关于光学相干层析成像时域与频域系统的研究

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1、中文摘要光学相干层析技术(OCT)是一门新兴的生物成像技术，集成了共焦显微术和低相干干涉技术的优点，非侵入地从生物组织中提取出高精度的二维图像的图像。OCT在临床检查，外科手术微结构成像领域，表现出巨大的潜能，但是这些领域对oCT图像有更高的要求，至今OCT还有许多不完善的地方，如，穿透深度，精度，实时性，图像对比度，多方位多层面成像方面。只有那些参数满足足够高的要求，才能进行精确的测量，避免检查带来灾难后果，减少医生的失误。为了满足临床检查，外科手术微结构成像的需要，本文力求～种更完善OCT的系统。这论文概述了光

2、学相干层析成像技术的发展历程，分析了当前光学相干层析成像技术优缺点，用MonteCarlo模拟方法分析数值孔径、焦深、时间门与OCT图像质量的关系。该论文对相干层析成像用到的基本理论一惠更斯一菲涅耳原理和光子的微粒散斑进行了论述和研究。通过采样束的相位和振幅扰动可以定义信号载体散斑和信号降低散斑。讨论了减少散斑的四种方法：偏振合成法、空间合成法、频率合成法和数字信号处理方法。本论文分析了时域相干层析成像(TDoCT)的系统和原理。讨论了系统的构成，系统适用的光源特性、干涉仪的改进、成像原理做了详尽的分析，紧接着对时

3、域相干系统进行的实验研究，获得较好的结果。论文的最后一部分，详细的论述了新进提出的频域相干层析成像(FDOCT)系统，分别从系统组成、成像原理、实验硬件进行了分析、研究，就如何利用CCD探测到的信号提取生物组织信号角度进行了详细分析。同时得出了初步的实验结果，和时域系统相比有更好的成像效果。关键词：光学相干层析技术(OCT)，共焦显微技术，低相干、MonteCarlo模拟，时域OCT，频域OCTABSTRACTOpticalcoherencetomography(OCT)combinestheadvantageso

4、fconfocalmicroscopyandlow--coherenceinterferometrytoproducenoninvasivehigh·-resolutioncross—sectionalimagesofinternalmicrostructureoflivingtissue．OCTdemonstratesitsgreatpotentialinclinicbiopsyandmicrosurgical，whereOCTimagesareseverelyimportant．Butstillthereare

5、manylimitationsofOCT,suchaslimitationinpenetration，resolution，acquisitionrate，imagecontrast，2Ddigitalimagesinfacultativeangleandstratum．Onlywhentheseparametersareextraordinarilysatisfactoryforbiopsycallitpreventcatastrophicconsequencesandreduceiatrogenicinjury

6、．ThispapermanagestosetupamorecompletedOCTsystemthatcarlsatisfytheneedofclinicbiopsyandmicrosurgical．Thisdissertationintroducesthebasictechnologyandtheevolutionofopticalcoherencetomography(OCT)，analysesOCTadvantagesanddisadvantages，investigatestheeffectsofnumer

7、icalapertureofimaginglens(NA)andtimegateontheOCTimaging．WeanalyseandinvestigatethebasistheoryaboutOCT--Huygens--Fresnelprincipleandthespeckleofphotons．TheconceptSofsignal—carryingandsignal-degradingspecklealedefinedintermsofthephaseandamplitudedisturbancesofth

8、esamplebeam．Fourspeckle—reductionmethods--polarizationdiversity,spatialcompounding，frequencycompoundinganddigitalsignalprocessing--arediscussed．Thissystemandprinciplefortimedomaino