Fiber-optic Fourier-domain common-path OCT

We experimentally and theoretically investigated the performance of a fiber-optic based Fourier-domain common-path optical coherence tomography （OCT）. The fiber-optic common-path OCT operated at the 840-nm center wavelength. The resolution of the system was 8.8 μm （in air） and the working depth using a bare fiber probe was approximately 1.5 mm. The signal-to-noise ratio （SNR） of the system was analyzed. OCT images obtained by the system were also presented.     

Advances in Doppler OCT

We review the principle and some recent applications of Doppler optical coherence tomography (OCT). The advances of the phase-resolved Doppler OCT method are described. Functional OCT algorithms which are based on an extension of the phase-resolved scheme are also introduced. Recent applications of Doppler OCT for quantification of flow, imaging of microvasculature and vocal fold vibration, and optical coherence elastography are briefly discussed.     

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.     

OCT技术在发育生物学中的应用

基于光学低相干反射测量而发展起来的光学相干层析技术（ Optica1 Coherence Tomography,OCT）是一种新型的成像技术，它可以对强散射介质如生物组织实施非侵入性的快速活体成像。与传统的组织切片相比,OTC可以大大减少对发育形态成像所需的时间、复杂程度及成本。非接触和非侵入式的成像方式有助于研究个体发育中由基因变异所引起的形态和功能变化，因而在发育生物学的研究当中有着广阔的应用前景。概述了OCT技术在发育生物学当中诸方面的应用情况。     

Iterative sparse reconstruction of spectral domain OCT signal

We propose and study an iterative sparse reconstruction for Fourier domain optical coherence tomography （FD OCT） image by solving a constrained optimization problem that minimizes L-1 norm. Our method takes the spectral shape of the OCT light source into consideration in the iterative image reconstruction procedure that allows deconvolution of the axial point spread function from the blurred image during reconstruction rather than after reconstruction. By minimizing the L-1 norm, the axial resolution and the signal to noise ratio of image can both be enhanced. The effectiveness of our method is validated using numerical simulation and experiment.     

基于双域滤波算法的OCT图像去噪

光学相干断层扫描(OCT)作为眼科疾病的重要诊断手段之一,具有巨大的发展潜力。OCT图像中含有大量的散斑噪声,会影响图像病理信息的检测和提取。提出一种去除OCT图像散斑噪声的方法,依据散斑噪声的乘性特性建立了乘性噪声模型。针对双域滤波中产生的伪吉布斯现象,引入各向异性扩散获得引导图像,代替了算法中的自身引导,减少了迭代次数。结果显示,所提方法提高了算法效率与图像质量,算法运行时间大幅度下降,图像峰值信噪比(PSNR)提高到36dB,结构相似性(SSIM)和边缘保持系数(EPI)分别达到0.8和0.7左右,有效抑制了OCT图像中的散斑噪声。     

三角形双层光路光学电流互感器传感头的研究

分析了四角形双层光路子光电流互感器（ＯＣＴ）传感头的位相差补偿原理及其存在的问题，进而提出了一种结构更为简洁，性能更加优越的光学电流互感器传感头方案；详细地介绍了这种结构的设计原理，方法，进一步论证了光的色散对于这种传感头造成的位相差是非差的非常小的，对测量影响可以忽略，因而该方案具有实用价值。     

小波变换对OCT图像的降噪处理

通过分析光学相干层析成像系统中的噪音源以及不同噪音对成像质量的影响,利用小波变换的方法,结合软阈值滤波对图像去噪,消除噪音对图像的干扰,处理后图像变得清晰了,图像质量得以改善,表明该方法能达到减小图像噪音的目的.     

OCT图像法测量折射率

基于光程匹配原理提出了一种用光学相干断层成像(OCT)系统获得的图像测量样品折射率的方法。通过分析光程匹配原理,给出用OCT图像法测量样品折射率的原理及过程。以玻璃载波片和黄瓜组织为样品进行实验。实验结果表明,用OCT图像法获得的载玻片和黄瓜组织的折射率测量值分别为1.499和1.353,与发表或已知的折射率结果相吻合,测试结果的随机误差可小于0.01。另外,使用OCT图像法通过短时间所采集的两幅图像可对横向扫描任意位置的折射率同时进行测量。该方法进一步简化了基于光程匹配原理的折射率测量法的过程,缩短了测量时间,是一种快速测量样品折射率的实用方法。     

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。     

Dispersion-based optical coherence tomography OCT measurement of mixture concentrations

We present a low-coherence technique for the measurement of concentrations in aqueous solutions. It is based on a second-order dispersion measurement using the phase of the Fourier transform of the interferogram term obtained with an unbalanced Michelson interferometer. We demonstrate this approach by concentration measurements of aqueous mixtures of NaCl and glucose solutions. Results show errors between a few percent for high concentrations, up to 31% for low concentrations. The application of such a technique in OCT might require ultrahigh depth resolution and/or other scattered photon rejection techniques.     

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.     

Forward imaging OCT endoscopic catheter based on MEMS lens scanning

This Letter reports a fully packaged microelectromechanical system (MEMS) endoscopic catheter for forward imaging optical coherence tomography (OCT). Two-dimensional optical scanning of Lissajous patterns was realized by the orthogonal movement of two commercial aspherical glass lenses laterally mounted on two resonating electrostatic MEMS microstages at low operating voltages. The MEMS lens scanner was integrated on a printed circuit board and packaged with an aluminum housing, a gradient index fiber collimator, and an objective lens. A home-built spectral-domain OCT system with 60 kHz A-line acquisition rate was combined with the endoscopic MEMS catheter. Three-dimensional images of 256×256×995 voxels were directly reconstructed by mapping the A-line datasets along the Lissajous patterns. The endoscopic catheter can provide a new direction for forward endoscopic OCT imaging.     

光学相干成像结合反射光谱技术对小鼠烫伤模型的评估

光学相干层析成像(OCT)和反射光谱技术用于精确地评估小鼠烫伤模型.在相同作用时间不同温度下,皮肤厚度呈线性增加;皮下肌肉组织拟合吸收系数和斜率呈V字型变化,在80℃时,处在最低处;在65～85℃时,光谱一次微商的波峰与波谷明显分离,85℃之后这种能力逐渐减弱;色坐标值中,红色数值在60～70℃和90～95℃两个温度之...     

基于光学相干层析成像技术的强散射介质光学特性测量

利用光学相干层析成像技术对强散射介质的光学特性进行了测量研究.通过理论模拟分析了镜面反射条件下散射系数及各向异性因子对外差效应因子的影响.提出镜面反射情况下利用广义惠更斯菲涅尔模型提取材料光学特性的算法.通过对不同浓度的IntralipidTM溶液的测量,获得了可靠的光学散射特性实验结果,并研究了散射系数与其浓度之间的...     

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.     

基于分数阶积分算法的OCT图像去噪研究

散斑存在于光学相干层析成像(OCT)信号中,不可避免地影响OCT图像质量。通过对OCT系统中的噪声源进行分析,提出了一种傅里叶域OCT图像散斑噪声降噪的分数阶积分算法。为了克服单纯主观视觉判别图像质量的局限性,均方误差、峰值信号噪声比和边缘保护系数被选为图像去噪评估标准。通过实验与中值滤波和维纳滤波方法进行比较,结果表明,该算法可以有效地保留OCT图像中的重要边缘细节信息,同时有效消除噪声,使图像细节清晰,提高图像质量。     

基于子谱分析的白光频域OCT

为了提高频域OCT系统轴向分辨率和信噪比,提出了一种采用白光光源的频域OCT系统,研究了所用的CCD相机的横向像素数、白光光源的光谱与系统轴向分辨率之间的关系,建立了一种基于子谱分析的白光频域OCT系统。通过选择所需的白光光源及其接收频段,既能保证最大探测深度和高轴向分辨率,又能提高信噪比。实验结果验证了所提出的光源的相干长度和系统及图像轴向分辨率测量方法,证明了白光频域OCT的可行性。     

基于小波分解金字塔的OCT图像特征提取算法

糖尿病性黄斑水肿(DME)是导致失明的主要原因之一,由专业的医生通过检查光学相干扫描(OCT)图像是主要的诊断方法,但这一过程不仅耗时而且容易误判,提出一种辅助诊断模型来区分DME和正常黄斑。对原始OCT图像进行降噪、展平、裁剪预处理,得到易于分类的病灶区图像,在小波分解金字塔模型的基础上用局部二值模式方法对原图和低频子图像提取纹理特征;与提取细节图像的灰度-梯度共生矩阵特征融合形成最终的全局特征,并对其进行降维;用weka平台的序列最小优化模型进行分类。在杜克大学数据集和临床数据集上的试验结果表明,算法在两个数据集上验证的准确率分别为95.7%、95.3%,灵敏性分别为95.3%、95.5%,特异度分别为96.0%、95.1%。因此,所提方法能有效对OCT图像分类,为临床上视网膜疾病辅助诊断提供技术支撑。