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基于时域和频域的光学相干层析成像系统的研究

作　者: 邹恒
导　师: 朱永凯
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 光学相干层析 时域 频域 信号处理 扫描成像 图像处理
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 118次
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内容摘要


光学相干层析术(Optical Coherence Tomography,OCT)是上世纪90年代提出的一种新型成像技术,它具有非侵入特性、探测灵敏度高以及轴向分辨率高等特点,能对活体生物组织内部微结构进行扫描成像。目前,OCT技术的研究正沿着高空间分辨率、高信噪比、高灵敏度、快速扫描以及高清成像等方向发展。本文简要介绍了光学相干层析技术的发展、应用现状,国内外研究背景,在分析研究了光学相干层析技术的基本原理及系统结构基础上,构建了时域和频域两套OCT成像系统。时域光学相干层析系统基于放大自激辐射光源(Amplified Spontaneous Emission,ASE),系统纵向分辨率可达14μm,构建步进电机微位移平台实现三维扫描,设计光电探测器模块实现干涉信号采集。基于Visual C++软件编程实现了通过串口对步进电机运动的控制和用数据采集卡PCI9112采集干涉信号,针对ASE光源产生的旁瓣效应提出了一种基于信号幅值变换的算法实现旁瓣消除,并验证了该方法能准确识别区分主瓣和旁瓣,保留具有幅值变化特征效果的主瓣。最后实现了对样品的三维成像及图像去噪处理。频域光学相干层析系统基于超辐射发光二极管光源(Superluminescent Diode,SLD),设计并构建光学振镜扫描系统以及光谱信号分析系统。基于LabVIEW软件编程实现了数据采集卡DAQ2010输出信号驱动光学振镜光路扫描,同时通过USB接口对探测模块中线阵CCD接收的光谱信号进行采集显示,接着用Matlab对光谱信号进行分析研究,最后实现了样品成像。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-12
第一章 绪论  12-20
  1.1 课题研究的背景  12-13
  1.2 光学相干层析技术的发展  13-15
  1.3 光学相干层析技术的应用  15-17
    1.3.1 在眼科方面的应用  15-16
    1.3.2 在皮肤科方面的应用  16-17
    1.3.3 在心血管系统的应用  17
    1.3.4 在其他方面的应用  17
  1.4 课题研究的目的及意义  17-18
  1.5 本论文的研究内容和论文的安排  18-20
第二章 光学相干层析技术  20-29
  2.1 光学相干层析技术的原理  20-25
    2.1.1 低相干干涉  22-23
    2.1.2 光学外差探测  23-24
    2.1.3 共焦显微术  24-25
  2.2 OCT 扫描模块技术研究  25-28
    2.2.1 步进电机实现轴向扫描  26
    2.2.2 压电陶瓷实现轴向扫描  26
    2.2.3 光学延迟线实现轴向扫描  26-27
    2.2.4 光学振镜实现扫描  27-28
  2.3 本章总结  28-29
第三章 时域光学相干层析系统搭建分析与研究  29-47
  3.1 时域光学相干层析系统的结构分析  29
  3.2 时域光学相干层析系统的主要硬件模块  29-34
    3.2.1 光源模块  30
    3.2.2 耦合器模块  30-31
    3.2.3 光路扫描模块  31-33
    3.2.4 探测信号模块  33-34
  3.3 时域光学相干层析成像系统  34-41
    3.3.1 串口通讯控制  34
    3.3.2 扫描采集时序  34-36
    3.3.3 信号处理  36-39
    3.3.4 时域光学相干层析成像系统软件实现控制  39-41
  3.4 实验结论及优化处理  41-42
  3.5 图像处理与优化  42-46
    3.5.1 图像随机噪声  43-45
    3.5.2 时域相干层析样品成像图像处理  45-46
  3.6 本章总结  46-47
第四章 频域光学相干层析系统搭建分析与研究  47-66
  4.1 频域光学相干层析系统的结构分析  47-49
    4.1.1 频域OCT 基本原理  47-48
    4.1.2 频域OCT 系统结构  48-49
  4.2 频域光学相干层析系统的主要硬件模块  49-56
    4.2.1 光源模块  49-50
    4.2.2 耦合器模块  50-51
    4.2.3 光路扫描模块  51-53
    4.2.4 探测信号模块  53-56
  4.3 频域光学相干层析成像系统  56-62
    4.3.1 扫描采集时序  56
    4.3.2 频域干涉信号的信号处理  56-59
    4.3.3 频域光学相干层析成像系统软件控制  59-62
  4.4 实验结论及优化处理  62-64
  4.5 本章总结  64-66
第五章 总结与展望  66-68
  5.1 工作总结  66-67
  5.2 展望  67-68
参考文献  68-74
致谢  74-75
在学期间的研究成果及发表的学术论文  75

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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