扫频OCT内窥镜成像算法研究硕士生开题报告

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1、本文档系作者精心整理编辑，实用价值高。天津大学硕士研究生选题报告及论文工作计划表硕士生姓名：学号：入学年月：201.9所属学院：精密仪器与光电子工程学院专业：光学工程导师姓名：课题名称：扫频OCT内窥镜成像算法研究1、课题来源：（1）导师研究课题的一部分(√)（2）自己选择课题（3）其它（选一项打√）2、项目所属性质：（1）基础研究（2）应用基础研究（3）应用研究(√)（4）开发研究（5）工程设计（选一项打√）3、预计论文完成时间：20年11月25日选题报告时间：20年12月12日参加报告范围及人数：实验室20人评议组成员姓名：职称：教授教授　本文档系作者精心整

2、理编辑，如有需要，可查看作者文库其他文档。本文档系作者精心整理编辑，实用价值高。1、拟选课题国内、外的研究动态、水平、存在问题，并附主要参考文献：随着科学技术的不断进步，医学成像技术得到了很大程度上的发展。现有成像技术包括X射线成像、超声波成像、磁共振成像、红外线成像和OCT成像等。但是相对来讲X射线成像对人体有害并且成本较高；超声波成像为接触式测量且成本也很高；磁共振成像的分辨率较低且成本最高。而光学相干断层扫描技术（Opticalcoherencetomography，OCT）是近十年迅速发展起来的一种新型成像技术。它消除了传统医学成像技术的固有缺点，并且拥

3、有广阔的应用范围和发展前景。OCT技术的分辨率可以达到微米量级，具有非侵入性、无害性以及高灵敏度行等优点，使用成本较低，探测深度在几毫米，但是足够测量需要。由于其具有安全、无损、简单以及分辨率较高等特点，可以对病变进行早期的诊断和治疗，吸引了大批科学家的兴趣。目前OCT技术主要应用在眼科、口腔科、肠胃科、皮肤科以及心血管科等医学领域，相信凭借其巨大的优势，可以有更广阔的的应用前景。OCT从获取图像手段上可以分为时域OCT和傅里叶域OCT。其中傅里叶域OCT包括光谱OCT（SDOCT）和扫频OCT（SSOCT）。本课题组着重研究扫频OCT。扫频OCT采用扫频光源和

4、单点探测器探测时间编码的光谱信息，同时具有SDOCT快速成像能力和时域OCT的点探测优势。SSOCT最早出现在1997年，由Lexer等人报道的波长扫描速度为0.33nm/s，由Chinn等人报道的扫频速度为10Hz。随着新型扫频激光光源的出现，扫频OCT的成像速度以及分辨率得到了很大程度上的提高。从2003年开始，基于半导体光放大器的扫频光源出现，扫频速度达到了50kHz，它是由Santec公司提出。2005年，R.Hubert等人提出了傅里叶锁模（FDML）的概念，FDML激光具有更低的噪声、更大的相干长度和更高的扫频速度等优点，其最高扫频速度可以达到400

5、kHz。相比较SDOCT，SSOCT系统中不存在CCD，这使它可以排除CCD对于系统的各种影响。它成像速度更快，信噪比和灵敏度方面更好，可以利用较长的光波对高散射样品进行光学成像，并且它在提高成像速度方面的发展更少地依赖商业上的同步发展，因为影响SSOCT成像速度的主要原因是数据采集器件，而数据采集系统已经被广泛的生产，而SDOCT系统中的CCD仍旧需要更好的发展。在SSOCT中，涉及到的算法过程包括k域均衡算法，相位变换算法和反傅里叶变换算法。由于系统探测到的是光谱数据，需要对其进行反傅里叶变换才能得到样品图像，样品深度坐标z和光波数k是一对傅立叶变换对，而快

6、速傅立叶变换要求被变换的信号在该自变量域中均匀分布，对于干涉光谱信号采样点而言应在波数k空间均匀间隔分布，否则变换后会出现展宽因子，影响轴向分辨率和测量精度。所以必须本文档系作者精心整理编辑，如有需要，可查看作者文库其他文档。本文档系作者精心整理编辑，实用价值高。得到各个采样点均匀分布于波数空间的干涉光谱信号，也就是k域均衡。由于光谱干涉信号中含有余弦函数项，进行反傅里叶变换之后，会产生镜像，无法准确判断成像位置。利用相位变换算法可以消除镜像虚像，并使光强加倍。由于采集卡采集到的数据需要通过软件进行数字重采样，很难实现实时成像，而且在重标定中的相位误差引起的误差

7、会影响系统的动态范围，还有在扫频边缘存在的过采样问题对系统标定的非线性影响，这些都是SSOCT算法需要考虑和解决的问题。世界各国有很多研究小组在扫频OCT领域进行研究。当前扫频OCT系统的研究热点在于：如何实现激光的高速扫频，以提高系统轴向扫描速率，进而提高成像速度；如何搭建快速和微型的内窥扫描探头应用于扫频OCT系统中以获得生物组织管腔内部的高分辨率层析图像；如何有效的得到无镜像的光学相干层析图像从而实现扫频OCT系统的全范围成像；如何将扫频OCT系统拓展在功能成像方面的应用并与其他成像模式结合获得多维生物信息。本课题组希望搭建出一套能够实际应用的SSOCT系

8、统，并对数据处理的算法进