光声层析成像是一种非侵入式的医学成像技术，与其他成像方法相比具备诸多优势，可以为肿瘤早期诊断提供新的成像思路。对光声信号的分析与去噪能提高成像系统的信噪比（SNR）和成像质量。为此，提出了一种针对光声信号的智能去噪算法。首先，利用自适应白噪声完备集合经验模态分解完成光声信号的分解；其次，采用小波阈值去噪方法完成对特定模态光声信号的高频去噪；最后，利用K奇异值分解对预处理后的光声信号进行稀疏重构，实现光声信号的智能去噪。仿真和实验结果表明，所提算法在SNR和均方根误差（RMSE）等方面相比于其他去噪算法均有改善，可以有效去除三维肿瘤仿体光声重建图像中的噪点与伪影，并保留图像的边缘信息。所提智能去噪算法能根据含噪光声信号的特征自适应地去噪，达到更好的去噪效果，可以作为一种成像前的辅助手段应用于光声成像领域。

宽场光学相干层析成像技术(WF-OCT)是光学相干成像技术领域的一个新方向。其接收干涉信号获得样品的二维信息, 一次性建立样品整个断面的图像, 可快速高效地获得样品的成像信息, 以实现对物体特质的研究。本文就WF-OCT的基本原理、系统的基本构成及特点, 以及近年来在眼科疾病诊断方面的应用进行了综述, 可为WF-OCT仪器的设计及其在眼科医学中的应用提供思路和参考。

采用高精度纳米位移台作为被测振动体目标,研究基于超小自聚焦(GRIN)光纤探头的扫频光学相干层析成像(SS-OCT)测振技术。解析基于超小GRIN光纤探头的集成化SS-OCT工作性能,理论上该系统可测振动的最大峰峰值达12.5 mm,最大频率达25 kHz。搭建相应的测振实验系统,并进行微小振动的测试及分析。结果显示,设置纳米位移台振动峰峰值范围1 nm~5 μm、频率范围1~200 Hz,该集成化SS-OCT测振系统可测出频率1 Hz、峰峰值6 nm及以上的微小振动。对振幅为25 nm、频率为10Hz的单频正弦振动信号,系统的重复性实验标准偏差为0.003。结果表明,基于超小GRIN光纤探头的集成化SS-OCT系统具有测量微小振动的可行性,为进一步研究其在微小振动和位移等精确测量领域的应用提供了实验基础。

构建合适的肿瘤细胞侵袭模型、开发肿瘤细胞侵袭的定量监测方法一直是癌症研究的热点。构建了厚度超过1 mm的三维肿瘤体外侵袭模型,利用搭建的超宽带谱域光学相干层析成像系统,检测了细胞的迁移和侵袭动态,从细胞迁移距离变化和基质材料分解两方面来表征肿瘤细胞的体外侵袭过程;通过光学相干层析成像散射界面的峰值变化来定量检测肿瘤细胞的迁移距离,结合三维图像量化基质材料的表面曲度、厚度、整体体积变化来表征肿瘤细胞侵袭过程的基质材料分解与变形信息。结果表明:光学相干层析成像技术检测到的肿瘤细胞侵袭引起的细胞团簇位置变化、基质材料形态改变与苏木精-伊红染色切片、激光共聚焦结果相匹配,验证了光学相干层析成像技术检测肿瘤细胞侵袭的可行性;通过设计不同营养梯度、不同pH微环境下的三维肿瘤模型,利用搭建的光学相干层析成像系统,准确地量化了不同时间、不同体外微环境下肿瘤细胞的迁移距离、基质材料表面曲度、厚度和整体体积变化。与苏木精-伊红染色、激光共聚焦方法相比,所提方法可以连续监测肿瘤细胞的侵袭过程,更全面地反映肿瘤细胞迁移和侵袭的机理。

提出了一种基于代数迭代的Mojette变换层析重建算法。在确定最佳投影角度的基础上,结合传统层析技术中的乘性代数迭代算法进行重建。利用该算法对轴对称火焰进行了层析重建。数值模拟结果表明,与基于角的重建算法相比,该算法在噪声较大情况下的层析重建质量更好。

用全场光学相干层析成像(FFOCT)系统对人体离体结肠组织与肾脏组织进行了高分辨率层析成像。该系统基于Linnik干涉系统,采用白光光源照明,理论分辨率可达0.5 μm。通过面阵电荷耦合元件(CCD)采集多张样品和参考镜的干涉图,以四步移相法获取层析图。运用该系统对人体肾组织进行成像,基于肾的组织学切片特征成功辨认肾组织结构;运用系统对人体结肠组织及结肠腺癌组织进行成像,以组织学切片图像为对照,分析正常结肠组织与结肠腺癌组织的FFOCT断层图像,验证了该成像系统对人体癌变组织的鉴别能力,研究结果为FFOCT技术的临床诊断应用打下了基础。

古代陶瓷产地研究是陶瓷考古的重要内容, 也是科技考古工作者研究的重点。 目前国内古代陶瓷产地研究主要依赖化学成分分析技术, 对陶瓷釉层结构特征的无损分析研究却相对缺乏, 难以对古代陶瓷进行全方位的认知。 该研究首次将光学相干层析(OCT)与X射线荧光(XRF)光谱分析技术相结合, 对南海一号沉船出水的南宋初期景德镇窑和龙泉窑青瓷瓷釉的断层结构特征和化学成分特征进行综合无损分析研究。 首先采用扫频OCT成像系统对两个窑址青瓷瓷釉断层结构及装饰工艺特征进行了研究, 分析了青瓷瓷釉类型、 釉层厚度、 釉层内气泡、 包裹体、 表面裂纹等特征及分布状况, 对比了两窑址青瓷瓷釉断层结构特征, 确定了可能采用的装饰工艺。 其次, 利用X射线荧光(XRF)光谱分析获得了两窑址青瓷胎釉的化学成分, 对比研究了两个窑址青瓷胎釉化学成分差异, 进而探讨了瓷釉断层OCT图像特征与釉层化学成分之间存在的联系。 实验结果表明, 景德镇青瓷和龙泉青瓷样品在釉层厚度、 气泡、 裂纹、 包裹体等瓷釉断层结构特征上差异明显, 在胎釉化学成分方面, 两类青瓷在胎釉着色相关元素、 釉层碱性氧化物等成分含量上也存在差异。 同时, 瓷釉断面结构特征差异与釉层化学成分差异存在紧密联系。 实验证明, 将OCT与XRF相结合是一种有效的辨别瓷器窑口的科学技术方法。

A new method is employed for retrieving the profiles of trace gas number densities from satellite-based ultraviolet-visible (UV-Vis) spectra of scattered sunlight, which are recorded from the limb atmosphere over a range of tangent heights. The slant column abundances of trace gas along the lines of sight (LOSs) are obtained by differential optical absorption spectroscopy (DOAS), and the tomographic technique is applied to such column abundances to retrieve two-dimensional (2D) concentration profiles. For validation of the tomographic technique, the slant column abundances are simulated by a tested 2D NO2 profile set with latitudes from 90?S to 90?N between altitudes of 0 and 100 km, and the retrieval of number density profiles on 1-km grids is performed. The results suggest that between +(-)80?, the retrieved structure is almost the same as the test data. According to the comparison of the selected cross sections of the vertical profiles between retrieved and true concentrations, the NO2 number densities have been retrieved with an accuracy of 15% or better and 5% for altitudes between 25 and 40 km. The validation of the retrieved data shows good agreement between the retrieved and true profiles.