[发明专利]一种光热光学相干层析成像方法及系统

说明书

本发明涉及一种光热光学相干层析成像方法及系统，通过在同一位置重复采集光谱信号，将经过傅里叶变换的光谱信号与参考调制信号进行互相关运算，通过用相同周期内的理想信号积分面积和所述光热信号采样面积求解平均幅值，将所述平均幅值乘上设定的光程差与平均幅值的比值，获得光程差；将获取的光程差进行归一化获得信号幅值比，根据信号幅值比进行光热成像，相对于现有技术，本发明可在特定深度范围内和复杂形貌条件实现清晰成像。

技术领域

本发明涉及光学成像领域，尤其是涉及一种光热光学相干层析成像方法及系统。

背景技术

光学相干层析扫描(OCT)是一种非接触式高分辨率、可进行三维成像的成像技术。由于它具有无创性、层析成像、高分辨率等优势，受到了越来越广泛的研究，近些年来，在眼科、生物组织检测等方面发挥着重要的作用。光热效应是指样品中的内源性或者外源性吸收剂将光能转化成热能导致样品内部的折射率变化和弹性膨胀，最终引起光程差的变化。光热成像可以将两者结合起来，利用OCT系统直接对组织内部光热效应进行内源性原位探测。通常，在OCT系统基础上，将调制的泵浦光与样品臂的焦点位置重叠，可以得到光热OCT(PT-OCT)系统。PT-OCT可以获取样品吸收系数分布且具有与OCT相同的纵向分辨率和层析能力；仅需对泵浦光和OCT的探测光束进行共轴，更换不同的光源时不需要改变其他核心部分，方便快捷。

现有技术在进行PT-OCT成像时，主要通过多普勒原理算法和相位差分方法进行信号的获取与处理，其中，多普勒原理算法是先分别求出两个一次线扫描的绝对分布，再利用其相位作差求得相位变化量。然而，该方法在散射信号较弱时，无法准确地求出绝对相位，容易导致弱信号区域成像缺失。相位差分方法是对相邻两个一次线扫描的光谱作差，再对其进行傅里叶变换后计算相位差，并取其相位差最大值作为光热信号。这种方法的好处是抑制弱信号区域相位随机导致噪声大的问题，缺点是相位变化较大时会有较大误差。

光热效应引起的相位变化时往往存在很大噪声，导致周期变化的相位差信号被淹没在大量的噪声中，影响成像效果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种清晰成像的光热光学相干层析成像方法及系统。

一种光热光学相干层析成像方法，其特征在于：

在同一位置重复采集光谱信号；其中，所述光谱信号为样品吸收泵浦光照射后发生光热效应而产生的具有变化光程差的散射光的光谱信号；

对光谱信号进行傅里叶变换处理，将处理后的光谱信号与参考调制信号f(t)＝sin(2πf₀t)进行互相关运算，获得光热信号；其中f₀为泵浦光调制频率，t为照射时间；利用相同周期内的理想信号积分面积和所述光热信号采样面积求解平均幅值，将所述平均幅值乘上设定的光程差与平均幅值的比值，获得光程差；

将获取的光程差进行归一化获得信号幅值比，根据信号幅值比进行光热成像。

现对于现有技术，本发明通过将进行傅里叶变换处理后的光谱信号与参考调制信号进行互相关运算，提取有效光热信号并抑制噪声，通过用相同周期内的理想信号积分面积和所述光热信号采样面积求解平均幅值，根据光程差与平均幅值的比例参数获得光程差；将获取的光程差进行归一化获得信号幅值比，根据信号幅值比进行光热成像，本发明提高了弱信号区域成像对比度，可在特定深度范围内和复杂形貌条件下实现清晰成像。

在本发明一个实施例中，在对光谱信号进行傅里叶变换处理步骤之前，还包括以下步骤：将采集到的光谱信号减去背景光信号后进行插值运算，其中，所述背景光信号为遮挡样品后采集到的光谱信号。通过将采集到的光谱信号减去背景光信号后进行插值运算，降低环境对样品光信号的干扰，提高光热成像效果。