發(fā)布日期：2024-06-05 15:25:56 
光譜域OCT（SD-OCT）原理圖及信號處理
光學(xué)相干斷層掃描（Optical Coherence Tomography，OCT）是一種基于低相干干涉技術(shù)的成像方法。通過(guò)干涉儀將寬帶光源的光分成參考臂和樣品臂，樣品臂的光在樣品中反射和散射后，與參考臂的光在干涉儀中重新形成干涉信號。干涉信號的頻率強度和相位信息是樣品內部的微觀(guān)結構的直接反映。為了從干涉信號中提取出深度信息，需要使用快速傅里葉變換（FFT）將波數域（k）數據轉換到空間域（z）。FFT要求波數空間的采樣點(diǎn)必須是等間隔的，因此干涉光譜在波數空間的線(xiàn)性度——波數線(xiàn)性對OCT的成像質(zhì)量起到了至關(guān)重要的影響。
波數線(xiàn)性/非線(xiàn)性光譜儀的鏡面干涉信號與波數線(xiàn)性度
通過(guò)光譜儀采集得到的放置于一定深度的反射鏡干涉信號，可以直觀(guān)的發(fā)現波數線(xiàn)性光譜儀的干涉在整個(gè)光譜范圍內是均勻的，經(jīng)過(guò)FFT后可以形成尖銳銳利的信號峰。而波數非線(xiàn)性光譜儀往往存在干涉疏密不均勻的現象，FFT后峰強降低、寬度展寬，這說(shuō)明波數非線(xiàn)性會(huì )使得OCT成像的信噪比和分辨率劣化。如果從定量的角度進(jìn)行分析，可以通過(guò)提取解纏（unwrap）鏡面干涉的相位信息，與光譜儀的像素坐標進(jìn)行線(xiàn)性擬合，擬合的相關(guān)系數R2就代表了光譜儀的波數線(xiàn)性度。
波數線(xiàn)性/非線(xiàn)性光譜儀隨著(zhù)深度增加信號的劣化
以反射鏡為例，通過(guò)測量不同鏡面位置的干涉信號直接FFT后的結果（Roll-off performance），可以看出波數線(xiàn)性光譜儀的在較大的成像深度內分辨率都表現良好，而波數非線(xiàn)性光譜儀的分辨率隨著(zhù)深度迅速展寬，二者的信噪比也存在著(zhù)明顯的差距。
常規的光譜儀由于只使用了光柵作為色散器件，得到的OCT原始干涉光譜必然是波數非線(xiàn)性的，即使使用三次樣條（cubic spline）插值算法進(jìn)行軟件補償矯正，仍然存在著(zhù)以下缺點(diǎn)：
·波數非線(xiàn)性矯正算法對數據處理計算負擔大，難以實(shí)現高速實(shí)時(shí)的成像
·不管是線(xiàn)性插值或是三次樣條插值都會(huì )引入額外的噪聲或偽影
·由于色散和波數非線(xiàn)性的耦合效應，在OCT系統中難以獲取精確的插值坐標參數
如果使用特殊的光學(xué)設計，可以在硬件上進(jìn)行波數非線(xiàn)性的矯正，這樣的波數線(xiàn)性OCT光譜儀，得到的原始干涉光譜可以直接進(jìn)行FFT（類(lèi)似于掃頻OCT系統中經(jīng)過(guò)k-clock采集到的干涉信號），可以實(shí)現高速實(shí)時(shí)成像，具有良好的信噪比和縱向分辨率。
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·干涉光譜可直接FFT，無(wú)需波數重采樣算法，極大降低數據處理復雜度，提升了系統的信噪比
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·波長(cháng)范圍、相機均可根據需求定制
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