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OCT数据可视化中的若干关键问题研究

作　者: 英杰
导　师: 季梁
学　校: 清华大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 光相干层析(OCT) 数据可视化图像增强伪彩色颜色转移(Color Transfer)
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 175次
引　用: 1次
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内容摘要

光相干层析(Optical Coherence Tomography,OCT)是一种高分辨率的生物医学成像技术,具有分辨率高、生物损伤小、成像速度快、可层析成像等优点,在实验室研究和临床应用中都受到了广泛关注,已经成为一个研究热点。目前,有关OCT信号处理和图像处理的研究还比较少。本文首先对OCT总光强及干涉光强的组成和特点进行了分析和研究,并对OCT理论简化模型与实际情况的差异进行了讨论。从系统的角度出发,提出了一个OCT系统模型,对OCT信号的卷积特性和畸变原因进行了比较细致的论述。由于设备和原理等问题,OCT图像的视觉质量和噪声水平尚不理想,常用伪彩色作为一种处理手段。为了降低OCT数据的噪声水平,提高伪彩色图像的视觉效果,我们对目前普遍采用的数据可视化算法进行了改进。经过改进的图像生成算法主要包括以下几个步骤:去本底、去高频噪声、数据均衡化、颜色滤波等。这些算法对参数不敏感,不需要进行复杂的参数调节,而且运算量都比较小,经过优化后可以实时使用。颜色转移(Color transfer)是一种十分新颖独特的灰度图像染色技术。与传统的伪彩色染色方法不同,颜色转移可以充分的利用已有彩色图像的颜色信息,对另一幅内容相近的灰度图像进行染色,人为干预很少,色调更加“真实”。利用样板图(swatch),可以将人工交互手段结合到颜色转移过程中,便于对染色过程进行适度的指导和控制。作为对原始颜色转移算法的改进,本文提出了基于模式识别的颜色转移算法,极大的降低了计算的时间空间复杂度,较好地抑制了离散样本引起的染色错误和颜色噪声点,使得染色结果的色调更加准确、更加平滑。最后,我们将基于模式识别的颜色转移算法应用到OCT灰度图像的染色过程中;染色结果更加“真实”,视觉效果更好,而且保留了原始的干涉强度信息。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第1章引言  9-17
  1.1 OCT 技术简介  9-10
  1.2 主要研究方向  10-11
    1.2.1 医学成像  10
    1.2.2 高分辨及实时OCT  10
    1.2.3 特殊原理的OCT  10-11
    1.2.4 信号及图像处理  11
  1.3 OCT 的优缺点  11-13
    1.3.1 主要优点  11-12
    1.3.2 主要缺点  12-13
  1.4 图像增强及伪彩色方法  13-15
  1.5 论文的组织结构  15-17
第2章 OCT 信号分析  17-26
  2.1 OCT 信号的简化模型  17-20
    2.1.1 总光强  17-18
    2.1.2 干涉光强  18-20
  2.2 实际的OCT 信号  20-23
    2.2.1 样品的结构和多次散射  20
    2.2.2 光源的功率谱和波动  20-21
    2.2.3 OCT 噪声  21-22
    2.2.4 实际信号的例子  22-23
  2.3 OCT 的系统模型  23-26
    2.3.1 系统的非线性  23-24
    2.3.2 子系统分解  24-26
第3章 OCT 图像生成算法的改进  26-52
  3.1 现有的图像生成算法  26-28
  3.2 改进方案  28-31
  3.3 去本底  31-36
    3.3.1 基于本底图估计的方法  31-34
    3.3.2 频域方法  34-36
  3.4 去高频噪声  36-38
  3.5 均衡化  38-43
    3.5.1 现有量化算法的缺点  38-40
    3.5.2 解调数据的均衡化  40-41
    3.5.3 结果演示  41-43
  3.6 颜色滤波  43-47
    3.6.1 伪彩色方法  43-45
    3.6.2 颜色滤波  45-47
  3.7 新成像算法示例  47-49
  3.8 本章小结  49-52
第4章颜色转移的研究  52-72
  4.1 颜色转移简介  52-53
  4.2 WELSH 的颜色转移算法  53-55
  4.3 WELSH 的算法的缺点  55
  4.4 基于模式识别的颜色转移  55-65
    4.4.1 纹理特征  59-60
    4.4.2 样本剪辑  60-61
    4.4.3 k 近邻中值算法  61-62
    4.4.4 KD tree  62-63
    4.4.5 空域颜色滤波  63
    4.4.6 基于回归的颜色转移  63-65
  4.5 结果演示  65-70
    4.5.1 与Welsh 的方法的比较  65-67
    4.5.2 基于回归的颜色转移  67-68
    4.5.3 对航拍图像染色  68-69
    4.5.4 对OCT 图像染色  69-70
  4.6 本章小结  70-72
第5章结论  72-74
  5.1 总结  72
  5.2 展望  72-74
    5.2.1 OCT 的相关问题  72-73
    5.2.2 颜色转移的相关问题  73-74
参考文献  74-78
致谢  78
声明  78-79
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  79

OCT数据可视化中的若干关键问题研究

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