性及同步触发硬件的精度，以及受到外部器件和外界工作环境温度、环境震动等干扰，在重采样干涉信号时，k-clock的起始点很可能与干涉信号之间有一个不确定的延时，从而导致干涉信号没有在k域严格等间隔采样，造成系统分辨率下降。

目前市场上部分的商业扫频光源自带了可以调节k-clock延时的功能，如Santec公司HSL系列光源。但是这种延时校正功能是针对干涉信号在光纤和同轴电缆中传播时间与k-clock在同轴电缆中传播时间不一致设计的。使用者利用生产厂商提供的参考公式计算出两者的时间差后，通过软件设置k-clock延时时间进行校正。这种校正是一次性的，在设定好之后一般不再更改。因此没有从根本上消除外界环境因素以及扫频光源不稳定性等引起的k-clock时钟不确定延时问题。针对k-clock与干涉信号之间不确定延时造成系统分辨率下降的问题，陈效杰等人(参见：陈效杰,白宝平,陈晓冬,等.一种提高扫频光学相干层析成像分辨率的延时自动校正算法[J].中国激光,2015(12):123-130.)提出一种光源k-clock延时自动校正算法，该算法通过平均峰值法和平均半峰全宽法，对k-clock信号进行粗调、微调、精调最终得到使系统分辨率最高的k-clock起始点。这种方法在调节时需对k-clock进行滤波、Hilbert变换、CORDIC变换、解卷绕后，截取k-clock相位中的稳态成分进行相位等分，然后对k-clock信号进行逐步移动，每移动一步都需对干涉信号进行重采样，这导致该算法效率低、耗时长，降低了算法的实用性。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述在先技术的不足，提出一种提高扫频光学相干层析成像分辨率方法。本发明的基本原理是通过校正光源自带k-clock的延时，进而使干涉信号能更加准确的在k域等间隔点被重采样，从而提高系统分辨率。本发明将待校正的k-clock信号和模板信号进行互相关运算，能够快速得出需校正的k-clock信号的延时，从而进行校正。

本发明的技术解决方案如下：

一种提高SS-OCT系统成像分辨率方法，该方法的具体步骤如下：