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1、第28卷,第10期光谱学与光谱分析Vol28,No10,pp224322482008年10月SpectroscopyandSpectralAnalysisOctober,2008频域OCT的背向散射率补偿11,2111,3林凌,张泰石,任钊,李刚,曾锐利1.精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津大学,天津3000722.金日成综合大学物理学院,朝鲜3.军事交通学院汽车工程系,天津300161摘要针对频域OCT中背向散射光的强度随探测深度加深而急剧减弱,从而导致最后的组织成像模糊不清的现象,
2、提出了一种对不同探测深度图像灰度补偿的方法。该方法通过补偿样品每层析面的入射光功率与背向功率散射率,来得到样品每层析面图像的真实灰度,提高了OCT图像质量。以理想的、由多层均匀介质组成的组织模型为基础,深入剖析了影响深度图像灰度的主要因素。通过建立以多层盖玻片为被测物体的频域OCT系统,得到多层盖玻片的深度图像。在对以盖玻片为被测物体的前提下,得出逐层深度图像灰度补偿的公式。并将理论补偿和实验系统的复杂情况相结合,对深度灰度图像进行入射和出射光强的补偿。实验结果证明这种补偿法是一种有效可行的补偿方法。关键词频域OCT;背向散射率补偿;图像灰度中图分类号:T
3、G1153文献标识码:ADOI:103964/jissn10000593(2008)10224306盖玻片的成像结果的分析,结合已推导出的理论公式,对所引言得数据进行补偿。实验结果证明了这种图像灰度补偿法对成像结果的清晰度有很大的贡献,是一种有效可行的补偿方光学相干层析成像(opticalcoherencetomography,法。OCT)是一种对微细结构的高分辨率的断面成像技术[1]。它利用生物组织对近红外光弱吸收性和强的散射性,从生物组1图像灰度补偿法织的一次背向散射光中,通过相干法实现对被测活体生物组织(透明和不透明)的
4、结构成像。OCT技术在眼科、皮肤科等频域OCT的核心是迈克尔逊干涉仪和光谱仪,所用光[2,3]源为宽带光源。光源发出的光被分束器按振幅分束,分别进各种医学诊疗和病理研究过程中有着广泛的应用前景。频域光学相干层析成像(fourierdomainopticalcoherence入样品臂和参考臂。在参考镜臂上的反射镜和样品臂上的样tomography,FDOCT)是OCT技术的一种。它是利用组织一品分别反射与背向散射之后,又重新在分束器上相遇,被光次背向散射光与参考光的相干光谱来得到物体内部的结构。谱仪中的CCD检测。由于组织结构复杂,而且每层一次背向散射光
5、的强度都随探为了解释方便,假设样品由功率反射率为Ri的M层很测深度加深而急剧减弱,这种现象会导致最后的组织成像模薄的均匀介质所组成,如图1(b),那么迈克尔逊干涉仪输出[4]糊不清,严重影响深层的结构可见度与分辨率。故而对不同(在z=0处)的光功率谱I(k)为探测深度的图像灰度的补偿成为实现生物活体组织清晰成像2I(k)=(TR)s(k){Rr+Ri+i的关键。本文通过对理想的、由多层均匀介质组成的组织模型的2RiRjcos[k(hi-hj)]+2RrRicos(khi)}(1)iji建立,对FDOCT的轴向分辨率随深度加深而降低的现象进hi=2(s+
6、nidi)(2)行了深入的剖析,提出了一种对不同探测深度图像灰度补偿其中,T,R分别代表分束棱镜的功率透射率与反射率,k表示输出光波的波数,s(k)2为光源的功率谱,R的方法。通过建立以多层盖玻片为样品的FDOCT系统,推r为参考镜导出逐层灰度补偿的公式。通过实际频域OCT系统对多层的反射率,Ri是样品深度i点介质的反射率,ni是样品的深收稿日期:20070520,修订日期:20071011基金项目:国家自然科学基金项目(60174032,60674111)资助作者简介:林凌,女,1961年生,天津大学精密仪器与光电子工程学院副教授em
7、ail:ligang59@tju.edu.cn2244光谱学与光谱分析第28卷度i点介质的折射率,hi是参考光与样品光之间光程差,s为RiRr(iin(h-hi)+iin(h+hi))](7)参考镜的虚像和样品表面之间的距离,dii为样品的表面与点为了解释方便,iin(h)写为i之间的距离,如图1(a)。2iin(h)=Ag(h)(8)其中g(h)是归一化的光源的图像函数。因而iin(h)在h=0处,有最高值A2,它代表光源输出功率中样品臂和参考臂的输入功率。122i(h)=(RrTRAg(h)+RiTRAg(h
8、)+2iR2iRjTRAg(h-(hi-hj))
