JP2016003898A - Optical tomographic imaging apparatus - Google Patents

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正宏 山成
Masahiro Yamanari
正宏 山成
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    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/102Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for optical coherence tomography [OCT]

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical tomographic imaging apparatus capable of acquiring a two-dimensional tomographic image and/or a three-dimensional tomographic image having higher SNR and image quality by spatially removing noise of a high frequency and executing averaging processing more effectively in the optical tomographic imaging apparatus for acquiring the two-dimensional tomographic image and/or the three-dimensional tomographic image corresponding to a Jones matrix acquired by a polarization-sensitive OCT.SOLUTION: An optical tomographic imaging apparatus includes processing means for averaging and processing each pixel in a prescribed kernel by setting the prescribed kernel (prescribed pixel range in an XZ direction and/or an XYZ direction) to a two-dimensional tomographic image and/or a three-dimensional tomographic image corresponding to a Jones matrix acquired by a polarization-sensitive OCT and by executing a given weighing processing to each pixel in an X direction and/or a Y direction and/or a Z direction of the set prescribed kernel.

Description

本発明は、光断層画像像撮影装置に関し、特に、眼科医療等に用いられるOCTにより断層画像を撮る光断層画像撮影装置に関するものである。 The present invention relates to an optical tomographic imaging apparatus, and more particularly to an optical tomographic imaging apparatus that takes a tomographic image by OCT used in ophthalmic medicine or the like.

光コヒーレンストモグラフィー(OCT)は、非侵襲、非接触で測定できることから、眼科における生体組織の高解像度な断層画像を取得する手段として広く使用されている方法である。 Optical coherence tomography (OCT) is a method widely used as a means for acquiring high-resolution tomographic images of living tissue in ophthalmology because it can be measured non-invasively and non-contactly.

光コヒーレンストモグラフィー(OCT)においては、タイムドメイン方式と呼ばれる、ミラーを動かして参照光の光路長を機械的に変化させながら断層画像取得を行うタイムドメインOCTと、フーリエドメイン方式と呼ばれる、分光器を用いてスペクトル情報を検出し断層画像取得を行うスペクトルドメインOCT、もしくは、波長走査光源を用いてスペクトル干渉信号を検出し断層画像取得を行う光周波数掃引OCTとがある。 In optical coherence tomography (OCT), a time domain method called a time domain method, a time domain OCT that acquires a tomographic image while mechanically changing the optical path length of reference light by moving a mirror, and a spectroscope called a Fourier domain method are used. There are spectral domain OCT that uses spectral information to detect tomographic images, and optical frequency swept OCT that detects spectral interference signals using a wavelength scanning light source to acquire tomographic images.

偏光状態を変化させる複屈折は分子が一定方向に配列する組織において生じる。眼底における網膜では網膜神経繊維層、網膜色素上皮層、血管壁、強膜、篩状板に強い複屈折性が存在する。機能性OCTの一つである偏光感受型OCT(PS−OCT)は、この複屈折性の断層化によるこれら組織の可視化のため、近年、さまざまな偏光感受型OCTの開発が試みられている。 Birefringence that changes the polarization state occurs in tissues in which molecules are arranged in a certain direction. In the retina at the fundus, there is strong birefringence in the retinal nerve fiber layer, retinal pigment epithelium layer, blood vessel wall, sclera, and phloem. In recent years, the development of various polarization-sensitive OCTs has been attempted for polarization-sensitive OCT (PS-OCT), which is one of functional OCTs, in order to visualize these tissues by forming a birefringent tomography.

偏光感受型OCT(PS−OCT)は、試料を観察する測定光に円偏光或いは偏光変調した光を用い、干渉光を2つの直交する直線偏光として検出する構成をとる。 Polarization-sensitive OCT (PS-OCT) employs a configuration in which circularly polarized light or polarization-modulated light is used as measurement light for observing a sample, and interference light is detected as two orthogonal linearly polarized lights.

特許文献1には、偏光感受型OCT(PS−OCT)の1例が開示されている。そこには、Bスキャンと同時に(同期して)光源からの偏光ビーム(偏光子により直線的に偏光されたビーム)をEO変調器(偏光変調器、電気光学変調器)によって連続的に変調し、この連続的に偏光を変調した偏光ビームを分けて、一方を試料に照射し、その反射光を得ると共に、他方を参照光として、両者のスペクトル干渉によりOCT計測を行い、このスペクトル干渉成分のうち、垂直偏光成分と水平偏光成分を同時に2つの光検出器で測定することにより、試料の偏光特性を表すジョーン行列を得ることが開示されている。 Patent Document 1 discloses an example of polarization-sensitive OCT (PS-OCT). At the same time (synchronously) with the B-scan, a polarized beam from a light source (a beam linearly polarized by a polarizer) is continuously modulated by an EO modulator (polarization modulator, electro-optic modulator). Then, the polarized light beam whose polarization is continuously modulated is divided, one of the samples is irradiated, and the reflected light is obtained, and the other is used as the reference light, and OCT measurement is performed by spectral interference between the two. Among them, it is disclosed that a Joan matrix representing a polarization characteristic of a sample is obtained by simultaneously measuring a vertical polarization component and a horizontal polarization component with two photodetectors.

非特許文献1には偏光感受型OCT(PS−OCT)によって取得したジョーンズ行列に対応した画像のSNR(信号ノイズ比)や画質を向上するため、ジョーンズ行列に対応したBスキャン像に対して、例えば3×5ピクセルのカーネルサイズで移動平均する方法が開示されている。 In Non-Patent Document 1, in order to improve the SNR (signal-to-noise ratio) and image quality of an image corresponding to the Jones matrix acquired by polarization-sensitive OCT (PS-OCT), the B-scan image corresponding to the Jones matrix is For example, a method of moving average with a kernel size of 3 × 5 pixels is disclosed.

特許第4344829号公報Japanese Patent No. 434429

”Birefringence measurement of cornea and anterior segment by office−based polarization−sensitive optical coherence tomography“ BIOMEGICAL OPTICS EXPRESS,Vol.2,No.8,August 1,2011,2392"Birefringence measurement of conena and anientor segment by office-basic polarization-sensitive optical coherence tomography," BIOMEGITAL OPTICS. 2, no. 8, August 1, 2011, 2392

しかし、非特許文献1に開示されている移動平均は、カーネルの各ピクセルのジョーンズ行列各要素を単純平均化するものである。この際、カーネルのX方向及びZ方向に0/1の矩形波処理を実施した後に平均化することになる。 However, the moving average disclosed in Non-Patent Document 1 simply averages each Jones matrix element of each pixel of the kernel. In this case, averaging is performed after the rectangular wave processing of 0/1 is performed in the X direction and Z direction of the kernel.

実空間における矩形波処理は、フーリエ空間ではSINC関数を掛けることと同意である。図5は、フーリエ空間におけるSINC関数(実線)とGaussian関数(点線)の空間周波数特性を示したものである。前述のように、実空間で矩形波処理するということはフーリエ空間ではSINC関数を掛けることと同意であるため、非特許文献1のように矩形波処理を実施すると、図5の実線のように高周波のノイズ(例えば、スペックルノイズなど)がカット(排除)されずに残ってしまい、結果的に高画質な画像が取得できないという問題があった。 Square wave processing in real space is equivalent to multiplying the SINC function in Fourier space. FIG. 5 shows the spatial frequency characteristics of the SINC function (solid line) and the Gaussian function (dotted line) in Fourier space. As described above, since the rectangular wave processing in the real space is equivalent to the multiplication of the SINC function in the Fourier space, when the rectangular wave processing is performed as in Non-Patent Document 1, as shown by the solid line in FIG. There is a problem that high-frequency noise (for example, speckle noise) remains without being cut (removed), and as a result, a high-quality image cannot be acquired.

本発明は、上記の課題を解決するものであり、偏光感受型OCT(PS−OCT)によって取得したジョーンズ行列に対応した2次元又は/及び3次元の断層画像を取得する光断層画像撮影装置において、空間的に高周波のノイズを除去し、かつ、より効果的に平均化処理を実施して、より高いSNRや画質を持つ2次元又は/及び3次元の断層画像を取得できる光断層画像撮影装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problem and provides an optical tomographic imaging apparatus that acquires a two-dimensional and / or three-dimensional tomographic image corresponding to a Jones matrix acquired by polarization-sensitive OCT (PS-OCT). An optical tomographic imaging apparatus capable of acquiring two-dimensional and / or three-dimensional tomographic images having higher SNR and image quality by spatially removing high-frequency noise and performing averaging more effectively The purpose is to provide.

上記目的を達成するために、本発明は、被検物の偏光特性を表すジョーン行列を取得する偏光感受型OCT(PS−OCT)であって、ジョーンズ行列に対応して取得したBスキャン画像又は/及びCスキャン画像(ボリュームデータ)に対して所定のカーネル(XZ方向又は/或いはXYZ方向の所定のピクセル範囲)を設定し、設定した所定のカーネルのX方向又は/及びY方向又は/及びZ方向の各ピクセルのジョーンズ行列各要素に対して所定の重み付け処理を実施して、所定のカーネル内の各ピクセルのジョーンズ行列各要素を平均化処理する処理手段を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention relates to a polarization-sensitive OCT (PS-OCT) that acquires a Joan matrix that represents the polarization characteristics of a test object, and a B-scan image acquired corresponding to the Jones matrix or A predetermined kernel (a predetermined pixel range in the XZ direction or / or XYZ direction) is set for the / and C scan image (volume data), and the set X direction or / and Y direction or / and Z of the predetermined kernel A processing means is provided for performing a predetermined weighting process on each element of the Jones matrix of each pixel in the direction and averaging each element of the Jones matrix of each pixel in a predetermined kernel.

本発明は上記構成のように、カーネルの各ピクセルのジョーンズ行列各要素に対して重み付け処理を実施する。例えば、カーネルが2次元である場合はX方向及びZ方向に0〜1のGaussian波形処理を実施して平均化する。 In the present invention, as described above, the weighting process is performed on each element of the Jones matrix of each pixel of the kernel. For example, when the kernel is two-dimensional, Gaussian waveform processing of 0 to 1 is performed in the X direction and the Z direction and averaged.

実空間でGaussian波形処理を実施することは、上述のように、フーリエ空間では図5のGaussian関数(点線)を(フーリエ変換された測定信号に)掛けることと同意であるため、空間的に高周波のノイズが効率よく除去できることがわかる。さらに、重み付け処理を実施することにより、より効果的な平均化処理ができるのである。 As described above, performing Gaussian waveform processing in real space is equivalent to multiplying the Gaussian function (dotted line) in FIG. 5 (in the Fourier-transformed measurement signal) in Fourier space. It can be seen that the noise can be removed efficiently. Furthermore, more effective averaging processing can be performed by performing weighting processing.

本発明によれば、Gaussian波形処理などの重み付け処理を実施することにより、スペックルノイズなどの空間的に高周波のノイズを除去し、かつ、効果的に平均化処理ができることから、より高いSNRや画質を持つ2次元又は/及び3次元の断層画像が取得できる。 According to the present invention, by performing weighting processing such as Gaussian waveform processing, spatially high frequency noise such as speckle noise can be removed and averaging processing can be effectively performed. A two-dimensional and / or three-dimensional tomographic image having image quality can be acquired.

本発明による光断層画像取得部の一例の詳細を示した図である。It is the figure which showed the detail of an example of the optical tomographic image acquisition part by this invention. 光断層画像撮影装置の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the optical tomography apparatus. 移動平均処理のフローチャートを示した図である。It is the figure which showed the flowchart of a moving average process. 3次元断層像の取得までのフローを説明する図である。It is a figure explaining the flow until acquisition of a three-dimensional tomogram. フーリエ空間におけるSINC関数(実線)とGaussian関数(点線)の空間周波数特性を示した図である。It is the figure which showed the spatial frequency characteristic of the SINC function (solid line) and the Gaussian function (dotted line) in Fourier space.

以下、本発明の一実施例に係る光断層画像撮影装置について図面を参照して説明する。図1には断層画像取得部100の詳細構成を示す。 An optical tomographic imaging apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a detailed configuration of the tomographic image acquisition unit 100.

図1に示すように、断層画像取得部100では試料(被検査物)117に測定光を照射することにより、試料117の2次元又は/及び3次元断層画像を撮影する。本実施形態では、時間的に波長を変化させて走査する波長走査光源101を用いたフーリエドメイン(光周波数掃引)方式が採用されている。 As shown in FIG. 1, the tomographic image acquisition unit 100 shoots a two-dimensional or / and three-dimensional tomographic image of the sample 117 by irradiating the sample (inspection object) 117 with measurement light. In this embodiment, a Fourier domain (optical frequency sweep) method using a wavelength scanning light source 101 that scans while changing the wavelength with time is employed.

即ち、波長走査光源101から出力された光は、光ファイバを通してファイバーカプラ102に入力され、このファイバーカプラ102において、例えば5:95の比率で、参照光と測定光とに分波されて各々参照アーム160及びサンプルアーム150へ出力される。そのうち参照アーム160に出力された参照光は、光ファイバを通って光サーキュレーター120に入力後、コリメータレンズ121に入力され、参照ミラー122へ入射される。参照ミラー122は試料の表面位置に参照光路を合わせる光路長調整のため光路軸上で移動制御可能であり、OCT断層像を測定する前に、測定光路長と参照光路長を合わせる。 That is, the light output from the wavelength scanning light source 101 is input to the fiber coupler 102 through the optical fiber, and is split into the reference light and the measurement light at the ratio of, for example, 5:95, and is respectively referred to. It is output to the arm 160 and the sample arm 150. Of these, the reference light output to the reference arm 160 is input to the optical circulator 120 through the optical fiber, is then input to the collimator lens 121, and is incident on the reference mirror 122. The reference mirror 122 can be moved and controlled on the optical path axis to adjust the optical path length for aligning the reference optical path with the surface position of the sample, and the measurement optical path length and the reference optical path length are matched before measuring the OCT tomographic image.

そして、参照ミラー122で反射された参照光はコリメータレンズ121から光ファイバを通り光サーキュレーター120で光路が変更され、偏光コントローラ119を通り、コリメータレンズ123に入力し偏光感受型検出アーム136に入力される。 Then, the reference light reflected by the reference mirror 122 passes through the optical fiber from the collimator lens 121, the optical path is changed by the optical circulator 120, passes through the polarization controller 119, enters the collimator lens 123, and enters the polarization sensitive detection arm 136. The

一方、前記ファイバーカプラ102からサンプルアーム150に出力された測定光は、光ファイバを通って偏光コントローラ103を介して偏波依存ディレイライン133のコリメータレンズ104に入力後、偏光子105を通る。本実施例では偏光子105の偏光角度は45度に設定してある。さらに、偏光コントローラ103を通過しコリメータレンズ104に入力する直前の偏光角度も45度に制御され、45度に偏光された測定光が効率よく取り出せるように、偏光コントローラ103及び偏光子105が調整及び制御されている。 On the other hand, the measurement light output from the fiber coupler 102 to the sample arm 150 is input to the collimator lens 104 of the polarization dependent delay line 133 through the optical fiber via the polarization controller 103 and then passes through the polarizer 105. In this embodiment, the polarization angle of the polarizer 105 is set to 45 degrees. Furthermore, the polarization angle immediately before passing through the polarization controller 103 and entering the collimator lens 104 is also controlled to 45 degrees, and the polarization controller 103 and the polarizer 105 are adjusted and adjusted so that measurement light polarized at 45 degrees can be efficiently extracted. It is controlled.

45度に偏光された測定光は偏波依存ディレイライン133内の偏光ビームスプリッター106を通すことにより互いに直交する2つの直線偏光状態(垂直方向及び水平方向)の光に分割される。分割された測定光は各々異なる全反射プリズム107及び108で反射され、2つの異なる光路で伝播させる。ここで、全反射プリズム107及び108の少なくとも1つの全反射プリズムを移動制御することにより、2つの異なる偏光状態(垂直方向及び水平方向)の間の遅延を生じさせる。 The measurement light polarized at 45 degrees passes through the polarization beam splitter 106 in the polarization-dependent delay line 133 and is split into light in two linear polarization states (vertical direction and horizontal direction) orthogonal to each other. The divided measurement lights are reflected by different total reflection prisms 107 and 108, respectively, and propagate in two different optical paths. Here, the movement between at least one of the total reflection prisms 107 and 108 is controlled to cause a delay between two different polarization states (vertical direction and horizontal direction).

ここで、入射測定光を偏光ビームスプリッター106の中心から一定距離外れた位置に入射するように設定することにより、偏光ビームスプリッター106により2つの異なる偏光状態の光を生成し、各々異なる全反射プリズム107及び108で反射され、一定の遅延を持つ2つの異なる偏光状態(垂直方向及び水平方向)の測定光が生成され、反射ミラー110で光路を変えた後、コリメータレンズ109により光ファイバ接続される。 Here, by setting the incident measurement light so as to be incident on a position deviated from the center of the polarizing beam splitter 106, light having two different polarization states is generated by the polarizing beam splitter 106, and each has a different total reflection prism. Measurement light reflected in 107 and 108 and having two different polarization states (vertical direction and horizontal direction) having a certain delay is generated. The optical path is changed by the reflection mirror 110, and then the optical fiber is connected by the collimator lens 109. .

光ファイバを通った測定光は、偏光コントローラ111を通った後、光サーキュレーター112で光路が変更され、コリメータレンズ113に入射後、ガルバノミラー114及び115で反射し、レンズ116により集光して、試料(被検査物)117へ入射する。 After the measurement light passing through the optical fiber passes through the polarization controller 111, the optical path is changed by the optical circulator 112, enters the collimator lens 113, is reflected by the galvanometer mirrors 114 and 115, is condensed by the lens 116, It enters the sample (inspection object) 117.

ガルバノミラー114及び115は、測定光を走査させるためのもので、ガルバノミラー114及び115を制御することにより、測定光を試料117の表面において水平方向に及び垂直方向に走査されるようになっている。これにより、試料117の2次元の断層画像や3次元の断層画像が取得できるのである。 The galvanometer mirrors 114 and 115 are for scanning the measurement light. By controlling the galvanometer mirrors 114 and 115, the measurement light is scanned in the horizontal direction and the vertical direction on the surface of the sample 117. Yes. Thereby, a two-dimensional tomographic image and a three-dimensional tomographic image of the sample 117 can be acquired.

試料(被検査物)117で反射された測定光は、上記とは逆にレンズ116、ガルバノミラー115及び114を通り、コリメータレンズ113に入力される。そして、測定光は光ファイバを通って前記光サーキュレーター112で光路が変更され、偏光コントローラ118を通った後、コリメータレンズ125に入力し偏光感受型検出アーム136に入力される The measurement light reflected by the sample (inspection object) 117 passes through the lens 116 and the galvanometer mirrors 115 and 114, and is input to the collimator lens 113. Then, the optical path of the measurement light is changed by the optical circulator 112 through the optical fiber, and after passing through the polarization controller 118, is input to the collimator lens 125 and input to the polarization sensitive detection arm 136.

コリメータレンズ123から偏光感受型検出アーム136に入力し、偏光子124で偏光された参照光と、試料(被検査物)117で反射された測定光は無偏光ビームスプリッター132を用いて合成され、分割される。分割された光は、その後、コリメータレンズ126及び127に入力後、2つのインライン型の偏光ビームスプリッター128及び129によって2つの直交する偏光状態に分けられる。 The reference light that is input from the collimator lens 123 to the polarization sensitive detection arm 136 and is polarized by the polarizer 124 and the measurement light that is reflected by the sample (inspection object) 117 are combined using a non-polarizing beam splitter 132, Divided. The split light is then input to collimator lenses 126 and 127 and divided into two orthogonal polarization states by two in-line polarization beam splitters 128 and 129.

ここで、インライン型の偏光ビームスプリッター128及び129後の参照光の垂直方向及び水平方向の直線偏光のパワーを等しくするために、偏光子124の偏光角度は45度に調整すると共に、効率を上げるため、事前に通る偏光コントローラ119を用いて偏光子124へ入射する直前の偏光角度がほぼ45度となるように制御されている。 Here, in order to equalize the power of the linearly polarized light in the vertical and horizontal directions of the reference light after the inline polarization beam splitters 128 and 129, the polarization angle of the polarizer 124 is adjusted to 45 degrees and the efficiency is increased. Therefore, the polarization controller 119 passing in advance is controlled so that the polarization angle immediately before entering the polarizer 124 is approximately 45 degrees.

2つの偏光状態の干渉は、2つのバランス型光検出器130及び131により検出される。検出された垂直方向及び水平方向の2つの偏光状態の干渉信号は図2に示す制御装置200に設けられた演算部202において、各干渉信号に対するフーリエ変換などの処理が行われ、試料(被検査物)117のジョーンズ行列に対応して取得したBスキャン画像又は/及びCスキャン画像(ボリュームデータ)が取得される。取得された断層画像は記憶部203に記憶される。 The interference between the two polarization states is detected by the two balanced photodetectors 130 and 131. The detected interference signals of two polarization states in the vertical direction and the horizontal direction are subjected to processing such as Fourier transform on each interference signal in the arithmetic unit 202 provided in the control device 200 shown in FIG. Object) A B-scan image and / or a C-scan image (volume data) acquired corresponding to the Jones matrix of 117 is acquired. The acquired tomographic image is stored in the storage unit 203.

図4は、断層像取得部100による断層像(Bスキャン像)を取得する様子を示したものである。図4(a)は被検眼Eの眼底網膜の一例を、図4(b)は断層像取得部100から取得して得られた眼底網膜401の複数の2次元断層像(Bスキャン像)の例を示している。そして、図4(c)は本実施例にて生成された眼底部のCスキャン像(3次元断層像、ボリュームデータとも言う)の例を示している。尚、図4(a)〜(c)のx軸はBスキャンのスキャン方向を、y軸はCスキャンの方向を示す。更に、図4(b)、(c)のz軸はAスキャン信号の奥行き方向、つまり眼底部の深さ方向を示す。 FIG. 4 shows a state in which a tomographic image (B-scan image) is acquired by the tomographic image acquisition unit 100. 4A shows an example of the fundus retina of the eye E, and FIG. 4B shows a plurality of two-dimensional tomograms (B-scan images) of the fundus retina 401 obtained from the tomogram acquisition unit 100. An example is shown. FIG. 4C shows an example of a C-scan image (also referred to as a three-dimensional tomographic image or volume data) of the fundus generated in the present embodiment. 4A to 4C, the x-axis indicates the B-scan scan direction, and the y-axis indicates the C-scan direction. Furthermore, the z-axis in FIGS. 4B and 4C indicates the depth direction of the A scan signal, that is, the depth direction of the fundus.

図4(b)の404は取得した2次元断層像であり、ガルバノミラーユニット106をX方向にスキャンさせながら、演算部202がAスキャン信号403を再構築して作成される。この2次元断層像がBスキャン像であり、眼底網膜401に対する奥行き方向(Z方向)と直交するX方向の2次元の断面、すなわち図4(b)におけるx軸及びz軸で規定される平面における2次元断層像である。図4(a)の402は2次元断層像404の撮影位置を示す。 Reference numeral 404 in FIG. 4B is an acquired two-dimensional tomographic image, which is created by the calculation unit 202 reconstructing the A scan signal 403 while scanning the galvanometer mirror unit 106 in the X direction. This two-dimensional tomographic image is a B-scan image, and is a two-dimensional cross section in the X direction perpendicular to the depth direction (Z direction) with respect to the fundus retina 401, that is, a plane defined by the x axis and the z axis in FIG. It is a two-dimensional tomogram in FIG. Reference numeral 402 in FIG. 4A indicates the photographing position of the two-dimensional tomographic image 404.

図4に示したBスキャン像及びCスキャン像は複数のピクセルで構成された画像である。本発明による移動平均は、所定数のピクセル、例えば、Bスキャン像(2次元画像)ではX方向及びZ方向に対して各所定のピクセル数の領域(例えばX方向3ピクセル、Z方向5ピクセルであれば、3×5ピクセルの領域)を本発明では所定のカーネルの領域とする。Cスキャン像に対して移動平均処理を実施する場合はX方向、Y方向及びZ方向の各所定数のピクセルの領域を所定のカーネルの領域とする。 The B scan image and the C scan image shown in FIG. 4 are images composed of a plurality of pixels. The moving average according to the present invention is a predetermined number of pixels, for example, in a B-scan image (two-dimensional image), an area having a predetermined number of pixels with respect to the X direction and the Z direction (for example, 3 pixels in the X direction and 5 pixels in the Z direction). If there is, an area of 3 × 5 pixels) is defined as a predetermined kernel area in the present invention. When moving average processing is performed on a C-scan image, a predetermined number of pixel areas in the X, Y, and Z directions are set as predetermined kernel areas.

次に、本発明のポイントである、取得した画像の移動平均処理について図3のフローチャートを用いて説明する。 Next, the moving average processing of the acquired image, which is the point of the present invention, will be described using the flowchart of FIG.

取得された画像はSNR(信号ノイズ比)や画質を向上させるため、移動平均処理を行う。図3に示すフローは移動平均処理の一実施例であり、移動平均処理はこのフローに限定されるものではない。 The acquired image is subjected to moving average processing in order to improve SNR (signal noise ratio) and image quality. The flow shown in FIG. 3 is an example of the moving average process, and the moving average process is not limited to this flow.

まず、S10で最初のピクセルを設定する。最初のピクセルは0番目のピクセルとするため、S10ではn=0と設定し、設定したピクセルをn番目のピクセルとする。 First, in S10, the first pixel is set. Since the first pixel is the 0th pixel, n = 0 is set in S10, and the set pixel is the nth pixel.

S12で記憶部203に記憶したボリュームデータから、n番目のピクセルを基に所定のカーネルの領域を抽出する。例えば、1つのBスキャン像に対して移動平均処理を実施する場合は、n番目のピクセルを含む、X方向及びZ方向の所定の数のピクセルの領域(本発明では「カーネルの領域」と記載する、例:3ピクセル×5ピクセル)を抽出する。カーネルの領域とn番目のピクセルの位置の関係は予め設定しておいてもよい。関係が一定であれば、抽出も容易であり、移動平均化処理の効果も得られやすい。 A predetermined kernel area is extracted from the volume data stored in the storage unit 203 in S12 based on the nth pixel. For example, when moving average processing is performed on one B-scan image, a region of a predetermined number of pixels in the X and Z directions including the nth pixel (in the present invention, described as “kernel region”) E.g. 3 pixels x 5 pixels). The relationship between the kernel area and the position of the nth pixel may be set in advance. If the relationship is constant, the extraction is easy and the effect of the moving averaging process can be easily obtained.

また、ボリュームデータに対して移動平均化処理をする場合は、n番目のピクセルを含む、X方向、Y方向及びZ方向の各方向の所定の数のピクセルの領域(例:3×5×3ピクセル)のカーネルの領域を抽出する。 In addition, when moving average processing is performed on volume data, an area of a predetermined number of pixels in each of the X direction, the Y direction, and the Z direction, including the nth pixel (eg, 3 × 5 × 3). Pixel area).

S14では、抽出したカーネルの領域に対してWindow function(窓関数)を掛ける。掛ける方向としては、対象がBスキャン像であれば、X方向とZ方向、対象がボリュームデータであればX、Y及びZ方向に掛けてもよいし、いずれか1つの方向で効果が期待できるのであれば、X、Y及びZ方向のいずれか1つの方向でもいいし、ボリュームデータの場合は、選択した2つの方向でもよい。 In S14, a window function is applied to the extracted kernel area. As the direction of multiplication, if the target is a B-scan image, the direction may be the X and Z directions, and if the target is volume data, it may be multiplied in the X, Y, and Z directions, and the effect can be expected in any one direction. In this case, any one of the X, Y, and Z directions may be used. In the case of volume data, two selected directions may be used.

Window function(窓関数)としては、Gaussian関数(Gaussian窓とも言う)を用いてもよい。Gaussian関数を用いた場合、図5の点線で示す空間周波数特性から、効率よく高周波に係るノイズの除去が可能になる。 As a window function, a Gaussian function (also referred to as a Gaussian window) may be used. When the Gaussian function is used, high-frequency noise can be efficiently removed from the spatial frequency characteristic indicated by the dotted line in FIG.

S14の処理は、各ピクセルのジョーンズ行列各要素にGaussian関数などの窓関数を掛ける。また、掛ける窓関数はGaussian関数に限ったものではなく、Hamming関数(Hamming窓とも言う)やHanning関数(Hanning窓とも言う)を採用してもよい。これらの関数を採用しても、Gaussian関数の場合と同様な効果を得ることができる。 The process of S14 multiplies each element of the Jones matrix of each pixel by a window function such as a Gaussian function. The window function to be multiplied is not limited to the Gaussian function, and a Hamming function (also referred to as a Hamming window) or a Hanning function (also referred to as a Hanning window) may be employed. Even if these functions are employed, the same effect as in the case of the Gaussian function can be obtained.

S14で、カーネルの領域に対してWindow function(窓関数)を掛けた後、S16では、カーネルの領域の各ピクセルのSNR(信号ノイズ比)を算出し、一番高いSNRを持つピクセルを検出する。 After the window function is applied to the kernel area in S14, the SNR (signal-to-noise ratio) of each pixel in the kernel area is calculated in S16, and the pixel having the highest SNR is detected. .

S18では、S16で検出した一番高いSNRを持つピクセルのジョーンズ行列各要素とその他のピクセルのジョーンズ行列各要素との間のグローバル位相差を算出する。グローバル位相差は各ピクセルのジョーンズ行列各要素毎に算出する。 In S18, a global phase difference between each Jones matrix element of the pixel having the highest SNR detected in S16 and each Jones matrix element of the other pixels is calculated. The global phase difference is calculated for each element of the Jones matrix of each pixel.

S20では、S18で算出した各ピクセルのジョーンズ行列各要素におけるグローバル位相差を用いて、各ピクセルのジョーンズ行列各要素のグローバル位相差をキャンセルする。これにより、カーネルの領域の各ピクセルのグローバル位相差はキャンセルされる。 In S20, the global phase difference of each Jones matrix element of each pixel calculated in S18 is canceled using the global phase difference of each Jones matrix element of each pixel. This cancels the global phase difference of each pixel in the kernel region.

S20で、カーネルの領域の各ピクセルのグローバル位相差をキャンセル後、S22では、カーネルの領域の各ピクセルのジョーンズ行列各要素毎に要素の値を平均する。 After canceling the global phase difference of each pixel in the kernel area in S20, the element values are averaged for each element of the Jones matrix of each pixel in the kernel area in S22.

S22で、ジョーンズ行列各要素を平均したら、S24で、ピクセルの番号を1つ加算する。S26で、加算したnの値が所定の数n(final)より大きい場合は、対象としたBスキャン像又はボリュームデータ全ての範囲で移動平均処理が完了したと判断して、移動平均処理を終了する。所定の数n(final)以下の場合はS12に戻り、次のピクセルに対するカーネルの領域を抽出して、S12〜S24の処理を繰り返す。 When the Jones matrix elements are averaged in S22, one pixel number is added in S24. If the added value of n is larger than a predetermined number n (final) in S26, it is determined that the moving average process has been completed in the entire range of the target B-scan image or volume data, and the moving average process ends. To do. If the number is less than the predetermined number n (final), the process returns to S12, the kernel area for the next pixel is extracted, and the processes of S12 to S24 are repeated.

S26の所定の数n(final)は、対象とするBスキャン像又はボリュームデータのピクセルの総数であってもよい。この場合、対象としたBスキャン像又はボリュームデータの全領域に亘って移動平均化処理される。これに限らず、総数より小さい所定の数でもよい。例えば、Bスキャン像又はボリュームデータの中の任意の特徴部位のみ画像を確認したい場合は任意の特徴部位の領域に合わせてnの値を設定してもよい。 The predetermined number n (final) in S26 may be the total number of pixels of the target B-scan image or volume data. In this case, moving average processing is performed over the entire area of the target B-scan image or volume data. Not limited to this, a predetermined number smaller than the total number may be used. For example, if it is desired to confirm an image of only an arbitrary feature portion in the B-scan image or volume data, the value of n may be set according to the region of the arbitrary feature portion.

上述のように、Gaussian波形処理などの重み付け処理を実施して移動平均処理を実施することで、スペックルノイズなどの空間的に高周波のノイズを除去し、かつ、効果的に平均化処理ができることから、より高いSNRや画質を持つ2次元又は/及び3次元の断層画像が取得できるのである。 As described above, weighted processing such as Gaussian waveform processing is performed and moving average processing is performed, so that spatially high frequency noise such as speckle noise can be removed and averaging processing can be performed effectively. Thus, a two-dimensional and / or three-dimensional tomographic image having a higher SNR and image quality can be acquired.

以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、これらはあくまでも例示であって、本発明はかかる実施形態における具体的な記載によって、何等、限定的に解釈されるものでなく、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることが、理解されるべきである。 The embodiments of the present invention have been described in detail above. However, these are merely examples, and the present invention is not construed as being limited by specific descriptions in the embodiments. The present invention can be carried out in a mode in which various changes, modifications, improvements, etc. are added based on the knowledge, and such a mode is within the scope of the present invention as long as it does not depart from the gist of the present invention. It should be understood that it is included in.

100・・断層画像取得部
101・・波長走査光源
102・・ファイバーカプラ
106・・偏光ビームスプリッター
112、120・・光サーキュレーター
128、129・・インライン型偏光ビームスプリッター
130、131・・バランス型光検出器
132・・無偏光ビームスプリッター
133・・偏波依存ディレイライン
201・・ADボード
202・・演算部
203・・記憶部
100 .. Tomographic image acquisition unit 101. Wavelength scanning light source 102. Fiber coupler 106. Polarization beam splitter 112, 120. Optical circulators 128, 129. Inline polarization beam splitter 130, 131. Balanced light detection. ... Non-polarizing beam splitter 133.. Polarization dependent delay line 201.. AD board 202.

Claims (3)

被検物の偏光特性を表すジョーン行列を取得する偏光感受型OCT(PS−OCT)であって、
ジョーンズ行列に対応して取得したBスキャン画像又は/及びCスキャン画像(ボリュームデータ)に対して所定のカーネル(XZ方向又は/或いはXYZ方向の所定のピクセル範囲)を設定し、
設定した所定のカーネルのX方向又は/及びY方向又は/及びZ方向の各ピクセルのジョーンズ行列の各要素(画素値)に対して所定の重み付け処理を実施して、
所定のカーネル内のジョーンズ行列の各要素(画素値)を平均化処理する処理手段を備えたことを特徴とする光断層画像撮影装置。
A polarization-sensitive OCT (PS-OCT) for obtaining a Joan matrix representing the polarization characteristics of a test object,
A predetermined kernel (a predetermined pixel range in the XZ direction or / or XYZ direction) is set for the B scan image or / and C scan image (volume data) acquired corresponding to the Jones matrix,
A predetermined weighting process is performed on each element (pixel value) of the Jones matrix of each pixel in the X direction or / and Y direction or / and Z direction of the predetermined kernel set,
An optical tomographic imaging apparatus comprising processing means for averaging each element (pixel value) of a Jones matrix in a predetermined kernel.
所定の重み付け処理は、Gaussian処理であることを特徴とする請求項1に記載の光断層画像撮影装置。 The optical tomography apparatus according to claim 1, wherein the predetermined weighting process is a Gaussian process. 所定の重み付け処理は、Hamming、Hanningなどの窓関数処理であることを特徴とする請求項1に記載の光断層画像撮影装置。 2. The optical tomography apparatus according to claim 1, wherein the predetermined weighting process is a window function process such as Hamming or Hanning.
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