Resolution enhancement with improved range Doppler algorithm in high numerical aperture OCT

The improved range Doppler algorithm is proposed to abate the trade-off between resolutions and depth of focus in spectral domain optical coherence tomography.By considering the finite beam width and the shape of the wavefronts produced by the Gaussian beam,a physical diffraction model is presented to simulate the light propagation process in the sample.The two-dimensional processing of the spectrum data is decomposed into two one-dimensional processings of Stolt transform and matched filter.Experimental results show that image reconstruction can be achieved.The transverse and axial resolutions are both improved significantly,especially in the out-of-focus range,and the resolutions are almost equivalent throughout the entire region of interest.     

基于旋转扫描探头的OCT内窥成像系统设计*

为了同时获取样品的表面和深度信息,研究光学相干层析的成像原理,建立了基于光学相干层析技术的内窥系统,实现了旋转扫描成像,系统的工作波长为1 310 nm,工作带宽为80 nm.理论推导及计算机仿真得到了系统信噪比与干涉仪的分光比、反射率之间的关系并分析了理论分辨率和探测深度.提出外径为5 mm的内窥镜扫描探头,聚焦距离为12 mm,数值孔径NA为0.47,折射率分布常量A=0.218 7.利用微型电机驱动直角棱镜实现扫描,旋转速度为25 rpm,旋转一周得到640个采样点.采用多层盖玻片和洋葱表皮作为样品进行实验分析,得到了盖玻片和洋葱的图像,横向分辨率和纵向分辨率分别为10 μm和15 μm.结果表明,设计的光学相干层析内窥系统能够用于旋转扫描成像,获取更多的组织信息.     

自聚焦透镜的薄透镜等效系统

本文分析了自聚焦透镜的成象特性,提出了用薄透镜系统等效自聚焦透镜的方法,这种方法给用几何作图法和解析法求解物象关系带来了很大方便。     

具有光照强度不变性的显微细胞图像处理算法

显微图像受光源光照强度的影响很大,研究了不受光照强度影响的显微细胞图像的增强技术。对显微灰度图像,用Top Hat算法对细胞进行了突出;对于显微彩色图像,先由图像的RGB空间变换到IHS(Intensity,HueandSaturation)空间,然后,通过对分量提取细胞的颜色信息。实验表明,以上两种方法消除了光照强度变化对图像的影响。     

用频域法实现圆环形目标物的计数

研究了用频域法实现圆环形目标物计数的方法。对空域中含有圆环形目标物的二值图像，经傅里叶变换后在频域内进行滤波，再经傅里叶反变换后取一阈值进行处理，则对应于圆环形目标物即变为一个实心体，然后对实心体进行计数即可实现对圆环形目标物的计数。对该方法进行了数学描述，并分别用模拟图像和实际图像进行了实验。结果表明，该方法消除噪声的效果好，对部分封闭圆的检测同样有效，且可用于目标物有粘连的情况。该方法对圆环形目标物的尺寸相差不大的情况更为有效。     

基于蒙特卡罗模拟的超声辅助OCT成像研究

通过蒙特卡罗模拟方法研究了超声波提高OCT成像质量的机理,以宏观经典理论和微观量子理论分别阐述了光和超声的相互作用,建立了存在超声辅助时光在生物组织中传播的模型,模拟了有超声辅助和无超声辅助两种情况下生物组织多次散射光的分布.模拟结果表明,与光平行射入生物组织的超声波能够使OCT成像系统中的多次散射光降低80%,携带组织信息的单次散射光在组织返回光中所占比重增大为无超声辅助时的2倍,从而增大了OCT成像的探测深度及图像对比度.     

基于ARM技术的嵌入式OCT成像系统研究

分析了光谱光学相干层成像的基本原理,并基于ARM9内核的嵌入式微处理器S3C2443和当前主流嵌入式的WINCE实时多任务操作系统,提出了一套用于检测人体胃肠道病变的光谱光学相干层内窥成像系统的研制方案。从硬件和软件两个方面,详细介绍了系统的搭建过程,给出了整个系统框架图和软件运行流程图,并通过旋转扫描实验获得三层盖玻片的实物图,实验结果表明该嵌入式光学相干层成像系统是可行的。     

蒙特卡罗模拟重建组织的自体荧光光谱

分别以一个双层的正常胃肠壁模型(包括正常粘膜层和粘膜下层)和一个双层的癌变胃肠壁模型(包括癌变粘膜层和粘膜下层)为研究对象，通过蒙特卡罗模拟计算出每层组织产生的荧光，从而重建出正常和癌变组织的自体荧光光谱，并和实验结果进行了比较。理论重建的光谱和实验测得的光谱在整体形状上的一致性表明，蒙特卡罗方法能够精确地模拟组织中荧光的产生和传输过程，明确解释癌变导致的组织生荧团信息的变化，从而确定组织是否发生病变。     

数字式超声内窥成像系统(英文)

The development of a novel push-type ultrasonic endoscope is described in which probe rotation is accomplished by a small motor situated near the transducer. A digital FPGA-based ultrasound imaging system is implemented which uses coded excitation to increase the SNR and penetration depth, with probe rotation accomplished by a small motor situated near the transducer replacing the external motor and the long steel wire used in other ultrasonic endoscopes. The apparatus is tested continuously for 300 hours with no obvious problems. The coded excitation, digital quadrature demodulation imaging system can obtain ultrasonic images of higher quality and more information of the echo is preserved compared with the analog imaging system, because the analog digital conversion is moved to the first step of the signal processing.The digital imaging system possesses a higher SNR resulting in a sharp image. Locating the motor near the probe improves the consistency of rotational speed in comparison with external guide-wire rotation, and increases the image quality and life-span of these devices.     

根据稀疏基底选择抽样模型

在压缩传感技术应用中,根据稀疏基底选择抽样模型对重构结果影响很大。在傅里叶空间中,极坐标星形抽样和随机抽样的重构效果差异巨大,应用傅里叶光学理论对傅里叶空间的频谱分布进行分析,从理论上解释了原因,并且据此提出稀疏基底和抽样模型的匹配情况会影响重构效果。在小波空间中,进行了均匀抽样和随机抽样的对比重构实验,发现后者的重构效果更好,并确定了根据稀疏基底选择合适抽样模型的可行性,为实际应用中降低抽样率,提高重构效果提供了方法依据。