作者单位
摘要
天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室,天津 300072
在基于强度信息的光学相干断层扫描血管造影(OCTA)技术中,去相关映射被广泛应用,但该方法易受噪声影响,尤其是对于低信噪比区域,噪声会使帧间高相关的静态组织信号呈现出高去相关性,与血流信号的高去相关值混叠,从而会降低微血管图像的成像质量。本文提出了一种基于局部信噪比动态阈值调节的分光谱振幅去相关方法,首先探讨了图像局部信噪比与静态体素去相关值的关系及影响因素,并以分频谱处理数据的方式削弱轴向运动伪影并加强血流信息,然后依据图像局部信噪比与静态体素去相关的关系调整设定阈值,用以判定区分动静态体素,阈值以下的去相关值视为静态体素,结合Sigmoid函数予以抑制。采用该算法在高信噪比的皮肤数据和低信噪比的视网膜数据处理中均能取得较好的效果:皮肤enface图像信噪比提升约4 dB;视网膜enface图像的对比度相较其他算法优势明显,相比于未进行静态抑制的分频谱振幅去相关造影(SSADA)方法,enface图像的对比度提升了0.0182。可见该方法能够有效地抑制微血管图像中的静态体素噪声,提升图像对比度和血管可视性,有利于疾病的诊断和评估。
光学相干层析 血管造影 分频谱 相关映射法 信噪比引导 
光学学报
2024, 44(5): 0517001
Yukun Wang 1,2Si Chen 1Kan Lin 1Xi Chen 1[ ... ]Linbo Liu 1,*
Author Affiliations
Abstract
1 School of Electrical and Electronic Engineering, Nanyang Technological University, Singapore 639798, Singapore
2 State Key Laboratory of Applied Optics, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China
3 Key Laboratory of Opto-Electronics Information Technology of Ministry of Education, School of Precision Instruments and Opto-Electronic Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China
4 School of Science, Shenzhen Campus of Sun Yat-sen University, Shenzhen 518107, China
5 School of Optoelectronic Science and Engineering, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China
6 School of Automation, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710129, China
7 School of Electronics and Information Engineering, Soochow University, Suzhou 215006, China
Multi-channel detection is an effective way to improve data throughput of spectral-domain optical coherence tomography (SDOCT). However, current multi-channel OCT requires multiple detectors, which increases the complexity and cost of the system. We propose a novel multi-channel detection design based on a single spectrometer. Each camera pixel receives interferometric spectral signals from all the channels but with a spectral shift between two channels. This design effectively broadens the spectral bandwidth of each pixel, which reduces relative intensity noise (RIN) by M times with M being the number of channels. We theoretically analyzed the noise of the proposed design under two cases: shot-noise limited and electrical noise or RIN limited. We show both theoretically and experimentally that this design can effectively improve the sensitivity, especially for electrical noise or RIN-dominated systems.
optical coherence tomography multiple channels fiber-optic sensor imaging system 
Chinese Optics Letters
2023, 21(5): 051102
作者单位
摘要
天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室,天津 300072
光学相干层析成像(OCT)的图像质量会受到散斑噪声的影响,限制了OCT在临床诊断中的应用。叠加取平均是一种降噪的常用方法,作为相干噪声,散斑降噪的关键在于降低用于叠加的图像之间的散斑相关度。提出了一种基于纯随机相位板的散斑去相关OCT系统(PSD-OCT)。利用纯随机相位板调制样品光的波前相位以实现散斑去相关,从而为采用叠加取平均降低OCT 图像噪声的方法提供低相关数据。成像实验证明了纯随机相位板能够降低散斑相关度,提升叠加图像的散斑信噪比,使得生物样品的精细结构更为清晰明显。与传统OCT的相关叠加相比,PSD-OCT的去相关叠加可以大幅降低散斑噪声从而增强OCT图像的视觉可见性,且无需搭建复杂系统,具有广泛的生物医学成像应用前景。
成像系统 成像系统噪声 光学相干层析 散斑 随机相位板 波前调制 
光学学报
2023, 43(1): 0111002
作者单位
摘要
1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院 光电信息技术教育部重点实验室,天津 300072
2 上海美沃精密仪器股份有限公司,上海 200237
在眼科疾病检测中,为了对被检测者进行快速、准确、自动化的瞳孔定位,提出一种改进径向对称变换的瞳孔中心点定位算法。首先利用灰度积分投影法结合最大类间方差法,完成对人眼图像的粗分割,并根据多团块筛选条件提取出只包含瞳孔的感兴趣区域(Region Of Interest,ROI)。然后对ROI采用最小外接矩形结合灰度级形态学线性滤波方法,完成搜索半径范围的设置。最后,利用改进的径向对称变换算法进行瞳孔中心点定位。实验结果表明:本文算法的定位误差在8 pixel以内,平均定位时间为0.366 s,能够适应人眼图像中噪声干扰、采集不完整等大量非理性状态,满足多种红外眼科疾病检测设备对瞳孔定位算法的要求。
眼科检查 瞳孔定位 图像处理 径向对称变换 ophthalmic examination pupil localization image processing radial symmetry transformation 
中国光学
2021, 14(3): 605
作者单位
摘要
1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院,天津 300072
2 上海美沃精密仪器股份有限公司,上海 200237
多帧叠加平均处理是去除扫频光学相干层析系统散斑噪声、获得较为清晰结构信息的有效方法,但眼睛的震颤、漂移、微眼跳等生理特性和系统光路特性会使图像之间存在错位,导致叠加效果不佳、结构稳定性差,为此本文提出一种基于灰度分布信息和目标几何信息相结合的配准算法。该方法根据图像平均灰度分布提取包含目标信息的感兴趣区域,通过相位相关算法和基于分段拟合的灰度投影算法的双重作用校正图像的平移变换;通过拟合视网膜上边界作为特征点迭代确定最佳旋转参数,并再次重新估计平移参数,实现图像的刚性配准;最后通过轴向扫描一对一映射法以能量函数为约束条件实现图像的非刚性配准。对活体兔眼进行实验,结果表明,本文算法配准后的叠加图像边界清晰,结构信息增强,信噪比和对比度平均有效提高一倍多。本算法适用于强噪声视网膜B-Scans图像的配准,能满足多种类型OCT系统的叠加成像需要,具有较高的鲁棒性和图像配准精度。
扫频光学相干层析 视网膜图像 图像去噪 图像配准 swept-source optical coherence tomography retinal image image denoising image registration 
中国光学
2021, 14(2): 289
娄世良 1,*吴骏 1,2肖志涛 1,2,*耿磊 1,2[ ... ]王雯 1,2
作者单位
摘要
1 天津工业大学电子与信息工程学院, 天津 300387
2 天津市光电检测技术与系统重点实验室, 天津 300387
设计了一个视场角为30°的免散瞳立体成像眼底相机的光学系统。系统由成像系统和照明系统组成,在成像系统中,设计了新型眼底立体成像光学结构,并加入前置物镜来提高成像分辨率;在照明系统中,通过设置环形光阑来避免角膜反射光的产生,并加入黑点板来消除网膜物镜产生的杂散光。研究结果表明,该系统不仅可以实现眼底视网膜图像的多角度同步采集,还可以实现眼底视网膜6×10 6 pixel的高清成像。系统对正常人眼的物方分辨率高于200 lp/mm,系统总长为290 mm,场曲值小于28 μm,畸变仅为-4.9%。系统具有较强的调焦能力,能对-7~+5 m -1屈光度人眼的眼底进行清晰成像。
光学设计 眼底相机 立体成像 免散瞳 
光学学报
2018, 38(11): 1122004
肖志涛 1,2,*娄世良 1耿磊 1,2王梦蝶 1[ ... ]苏龙 3
作者单位
摘要
1 天津工业大学 电子与信息工程学院, 天津 300387
2 天津市光电检测技术与系统重点实验室, 天津 300387
3 天津医科大学第二医院, 天津 300211
设计了一种便携式免散瞳眼底相机光学系统, 达到了全视场300万像素的高清眼底成像。在考虑人眼生理特征和光学特性的基础上, 引入Gullstrand-Le Grand 眼模型来模拟被测屈光度正常的人眼, 用Schematic眼模型来检验屈光度异常人眼对成像光路的影响。在成像系统中, 首先采用接目物镜会聚从人眼视网膜反射出瞳孔的光线, 然后再由成像物镜将视网膜的像成像到CCD上。在照明系统中, 为避免角膜中心区域产生杂散光, 采用环形光阑和共轴照明相结合的照明方式给眼底照明。仿真结果表明: 该系统视场角为30°, 成像分辨率高于120 lp/mm, 场曲值小于0.12 mm, 畸变仅为-1.2%, 全视场色差值均在艾里斑之内, 且该光学系统具有较大的调焦能力, 对-10 D~+10 D的人眼普遍适用。所用的光学元件均为普通的球面玻璃, 便于加工制造且能有效降低实际的制作成本。
光学设计 眼底相机 眼模型 高分辨率 optical design fundus camera eye model high resolution 
红外与激光工程
2018, 47(8): 0818001
肖志涛 1,2,*娄世良 1吴骏 1,2耿磊 1,2张芳 1,2
作者单位
摘要
1 天津工业大学 电子与信息工程学院, 天津 300387
2 天津市光电检测技术与系统重点实验室, 天津 300387
为了实现从不同角度同时拍摄同一眼底视网膜区域的图像, 使采用双目立体视觉法进行眼底三维重建成为可能, 设计了一种免散瞳立体成像眼底相机光学系统。该光学系统由成像系统和照明系统两部分组成, 在成像系统中, 使用Gullstrand-Le Grand眼模型来模拟正常人眼, 运用体视显微镜成像原理进行分光设计; 在照明系统中, 通过设置黑点板的方式消除网膜物镜产生的杂散光, 并加入环形光阑以避免角膜反射光的产生。设计结果表明, 本立体成像眼底相机光学系统截止频率在95 lp/mm处各视场的MTF值均大于0.2, 成像系统畸变小于-3%, 场曲值小于0.1 mm, 色差矫正良好, 并且具有较强的调焦能力, 能对-10~+5 m-1的人眼清晰成像。
光学设计 眼底相机 立体成像 眼模型 optical design fundus camera stereo imaging eye model 
光学 精密工程
2018, 26(5): 1054

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