[发明专利]光学相干层析成像系统色散补偿方法

说明书

一种光学相干层析成像系统色散补偿方法，通过将样品不同深度位置处的A‑line信号沿深度z方向做傅里叶变换得到干涉谱信号，以波数为自变量对干涉谱信号进行数值拟合得到不同深度处二阶色散系数。对不同深度处的二阶色散系数经过离散拉普拉斯算子处理得到的二阶微分值，体现被测样品不同层色散性质的差异度，通过提取差异度大于某个阈值的深度和该深度对应的色散系数，获得样品沿深度方向的分段位置。然后对分段后每一段的色散系数分别进行线性拟合可以得到样品所有深度的二阶色散补偿系数。本发明优点是可以自动分割出被测样品中具有不同色散性质的结构层，得到不同成像深度处的色散补偿系数，实现高精度全深度范围内的色散补偿。

技术领域

本发明涉及频域光学相干层析成像(Fourier Domain Optical CoherenceTomography，简称FD-OCT)技术，尤其是一种光学相干层析成像系统色散补偿方法。

背景技术

光学相干层析成像(OCT)通过探测样品背向散射光的强度来获取样品的结构信息，是一种高分辨、非侵入、可在体检测组织内部微观结构的光学断层成像技术。自1991年Huang等首次提出OCT概念，并对人眼视网膜及冠状动脉壁的显微结构进行成像以来，OCT一直是国内外生物医学成像和无损检测等领域的研究热点。OCT 以其高分辨率、快成像速度、无辐射损伤、光信息多元性，以及与现代医疗仪器兼容性好等优势，成为一种在医学检测领域具有重要应用前景的光学成像技术。

频域OCT技术通过对频域干涉谱信号的逆傅里叶变换(IFT)获得被测物体的层析图，相对传统时域OCT技术，无需深度方向的扫描，具有成像速度快和灵敏度高等优点，使得对生物组织的高分辨率实时在体成像成为可能。

OCT系统具有微米或亚微米量级的空间分辨率。理论上OCT系统的纵向分辨率由宽带光源的相干长度决定，光源的相干长度与其光谱带宽成反比。目前，高分辨率OCT系统采用的超宽光谱光源带宽达到100nm以上，这会导致色散效应加剧。色散会导致OCT相干信号的展宽与畸变，使系统实际分辨率小于理论值，因此色散补偿是实现高分辨率OCT技术的关键技术之一。目前色散补偿主要有物理补偿和算法补偿两种方式。

物理补偿的方法是在OCT系统中参考臂光路中添加色散补偿器件，实现参考臂与样品臂色散性质匹配(参见在先技术[1]，Hitzenberger,Christoph K.,et al. Dispersion effects in partial coherence interferometry:implications forintraocular ranging.Journal of Biomedical Optics 4.1(1999):144-152.)这种补偿方法适用于样品色散参数已知的情况，而且光路或者样品的改变都需要重新调整或者更换色散补偿器件。基于光栅的快速扫描延迟线技术(RSOD)是另外一种物理补偿方法，通过改变光栅的离焦量来调节参考光路的色散参数(参见在先技术[2]，Froehly,L.,et al. Dispersion compensation properties of grating-based temporal-correlationoptical coherence tomography systems.Optics Communications 282.7(2009):1488-1495.)。这种方法只能补偿二阶色散(群速度色散，GVD)和三阶色散(TOD)。上述的物理补偿方法需要增加额外的硬件，增加系统的复杂度和成本。