宽场光学相干断层成像系统的三维显微成像

宽场相干断层成像技术（WFOCT）具有提高OCT系统的扫描速率和实现高分辨率的三维显微技术等优点,成为当前研究的热点。本文阐述了WFOCT的基本原理,利用八步移相法重建出玻璃物体微细结构的断层图像,研究了宽场OCT系统对玻璃材料的纵向分辨率和探测深度,其中探测深度可达3.3 mm。在获得多幅断层图像的基础上,利用VC6.0和OpenGL混合编程,采用移动立方体（MC）算法重建出玻璃物体微细结构的三维图像。实验结果表明,WFOCT系统不但能够在生物组织检测等医学方面得到应用,而且对反射率较高的物体能够完成三维形貌显微成像探测和深度探测。     

光学相干层析成像系统的实验研究

介绍了作者研究建立的光学相干层析（ＯＣＴ）成像系统,给出了利用该系统得以的实际生物样品光学相干层析图像,并对系统性能和结果作了分析,讨论了影响系统性能的一些因素及改进方法。     

相干场成像技术分辨率研究

根据光学传递函数的相关理论, 推导了相干场成像技术(又称傅里叶望远镜)的光学传递函数和点扩散函数, 给出了T型、O型两种发射镜阵列布局相干场成像系统的分辨率计算公式, 为分析相干场成像系统能实现的极限角分辨率提供了理论依据. 在此基础上研究了T型、O型两种发射镜阵列布局相干场成像系统的分辨率之间的关系. 关键词： 相干场成像 傅里叶望远镜 分辨率 光学传递函数     

基于δ声波场的生物组织光学断层成像研究

利用δ声波场和近红外光漫射理论实现生物组织的断层成像是一种新颖医学 成像方法. 通过构建一个δ声波场并作用到生物组织中，仅改变组织内作用点上的光学特性参数，并影响近红外光在组织中的传播特性而改变组织表面的光强分布. 利用组织表面光强改变量与作用点上组织光学参数改变量之间的内在关系，可以通过对δ声波场作用点上断层的扫描实现组织内部的断层成像. 该方法具有广泛的临床医学应用前景，为乳腺癌的早期检测提供一种有效方法. 关键词： 光学断层成像 δ声波场 漫射方程 生物组织     

部分相干光学成像系统的光学传递函数和像质评价准则

根据光学成像理论，建立了部分相干成像光学系统的光学传递函数。该函数与非相干成像光学系统传递函数相同，因而部分相干成像和非相干成像两者的光学系统波面像差公差标准也是相同的。这一点解释了显微镜光学系统的光学设计惯用法则：镜头像差公差标准的选择，并不因为采用成像照明方式的不同而有所差异。     

光学相干层析成像系统的蒙特卡罗模拟

将光学相干层析成像系统采样臂的光纤与聚焦系统和被测样品作为一个整体来模拟光学相干层析成像信号的形成机理.通过追迹采样光束中每一光子在聚焦系统和被测样品中的随机传输轨迹,来决定该光子对光学相干层析成像信号是否有贡献及贡献大小.对样品IntralipidTM的模拟结果与实验结果表明：1）高散射系数和弱前向散射是引起光学相干层析成像信号随测量深度增加迅速减弱的主要原因;2）对于确定的聚焦系统,光纤的数值孔径有一最佳取值范围.数值孔径太小,则光学相干层析成像信号很弱;数值孔径超出这一范围继续增大,光学相干层析成像信号变化很小.3）当光纤的光轴偏离聚焦系统的光轴h距离时,光学相干层析成像信号随h的增加而减弱.     

基于变分自编码器的眼科光学相干断层成像图像生成

提出了一种基于变分自编码器的眼科光学相干断层成像(OCT)图像生成方法,缓解了深度学习任务中数据不足的问题,有助于提高眼科疾病辅助诊断算法的性能.搭建了基于变分自编码器的OCT图像生成网络,并基于目前两个公开的视网膜OCT图像数据集,构建了老年性黄斑变性、糖尿病性黄斑水肿和正常三种类别的视网膜OCT图像样本数据集,并分...     

基于医用光子晶体光纤泵浦脉冲优选光学相干断层成像光源的研究

采用分步傅里叶方法模拟皮秒泵浦脉冲在正常色散医用光子晶体光纤中超连续谱的产生,研究泵浦脉冲中心波长、峰值功率、宽度和形状对超连续谱特性的影响,优选泵浦脉冲光源的参数用于光学相干断层成像,提高其纵向分辨率和成像质量.结果 表明:对于泵浦中心波长为1.06 μm、1.31 μm和1.55 μm的医用光子晶体光纤,在相同参数...     

基于分子间多量子相干的矢量场磁共振成像模拟

对基于分子间多量子相干的矢量场成像进行了系统的模拟研究. 模拟结果表明：这类成像能够对几十微米量级的异质结构进行成像,并较好地抑制来自均匀介质的信号. 即使不存在梯度磁场情况下,通过相位循环该方法亦可实现对异质结构的成像. 这将有助于开拓基于分子间多量子相干成像的应用领域,深化对其成像机制的理解.     

相干场成像技术接收镜精度对传递函数的影响

根据相干场成像技术(又称傅里叶望远镜)接收镜的特点, 研究了接收镜偏差对相干场成像技术光学传递函数的影响, 推导了光学传递函数与接收光路光程均方差的关系式. 该式表明相干场成像技术的光学传递函数是接收光路光程均方差与频差乘积的平方的负指数函数. 为确定接收系统精度提供了理论依据. 关键词： 相干场成像 傅里叶望远镜 误差 光学传递函数     

白光频域光学相干层析检测方法

针对频域光学相干层析系统成像过程中产生的图像噪声,提出了一种干涉光谱解耦的方法。该方法通过消除干涉光谱中的直流项和自相关项,实现对图像去噪。利用白光作为光源,对聚苯乙烯单层薄膜进行成像实验,得到薄膜的一维深度图像以及二维层析图像。由二维层析图像可以清晰的获取薄膜的内部微观结构及表面形貌信息。实验结果表明,该检测方法可有效消除薄膜的图像噪声,提高图像信噪比和对比度。     

光学相干层析信号的模拟分析与计算

对传统的模拟介质散射响应函数的蒙特卡罗算法的计算过程进行了改进，提出光子不可分割的假设，这样可以避免人为选定光子被吸收阈值的不确定性；同时采用双曲线法模拟入射高斯光束，解决了对表面为非平面介质的传输信号进行模拟的问题.通过对盖玻片（平面）与眼角膜（曲面）的光学相干层析探测信号及层析图的数值模拟，并与相应实验结果进行比较，证实了该方法与假设的可行性. 关键词： 光学相干层析 蒙特卡罗法模拟 散射     

Quadrature fringes wide-field optical coherence tomography and its applications to biological tissues

We propose and demonstrate quadrature fringes wide-field optical coherence tomography (QF WF OCT) to expand an optical Hilbert transformation to two-dimensions. This OCT simultaneously measures two quadrature interference images using a single InGaAs CCD camera to obtain en face OCT images. The axial and lateral resolutions are measured at 29 μm in air and 70 μm limited by a pixel size of camera using a superluminescent diode with a wavelength of 1.3 μm as the light source; the system sensitivity is determined to be −90 dB. The area of the en face OCT images is 4.0 mm × 4.0 mm (160 × 160  pixels). The OCT images are measured axially with steps of 10 μm. The en face OCT images of a in vivo human fingertip and a in situ rat brain are three-dimensionally measured up to the depth of about 3 mm with some degradations of a lateral resolution.     

从迈克耳孙干涉仪到光学相干层析术

介绍了迈克耳孙干涉仪在物理学发展史上的重要作用及生物医学成像技术的发展状况．从迈克耳孙干涉仪的发展过程出发,讨论了光学相干层析术的原理、特性及其在生物医学成像、物理学、材料科学中的应用,并将频谱光学相干层析术与傅里叶变换光谱术作了比较,最后讨论了它在教学上的意义．     

Spatial and temporal coherence effects in interference microscopy and full‐field optical coherence tomography

Low‐coherence optical microscopy or optical coherence microscopy uses light with short coherence length. The well‐known case is: “white‐light interferometry”, which became recently more known as: “optical coherence tomography”. However, when lenses and microscope objectives are used to create interferometric images, in what is known classically as “interference microscopy” or today as “full‐field optical coherence tomography” the spatial coherence starts to play a critical role. In this article the coherence effects in low‐coherence optical microscopy are reviewed. As this technology is becoming increasingly publicized due to its importance in three‐dimensional imaging, particularly of scattering biological media and optical metrology, the understanding of the fundamental physics behind it is essential. The interplay between longitudinal spatial coherence and temporal coherence and the effects associated with them are discussed in detail particularly when high numerical apertures are used. An important conclusion of this study is that a high‐contrast, high‐resolution system for imaging of multilayered samples is the one that uses narrowband illumination and high‐NA objectives with an index‐matching fluid. Such a system, when combined with frequency‐domain operation, can reveal nearly real‐time three‐dimensional images, and is thus competitive with confocal microscopy.     

The characteristics of three-dimensional skin imaging system by full-colored optical coherence tomography

In the present cosmetic market, the skin image obtained from a hand-held camera is two-dimensional (2-D). Due to insufficient penetration, only the skin surface can be detected, and thus phenomena in the dermis cannot be observed. To take the place of the conventional 2D camera, a new hand-held imaging system is proposed for three-dimensional (3-D) skin imaging. Featuring non-invasiveness, optical coherence tomography (OCT) has become one of the popular medical imaging techniques. The dermal images shown in OCT-related reports were mainly single-colored because of the use of a monotonic light source. With three original-colored beams applied in OCT, a full-colored image can be derived for dermatology. The penetration depth of the system ranges from 0.43 to 0.78 mm, sufficient for imaging of main tissues in the dermis. Colorful and non-invasive perspectives of deep dermal structure help to advance skin science, dermatology and cosmetology.     

Real-time monitoring of structural vibration using spectral-domain optical coherence tomography

We report in this paper the development of a spectral-domain optical coherence vibration tomography (OCVT) using a broadband CCD-based spectrometer and a short-coherence white light source. We demonstrate that both the vibration amplitude and frequency can be quantified, in the frequency range 0-250 Hz, with an axial resolution of 1 μm. Furthermore, the inner structure (layer thickness) of a vibrating sample can also be quantified simultaneously. The developed OCVT is non-contact and noninvasive in nature, thus is ideal for real time and in situ monitoring of low-frequency micro-vibrations that have critical impacts on many high-precision manufacturing and engineering processes.     

幅值和相位配准技术及其在光学相干层析血流成像中的应用

频域光学相干层析系统中扫描机构定位精度、 机械抖动及样品移动会造成A扫描信号幅值和相位发生波动, 影响生物组织成像质量. 利用最小灰度差匹配、Lorentzian曲线极值拟合和谱域光程差补偿等方法对A 扫描信号进行幅值配准. 通过对A扫描信号相位分布特征的匹配实现相位差检测与配准. 通过求已配准的A 扫描复信号之差, 消除静态组织对血流成像的影响. 进行了人眼扫描实验, 有效提取了视网膜三维血流图像. 实验结果表明, 提出的幅值及相位配准方法大大减小了系统扫描精度、人眼跳动等因素对生物组织在体成像质量的影响. 快速、精确的相位配准方法也可广泛应用在多普勒OCT、相位显微等与相位分辨有关的光学成像领域. 关键词： 频域光学相干层析 配准 血流成像 相位分布特征     

基于LabVIEW的光学相干层析成像控制系统

 为了实现对光学相干层析成像系统的实时自动监控,在光学相干层析成像技术的基础上以LabVIEW为开发平台,设计调试了一套生物组织光学特性测量的控制系统。该系统主要包括参考臂驱动程序模块和数据采集卡的数据采集程序模块,各模块既相互独立又有机地组成一个整体。使用该系统对不同浓度的Intralipid组织模拟液进行了测量,实验结果表明模拟液的散射系数可靠,而且系统具有开发周期短、成本低、维护简单、可移植性强等特点。