1 上海大学精密机械工程系, 上海 200444
2 近地面探测技术重点实验室, 江苏 无锡 214035
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。
成像系统 扫频光学相干层析成像技术 超小自聚焦光纤探头 微小振动测量 低相干干涉 光学学报
2021, 41(15): 1511002
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
中国电子科技集团公司第二十六研究所, 重庆 400060
扫频光源是扫频光学相干层析(SSOCT)的关键器件。高质量的扫频光源可以提高系统的成像速度、分辨率和信噪比。该文采用光纤声光可调滤光器(FAOTF)、保偏半导体光放大器(PMBOA)、光纤隔离器和光纤耦合器搭建了环形腔结构的扫频光源, 实验得到一种全光纤扫频光源,其扫频速率为100 kHz, 扫频范围为119 nm(1 550.146 2~1 619.470 0 nm), 单光谱3 dB带宽可达0.096 6 nm, 平均输出功率12 mW。该扫频光源具有扫频范围广、速度快、相干性好等优点, 在SSOCT系统中具有一定的实用价值。
扫频激光器 扫频光学相干层析 光纤声光可调滤光器 sweep laser swept source optic coherence tomography fiber acousto-optical tunable filter
南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京210094
利用随机相矢量和模型,描述了光学相干层析术(OCT)结构信号的强度概率密度分布,推导出振幅差分信号的概率密度分布,从理论上确定了差分图像的动态与静态区域的阈值模型。利用一套可对人体皮肤的微血管进行扫描成像的扫频光学相干层析系统,通过阈值模型生成二值化图像,将实验室已有的基于体数据的互相关图像与二值化图像相结合。结果表明该模型有助于减小图像的散斑噪声,从而获得更清晰的结构信息。
医用光学 生物医学成像 扫频光学相干层析术 统计光学 互相关图像 信噪比 中国激光
2020, 47(12): 1207004
1 南京航空航天大学空间光电探测与感知工业和信息化部重点实验室, 江苏 南京 210016
2 南京航空航天大学理学院, 江苏 南京 211106
当前墨迹伪造造成的经济损失逐年增加,基于此,提出一种基于扫频光学相干层析(SSOCT)的墨迹鉴别方法。使用自主搭建的SSOCT成像系统采集墨迹样品背向反射光强随深度下降的数据,通过数据拟合获得墨迹层的衰减系数,用以区分同种颜色不同品牌墨水在白纸上书写的墨迹。实验测得百乐牌墨迹衰减系数范围为0.1333~0.1434,得力牌墨迹衰减系数范围为0.1501~0.1695,英雄牌墨迹衰减系数范围为0.1748~0.1892。重建了使用三种墨水书写的“OCT”字母的X-Y横截面图像,实现了墨迹的鉴别与区分,验证了方法的可行性。
测量 墨迹鉴别 扫频光学相干层析 衰减系数 阈值处理 中国激光
2020, 47(11): 1104007
红外与激光工程
2020, 49(4): 0413006
1 清华大学 电子工程系 集成光电子学国家重点实验室, 北京 100084
2 北京图湃影像科技有限公司, 北京 100084
报道了一种可实现入瞳位置不变的超广角扫频光相干层析成像(OCT)系统,对成像系统的样品臂进行了建模和光学仿真, 证实其可行性和有效性。设计并展示了一个超广角OCT成像系统, 在仅改变振镜位置及透镜间距的情况下, 实现了超过40°的眼底单次超大角度扫描, 单次横向扫描范围覆盖眼底I区, 有效增加了OCT单次扫描的成像范围。
扫频光学相干层析 超广角 眼底成像 光学设计 光学仿真 swept-source optical coherence tomography ultra-wide field fundus imaging optical design optical simulation
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
针对传统眼轴长度测量需要分段检测且测量误差较大的问题, 设计了一种具有大探测范围的扫频光学相干层析系统, 实现了对眼轴长度的单次完整测量.提出了自适应峰值点提取与自适应误差校正相结合的算法,实现了大深度干涉信号的重构; 利用CPU-GPU协同加速技术实现了系统的实时测量, 解决了大范围探测数据量大、处理速度慢的问题.对光学眼模型进行实验, 结果表明：该系统对眼轴长度的测量误差为0.01 mm, 优于传统分段测量系统, 系统单次测量时间为0.10 s, 满足实时测量要求.
光学相干层析 扫频光学相干层析 光谱标定 眼轴长度 GPU并行处理 Optical coherence tomography Swept-source optical coherence tomography Spectral calibration Axial length GPU parallel processing
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院理化技术研究所光化学转换与功能材料重点实验室, 北京 100190
微针经皮给药结合了注射和经皮给药两者的优势，可提高大分子药物的经皮吸收量，对皮肤几乎无损害，因此具有良好的应用前景。然而，此技术仍处于发展阶段，需要利用成像手段对微针刺入皮肤的深度、药物颗粒的吸收/释放行为等进行研究。利用圆环达曼光栅产生的贝塞尔光束照射样品，搭建了一套扫频光学相干层析成像(OCT)系统。该系统能够在更长的焦深范围内保持高的横向分辨率，实测系统的有效焦深为1.68 mm，共焦位置附近的横向分辨率为3.61 μm，满足微针经皮给药的成像要求。利用搭建的系统对可溶性微针刺入皮肤前后进行成像，能够清晰地看到微针的边缘、刺入深度和在皮肤上留下的微通道，并观察到了微针在皮肤内的溶解过程。
医用光学 扫频光学相干层析成像 微针经皮给药 贝塞尔光束 圆环达曼光栅
1 清华大学电子工程系, 北京 100084
2 佛山市欧谱曼迪科技有限公司, 广东 佛山 528000
为了在癌症外科手术中提供实时反馈,更精确地切除癌症组织,从而在术中导航领域展现应用潜力,利用光学相干层析成像(OCT)系统对39例胃癌患者肿瘤组织成像,并与对应位置的病理切片进行对比。结果表明:有效的38个病例的OCT图像能清晰地分辨癌症组织与正常组织的差别,其中有4例黏液型胃癌,黏液型胃癌的肿瘤分泌的黏液会破坏胃组织的层状结构,导致纹理紊乱,黏膜残缺;黏液对光的背向散射更弱以及与黏膜组织的背向散射对比相差更大使得黏液型胃癌的OCT图像成像更清晰,B型超声扫描(B-scan)的OCT图像能够分辨该种类型癌症的边界区域;将B-scan的OCT图像进行三维(3D)重建后显示整个成像区域的体结构,经过表面展平后提取深度方向上不同层的切面图像,提供了另一维度视角观察胃癌组织的边界区域,与B-scan图像交叉验证可以显示优异的区分效果。
医用光学 黏液型胃癌 扫频光学相干层析成像 癌症边界 手术导航 三维重建
