修正阈值的经验模态分解去噪算法研究

针对传统的经验模态分解(EMD)降噪方法容易丢失高频部分有用信号的不足,提出了一种修正阈值的EMD去噪方法。通过考察每个IMF的平滑度来判断其中噪声强度并以此修正用传统方法求得的阈值,再用修正的阈值对IMF进行阈值处理,实现对每个IMF的降噪,进而实现信号去噪的目的。在Matlab构造的超声信号的模型中分别添加3种不同强度的噪声模拟实际的噪声干扰,并进行去噪实验,结果表明修正阈值的EMD去噪方法对不同噪声环境下超声信号均有理想的去噪效果。     

基于经验模式分解的数字水印

提出了一种基于经验模式分解的灰度图像水印算法.目前比较流行的水印算法是基于小波变换,但由于小波变换本身的特点,决定了提取后的水印存在噪声,使其水印边缘不清晰.该文章运用经验模式分解算法嵌入水印,能够保证提取出的水印和被嵌入的水印一样清晰.     

光学相干层析成像技术的应用

介绍了光学相干层析成像技术在不同领域的应用,预言了未来的发展趋势。     

基于经验模分解的小波阈值滤波方法研究

信号的多分辨经验模分解方法可以解释为以信号极值特征尺度为度量的时空滤波过程。这种时空滤波器充 分保留了信号本身的非线性和非平稳特征,在信号的滤波和去噪中具有较大的优势。本文提出了一种基于经验模分解的小 波阈值滤波去噪方法,并和小波阈值去噪、多尺度EMD滤波效果相比较。实验结果表明了基于经验模分解的小波阈值去 噪具有广泛的适用性和独特的去除非平稳信号的有色噪声的优势。     

基于窗口经验模式分解的医学图像增强

提出了基于窗口经验模式分解(WEMD)的医学图像增强算法。用WEMD算法分解医学图像,能够自适应地提取图像的内涵模式函数(IMF)分量。利用IMF分量图像的直方图服从正态分布的特性,结合直方图匹配算法的增强能力处理前几个IMF分量,经处理的IMF分量中的高频细节信息得到增强。将处理后的IMF分量和剩余分量重构,获取增强的医学图像。实验表明,WEMD算法增强效果优于目前的图像增强算法。     

BP-ANN在光学相干层析图像分类中的应用

为了研究反向传播人工神经网络(BP-ANN,back-propagation artificial neural network)对光学相干层析(OCT)图像的分类能力以及用不同算法训练的网络之间的性能差异,设计了基于纹理特征分析的BP-ANN图像分类实验系统。针对不同图像集,系统可根据类内和类间分散度的比值自适应地筛选最具区分性的纹理特征组成特征向量,再利用以不同算法训练的BP-ANN进行分类。实验表明,BP-ANN在经过快速训练后可以有效分辨不同组织图像,而Levenberg-Mar-quardt(LM)算法则被认为是最为有效的训练算法。以LM算法训练的BP-ANN可以在1 s内以平均8次的迭代计算完成训练,对测试集的分类准确率可以达到93.0%。     

极点均值型经验模式分解及其去噪应用

使用经验模式分解（EMD）对信号进行去噪时,由于EMD 本身会产生模态混叠,往往很难将噪声完全分离。针对这一问题,提出了一种新型的极点均值型EMD 方法,并且给予固有模态函数（IMF）一个新的定义。首先,将相邻极点平均以求得均值包络,然后迭代相减进而获得IMF。最后用原始信号减去分离出的高频IMF 实现去噪。随机信号仿真以及激光雷达回波信号去噪实验表明,该方法与EMD 分解相比,可以更好地将噪声分离,有效地抑制模态混叠,更可以极大地减小均方误差。因此,极点均值型EMD 拥有很好前景。     

全光纤光学相干层析系统用于人造指纹的识别

目前商用指纹识别系统由于仅依赖于手指表面二 维图像的脊模式和细节特征进行识别,对人造 指纹有极大的安全漏洞。本文提出一种利用光学相干层析(OCT)技术识别 人造指纹的方法。在分析OCT系统原理及皮肤光学特性的基础上,使用研制的全光纤OCT系 统分别对 人体手指以及被商用指纹识别系统识别通过的人造指模进行成像,获得了二者的二维OCT图 像和对应的一 维信号,同时获得人造指模的三维OCT图像,通过对比分析二者深度方向 上的微结构信息 以及光学特性可以准确地识别出人造指模。实验结果表明,OCT技术不仅可以用于指纹的防 伪,有效地提高生物特征识别系统的安全性能,而且还具有用于指纹识别的潜力。     

三维谱域光学相干层析成像系统的研制

介绍了基于光纤迈克尔孙干涉仪的三维谱域光学相干层析(OCT)系统.系统探测器部分为自行研制的高速高分辨率光谱仪,其光谱分辨率高达0.05 nm,使OCT成像探测深度范围达3.4 mm.系统信噪比(SNR)测量值为51 dB,纵向分辨率8.5 μm.系统成像速率达10×103 line/s,通过二维扫描和三维重建,可达到2s采集一幅三维OCT图像的速度.借助三维相干层析成像技术,可以对眼底视网膜等生物组织进行更加直观和精确的显示.     

光子嫩肤热损伤的光学相干层析成像动态监控

提出了一种基于光学相干层析成像(PCT)的动态监控光子嫩肤热损伤的系统.利用OCT测试系统的非入侵性无损检测的技术特点进行实时测量光子嫩肤治疗过程中皮肤的光学参数,并根据所获得的光学参数变化量来反映热损伤程度.采用小鼠动物模型,并用不同剂量的激光照射小鼠背部皮肤,得到了皮肤组织的衰减系数将随着光剂量的增大而减小的关系.实验结果表明,衰减系数的变化量反映了热损伤的严重程度.     

光学相干层析成象技术基本原理

本文介绍了光学相干层析成象技术（ＯＣＴ），阐述了层析成象的基本原理，讨论了层析象的信息内容。     

Analyses and calculations of noise in optical coherence tomography systems

Significant progress has been made in the study of optical coherence tomography (OCT) - a non-invasive, high resolution, and in vivo diagnostic method for medical imaging applications. In this paper, the principles of noise analyses for OCT systems have been described. Comparisons are made of signal-to-noise ratios for both balanced and unbalanced detection schemes under the ideal no-stray light situation as well as the non-ideal situation where residual reflections and scatterings are presented. Numerical examples of noise calculation accompanied by detailed comparison of the main characteristics of both time-domain and frequency-domain OCT systems are also presented. It is shown that a larger dynamic range can be achieved for a Fourier-domain OCT system even under the circumstances of high-speed image acquisition. The main results presented in this paper should be useful for the development of high performance OCT systems.     

一种基于经验模态分解的信噪比盲估计新算法

为了增强未知样式信号的信噪比估计性能,提出了一种基于经验模态分解（EMD） 的信号信噪比估计新算法,通过固有模态函数（IMF）分量平均周期判断信号与噪声界限。 给出了经验模态分解估计法的工作原理和流程图,分析了经验模态分解估计法的性能。仿真 结果表明,与信号空间分解法一样,经验模态分解估计法能够实现盲信号信噪比估计,后者 估计均方误差比前者要小,在0 dB信噪比下均方误差不超过0.3 dB。     

基于多阶微分的相敏光学相干弹性成像

为了提高光学相干弹性成像(OCE)灵敏度,达到通 过测量微小形变实现生物组织弹性成像的目的,提 出了一种基于多阶微分放大的相敏OCE方法。本方法采用压电陶瓷(PZT)作为外部驱动激励源 , 以PZT谐振频率为驱动频率,通过提取相邻时刻微小位移改变引起的相位差,并对 其作微分放大从而 实现微小位移提取。通过对有内嵌物的琼脂模拟样品进行弹性成像,可将反射系数相近、弹 性模量相差较大 的不同样品进行区分。仿体实验说明,本文方法具有较高的高灵敏性,可用于实现弹性成像 。通过获得离体大 鼠肺部肿瘤组织的三维弹性图像和二维切面图像,实现了肿瘤的弹性成像。癌症组织实验结 果表明,本方 法在微小肿瘤病灶边缘诊断方面具有较高的实用价值,通过弹性图像中可以清晰地辨别出微 小肿瘤组织及周围正常组织。     

眼前节光学相干层析系统的设计及实验研究

基于低相干干涉原理及迈克尔逊干涉仪的光学相干层析(OCT)技术,利用中心波长为1310nm的宽带低相干光源(SLED)及傅里叶域快速扫描光学延迟线(RSOD),设计和研制了眼前节OCT系统和探头。系统成像深度大于9mm。对其扫描模式进行分析,矫正所获得的眼前节OCT图像。