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基于谱域光学相干层析技术的内窥成像系统研究

作　者: 崇博
导　师: 朱永凯
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 谱域光学相干层析成像 内窥探头 自聚焦透镜 扫描控制系统 光谱校正 散斑去噪
分类号:
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 3次
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内容摘要


谱域光学相干层析成像技术是一种新兴的、先进的现代医学成像技术，具有高分辨率、非接触、快速扫描断层成像的能力，在生物医学成像领域发展非常迅速，应用领域非常广泛。谱域光学相干层析系统可光纤化的特点使得其能够与内窥镜技术相结合，通过内窥探头的小型化设计，可对人体内部组织器官进行内窥扫描成像，与传统内窥镜相比，内窥式谱域光学相干层析系统能够实现对检测器官亚表层的高分辨率扫描断层成像。本文通过对内窥式谱域光学相干层析成像技术研究现状的分析，指出了该技术当前主要存在的三个方面的问题，围绕如何解决这些问题，本文设计并构建了一套内窥式谱域光学相干层析成像系统。在内窥探头的设计上，根据自聚焦透镜的工作距离设计了自聚焦透镜的长度，提高了内窥探头的成像质量，同时以C8051F020为核心，基于微型马达和微位移平台，设计并构建了内窥探头的扫描控制系统。在系统纵向分辨率的优化方面，提出了基于光谱校正的系统纵向分辨率提高方法，在实际测试实验中，系统纵向分辨率提高了10μm以上。在扫描重构图像的散斑去噪方面，提出了基于莫莱小波分解的改进BM3D滤波算法，该算法不仅兼备散斑去噪和边缘保持的特性，而且具有极高的处理效率。针对本文构建的内窥式谱域光学相干层析成像系统，从光衰减度、工作距离和成像质量三个方面对内窥探头进行了性能测试，并从纵向分辨率、横向分辨率和探测深度三个方面对构建的系统进行了性能测试。利用该系统，以柑橘内表皮和人体舌尖为被测样品，进行了扫描成像实验，并对扫描重构图像进行了散斑去噪实验研究。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-12
第一章 绪论  12-20
  1.1 课题背景  12-13
  1.2 OCT 成像技术的优势  13-14
  1.3 谱域 OCT 技术的发展与应用  14-16
  1.4 内窥式谱域 OCT 技术的研究现状与存在问题  16-18
  1.5 本文的研究内容与创新性  18-20
第二章 谱域 OCT 技术的原理与性能分析  20-34
  2.1 谱域 OCT 系统原理分析  20-23
    2.1.1 谱域 OCT 系统的工作原理  20-21
    2.1.2 光谱信号探测原理  21-23
  2.2 谱域 OCT 系统信号分析与解调  23-29
    2.2.1 谱域 OCT 系统的信号模型  23-24
    2.2.2 谱域 OCT 系统的信号解调  24-26
    2.2.3 信号解调算法的软件仿真  26-29
  2.3 谱域 OCT 系统的探测性能参数  29-33
    2.3.1 纵向分辨率  30-31
    2.3.2 横向分辨率  31-32
    2.3.3 理论探测深度  32-33
  2.4 本章小结  33-34
第三章 谱域 OCT 内窥成像系统构建与优化  34-54
  3.1 光学系统的构建  34-41
    3.1.1 宽带光源的选取  35-37
    3.1.2 光纤及耦合器的选择  37-38
    3.1.3 光谱仪系统的构建  38-41
  3.2 内窥探头的设计  41-47
    3.2.1 自聚焦透镜的设计  42-45
    3.2.2 扫描系统的设计  45-47
  3.3 系统性能优化  47-53
    3.3.1 纵向分辨率的提高  47-50
    3.3.2 重构图像的散斑去噪  50-53
  3.4 本章小结  53-54
第四章 谱域 OCT 内窥成像系统的实验研究  54-72
  4.1 内窥探头的性能测试  54-57
    4.1.1 内窥探头光衰减度测试  54-55
    4.1.2 内窥探头工作距离测试  55-56
    4.1.3 内窥探头成像质量测试  56-57
  4.2 系统性能测试实验  57-63
    4.2.1 系统纵向分辨率测试  58-60
    4.2.2 系统横向分辨率测试  60-62
    4.2.3 系统探测深度测试  62-63
  4.3 系统扫描成像实验  63-71
    4.3.1 原始扫描重构图像的获取  63-64
    4.3.2 散斑去噪算法的实验研究  64-67
    4.3.3 散斑去噪效果的对比研究  67-71
  4.4 本章小结  71-72
第五章 总结与展望  72-74
  5.1 全文的工作总结  72-73
  5.2 今后的研究展望  73-74
参考文献  74-78
致谢  78-79
在学期间的研究成果及发表的学术论文  79

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