[发明专利]一种基于光学相干断层扫描的生物组织轮廓成像方法

说明书

本发明涉及一种基于光学相干断层扫描的生物组织轮廓成像方法，包括以下步骤：步骤S1：采用OCT设备对生物组织区域进行扫描成像，获取生物组织区域光学干涉信号；步骤S2：采用小波包分解对光学干涉信号进行分解，对分解后的信号求解其能量特征，然后选取能量特征大的分量进行信号重构；步骤S3：根据重构后的信号来构建生物组织轮廓，对生物组织区域进行成像。本发明通过小波包能量分解重构信号，可有效去除噪声，提高影像分辨率。

技术领域

本发明涉及图像处理领域，特别是一种基于光学相干断层扫描的生物组织轮廓成像方法。

背景技术

光学相干断层扫描(Optical Coherence Tomography,OCT)技术也叫做光学相干层析技术，利用弱相干干涉原理，通过探测被测样品不同深度层的背向散射光，来获取被测样品背部微结构信息的一种高分辨率内部成像技术。通过对被测样品的扫描，可以实现被测样品的二维或者三维的结构的微米级分辨率的层析成像。由于普通OCT的光源通常为宽带光源，而在信号采集过程中，不可避免夹杂着大量的环境噪声和干扰等。小波包变换可以将频带部分多层次划分，对高频部分进一步分解，并能够根据信号特征，自适应地选择最佳小波基函数，选择相应的频带，使之与信号频谱相匹配，提高信号时频分辨率。之后对分解后的信号进行能量特征提取，选取能量特征高的分量进行重构，采用重构后的信号对生物组织内部轮廓进行二维成像，无需对其解剖观测即可实现对生物组织内部结构的成像。目前浅表面成像与表面成像无法直接观测到生物组织内部轮廓图，而超声回波扫描技术需要耦合剂才能进行工作，且成像分辨率低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于光学相干断层扫描的生物组织轮廓成像方法，通过小波包能量分解重构信号，可有效去除噪声，提高影像分辨率。

本发明采用以下方案实现：一种基于光学相干断层扫描的生物组织轮廓成像方法，包括以下步骤：

步骤S1：采用OCT设备对生物组织区域进行扫描成像，获取生物组织区域光学干涉信号；

步骤S2：采用小波包分解对光学干涉信号进行分解，对分解后的信号求解其能量特征，然后选取能量特征大的分量进行信号重构；

步骤S3：根据重构后的信号来构建生物组织轮廓，对生物组织区域下层组织轮廓进行成像。

进一步地，所述步骤S1的具体内容为：

在OCT系统中，光源经参考光路后被光谱仪采集到的信号为：

I_R(A)＝S_R(k)e^2ikr (1)

式中，S_R(k)为参考光的谱功率分布函数，e^2ikr为相位，2r为参考比的光程长度，k为波数且k＝2π/λ；而样品反射光表达为：

式中，S_S(k,z)为样品反射光的谱功率分布函数，n为样品反射率；r+nz为样品在深度z上对应的光程；

当参考光和反射光发生干涉后，被系统接受并转换成干涉光谱信号为：

式(3)为真实的干涉光谱信号，而实际采集到的信号即生物组织区域光学干涉信号为：

进一步地，所述步骤S2的具体内容为：

令所获取的光学信号为f(x)，而尺度函数和小波函数ψ(t)满足以下方程：

令μ₁(t)＝ψ(t)，将式(5)和(6)改写为：