超声调制光学信号的频谱分析

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1、第4O卷中国激光光学前沿——光电技术2Ol3年12月CHINESEJOURNALOFLASERS专刊超声调制光学信号的频谱分析朱莉莉谢文明李晖(福建师范大学医学光电科学与技术教育部重点实验室，福建省光子技术重点实验室，福建师范大学光电与信息工程学院，福建福州350007)摘要选择准确、合适的成像信号是提高超声调制光学层析成像(UOT)灵敏度和对比度的关键。利用快速傅里叶变换(FFT)获得了超声调制信号的的频谱图像，其中零频强度J。代表着未被超声调制的光信号的谱强度，而在超声探头频率范围内(0．2～1．8MHz)的谱强度之和表示受超声调制信号的谱强度j。与时域信号相比较，谱强度j对介质

2、的光学性质有较高的灵敏度，但它容易受非靶组织(介质)的影响。而频谱信号的调制深度(M2J／I。)不易受非靶组织(介质)的影响，有较强的抗干扰性，但它对靶组织(介质)的光学属性的灵敏度低。结果表明，采用超声调制光信号的频谱进行图像处理和重构并不比时域信号更具优势。关键词光谱学；超声调制；光学层析成像；快速傅里叶变换；谱强度中图分类号O433．4；0426．3；Q631文献标识码Adoi：10．3788／CJL2O134O．s1l5001SpectrumAnalysisofUltrasound-ModulatedOpticalSignalZhuLiEXieWenmingLiHui(Key

3、LaboratoryofOptoelectronicScienceandTechnologyforMedicineofMinistryofEducation，F~dianProvincialKeyLaboratoryofPhotonicTechnology，CollegeofPhoton@andElectronicEngineering，FujianNormalUniversity，Fuzhou，Fujian350007，China)AbstractThechoiceoftheaccurateandpropersignaliSthekeytoenhancethesensitivity

4、andcontrastofultrasound—modulatedopticaltomography(UOT)．FastFouriertransform(FFT)isusedinthedigitalfrequencyanalysisofmodulationsigna1．Spectralintensityofzerofrequency(I。)representstheunmodulatedlightintensity，andthesumtotalofspectralintensity(If)from0．2MHzto1．8MHzdependedonthefrequencyrangeofu

5、ltrasonicproberepresentstheultrasound—modulatedlightintensity．Comparedwiththein—timesignal，fhasthehighersensitivitytoopticalpropertiesofmedia，butitiseasytobeinfluencedbythenon—targetmedia．Themodulateddepthofin-frequencysignal(M2一f／。)isnoteasytobeinfluencedbynon—targetmedia，butithaslowsensitivit

6、ytoopticalpropertiesofthetargetmedia．Theresultsindicatethattheresultofin-frequencysignalisnotbetterthanthein—timesignalforimagereconstructionandprocessing．Keywordsspectroscopy；ultrasonicmodulation；opticaltomography；fastFourierfransform；spectralintensityOCIScodes110．2960：110．4500：170．30101引言与背景光

7、(未被调制光)相比十分微弱。如何提高该技术的信噪比和灵敏度一直是研究学者的研究重点超声调制光学层析成像(UOT)是一种有前途的和热点。许多学者已经在这方面取得了一定的成声一光混合成像技术]。它将光和超声波同时作用果。Kim等采用强超声短脉冲提供更大的调制于生物组织中，利用聚焦超声波定位和调制组织中的源，后来又采用环形光源，利用共聚焦原理，大大地散射光。通过检测散射光中的调制成分来推断超声提高了信噪比(SNR)。Suzuki等利用光折变聚区域组织的光学和超声