谱域oct系统性能优化的关键技术研究

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1、中图分类号：TN247论文编号：102870318-SX020学科分类号：080402硕士学位论文谱域OCT系统性能优化的关键技术研究研究生姓名张许雅学科、专业测试计量技术及仪器研究方向光电检测技术指导教师朱永凯副教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一八年一月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonperformanceoptimizationofspectra

2、ldomainOCTAThesisinMeasurementTechnologyandInstrumentsByZhangXuyaAdvisedbyAssociateprofessorZhuYongkaiSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或

3、撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)南京航空航天大学硕士学位论文摘要谱域光学相干层析（SpectralDomainOpticalCoherenceTomography,SD-OCT）技术是一种高分辨率、非接触式光学成像技术，在生命科学、无损检测等众多领域中发挥着重要作用。本课题对SD-OCT系统进行了研制，并

4、围绕其成像质量的提高展开了研究，具体的研究内容如下：(1)选择了合适的光源、耦合器、光栅等器件，基于光纤型迈克尔逊干涉仪搭建了一套完整的SD-OCT成像系统，能够实时对生物组织进行成像。(2)为了提高系统的分辨率，分析了系统中光学透镜的参数对分辨率的影响，并基于Zemax对样品臂中的场镜和光谱仪中的聚焦透镜进行了设计和优化，提高了系统的成像质量，为透镜的加工提供了理论依据。(3)分析了SD-OCT成像系统中噪声的种类及其来源，设计了一种基于改进小波变换的干涉信号去噪算法。对传统小波变换中阈值函数和阈值的选取进行了改进。所设计的改

5、进阈值函数能够在保留有用信号的同时去除噪声，克服了软、硬阈值函数的缺点；所设计的改进阈值选取方法符合噪声小波系数的变化规律，能够在去除噪声的同时最大可能地保留有用干涉信号。该算法能够对系统采集到的干涉光谱信号进行实时去噪处理，从而提高了SD-OCT系统的信噪比和成像质量。(4)利用搭建好的SD-OCT成像系统对柑橘内表皮和手指关节处进行了层析成像，为了去除图像中的散斑噪声，设计了一种基于图像块和矩阵降秩的散斑噪声抑制算法，能够在不牺牲图像清晰度、对比度的前提下很好地滤除散斑噪声。并将该算法与常用的SD-OCT散斑噪声抑制算法进行

6、了对比，结果表明该算法的去噪效果最好，具有广阔的应用前景。关键词：谱域光学相干层析，分辨率，信噪比，信号去噪，图像去噪I谱域OCT系统性能优化的关键技术研究ABSTRACTSpectralDomainOpticalCoherenceTomography(SD-OCT)isahigh-resolutionandnon-contactimagingtechnology,whichisplayinganessentialroleinvariousareassuchaslifesciences,non-destructivetestin

7、gaswellasarchaeology.ThisdissertationintroducesthedevelopmentofSD-OCTimagingsystemandresearchesintothemethodologyofimprovementsofimagingquality.(1)Analyzedtheparametersofthedifferentcomponentssuchaslightsource,couplerandcamerainordertofindouttheirimpactontheperforman

8、ceoftheSD-OCTsystem.ThisintegratedSD-OCTsystemwasbasedonthefiberbasedMichelsoninterferometer,whichpresentedthetwo-dimensionaltomogr