CN103445864A - 用于产生断层扫描图像的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于产生断层扫描图像的设备和方法，所述方法包括：将沿相对于对象的横截面的第一方向被相位调制并包括对象的横截面信息的相干信号检测为关于对象的原始数据；通过对原始数据进行信号处理来产生参考临时断层扫描图像和至少一个临时断层扫描图像；基于将参考临时断层扫描图像和所述至少一个临时断层扫描图像进行比较的结果，并基于在参考临时断层扫描图像中是否存在伪像的统计值，检测参考临时断层扫描图像中的伪像；恢复伪像区域。

Description

用于产生断层扫描图像的设备和方法

本申请要求于2012年6月1日提交到韩国知识产权局的第10-2012-0059429号韩国专利申请的权益，该申请的公开通过引用全部包含于此。

技术领域

本发明涉及用于产生断层扫描图像的设备和方法，更具体地讲，涉及用于通过检测并恢复伪像区域产生高质量断层扫描图像的设备和方法。

背景技术

断层扫描是一种通过使用贯穿波获取对象的断层扫描图像的技术。断层扫描被用在各种领域中，并且对高质量断层扫描图像的需求也在增加。具体地讲，在直接与人类相关的领域中，基于有限的资源准确地产生断层扫描图像的技术是重要课题。

发明内容

提供用于通过检测并恢复伪像区域产生高质量断层扫描图像的设备和方法。

另外方面将在下面的描述中部分地阐明，并且从描述中部分是清楚的，或者通过本发明的实施可以被理解。

根据本发明的一方面，一种产生断层扫描图像的方法，包括：将沿相对于对象的横截面的第一方向被相位调制并包括对象的横截面信息的相干信号检测为关于对象的原始数据；通过对原始数据进行信号处理来产生参考临时断层扫描图像和至少一个临时断层扫描图像；基于将参考临时断层扫描图像和所述至少一个临时断层扫描图像进行比较的结果，并基于是否存在伪像的统计值，检测参考临时断层扫描图像的伪像区域；恢复伪像区域。

通过对原始数据执行信号处理产生参考临时断层扫描图像和至少一个临时断层扫描图像的步骤可包括：通过对原始数据进行解调来产生解调数据；对解调数据执行信号处理，以将解调数据转换为参考临时断层扫描图像和所述至少一个临时断层扫描图像。

产生解调数据的步骤可包括：调节定义残留边带（VSB）滤波器的函数的至少一个参数。

所述至少一个参数是持续时间或滚降值。

产生解调数据的步骤可包括：将原始数据产生为至少两条解调数据。

对解调数据执行信号处理的步骤可包括：对所述至少两条解调数据执行信号处理，以将所述至少两条解调数据转换为参考临时断层扫描图像和至少一个临时断层扫描图像。

在产生解调数据的步骤中，使用不同的VSB滤波器对所述至少两条解调数据进行解调，并且由不同的参数来定义VSB滤波器。

对解调数据执行信号处理的步骤可包括：对所述解调数据执行信号处理，以将一个解调数据转换为参考临时断层扫描图像和至少一个临时断层扫描图像。

对解调数据执行信号处理的步骤可包括：沿着与第一方向垂直的第二方向对解调的原始数据执行信号处理。

对解调数据执行信号处理的步骤可包括：将波长域中的解调的原始数据转换为关于对象的深度信息。

检测参考临时断层扫描图像的伪像区域的步骤可包括：基于参考临时断层扫描图像和所述至少一个临时断层扫描图像的梯度信息之间的差定义伪像区域。

检测参考临时断层扫描图像的伪像区域的步骤可包括：基于参考临时断层扫描图像和所述至少一个临时断层扫描图像的图像强度之间的差定义伪像区域。

恢复伪像区域的步骤可包括：基于被应用于伪像区域和至少一个相邻像素之间的距离的第一权重和被应用于针对伪像区域将参考临时断层扫描图像和所述至少一个临时断层扫描图像进行比较的结果的第二权重，恢复伪像区域。

所述方法还可包括：将具有恢复的伪像区域的参考临时断层扫描图像产生为关于对象的横截面的最终的断层扫描图像。

可使用光学相干断层扫描（OCT）设备执行所述方法。

一种用于产生断层扫描图像的设备，包括：图像处理单元，接收与相干信号相应的原始数据，并通过对原始数据执行信号处理来产生参考临时断层扫描图像和至少一个临时断层扫描图像，其中，所述相干信号包括沿相对于对象的横截面的第一方向被相位调制的对象的横截面信息；伪像处理单元，基于将参考临时断层扫描图像和所述至少一个临时断层扫描图像进行比较的结果和关于伪像区域的统计值来检测参考临时断层扫描图像的伪像区域，并恢复所述伪像区域。

伪像处理单元可包括：伪像区域确定单元，基于参考临时断层扫描图像和所述至少一个临时断层扫描图像的梯度信息之间的差定义伪像区域；伪像区域恢复单元，基于被应用于伪像区域和至少一个相邻像素之间的距离的第一权重和被应用于针对伪像区域将参考临时断层扫描图像和所述至少一个临时断层扫描图像进行比较的结果的第二权重，恢复伪像区域。

伪像区域确定单元可包括至少一个残留边带(VSB)滤波器。

伪像区域恢复单元可将具有恢复的伪像区域的参考临时断层扫描图像产生为关于对象的横截面的最终的断层扫描图像。

一种计算机可读记录介质，在其上实现用于在计算机上执行权利要求1的产生断层扫描图像的方法的程序。

附图说明

通过下面结合附图对实施例进行的描述，这些和/或其它方面将变得清楚和更易于理解，其中：

图1是示出根据本发明的实施例的断层扫描图像产生设备的框图；

图2是示出根据本发明的实施例的产生断层扫描图像的方法的流程图；

图3示出根据本发明的实施例的产生图1或图2的相干信号的示例；

图4是图3中所示的相干系统的详细示图；

图5示出根据本发明的实施例的在图3中所示的相位调制器的操作的示例；

图6示出根据本发明的实施例的图1的图像处理单元；

图7示出根据本发明的另一实施例的图1的图像处理单元；

图8A和图8B示出根据本发明的实施例的图6和图7中所示的解调器；

图9A和图9B是示出根据本发明的实施例的滤波复杂度的增加和折叠现象之间的关系的示例；

图10是示出根据本发明的实施例的产生图2中所示的参考临时断层扫描图像和至少一个临时断层扫描图像的操作的流程图；

图11是示出根据本发明的实施例的图2中所示的检测伪像区域的操作的流程图；

图12是示出根据本发明的另一实施例的图2中所示的检测伪像区域的操作的流程图；

图13示出根据本发明的实施例的执行图11或图12的方法的图1的伪像处理单元的操作；

图14是示出根据本发明的实施例的用于确定伪像区域的图1的伪像区域确定单元的标准的曲线图；

图15是示出根据本发明的实施例的图2中所示的恢复伪像区域的操作的流程图；

图16示出根据本发明的实施例的示出图15的第一权重和第二权重的曲线图；

图17A至图17D是使用根据本发明的实施例的用于产生断层扫描图像的设备和方法形成的断层扫描图像的曲线图和图像。

具体实施方式

现在将详细描述本发明的实施例，其示例在附图中示出，其中，相同的标号始终表示相同的部件。在此方面，本实施例可具有不同的形式并且不应被解释为限于在此阐述的描述。因此，以下仅通过参照附图描述实施例以解释本说明书的多个方面。参照用于示出本发明的优选实施例的附图，以获得对本发明及其优点和通过实施本发明所实现的目标的充分理解。

在下文中，通过参照附图解释发明的优选实施例来详细描述本发明。附图中的相同的标号指示相同的元件。

图1是示出根据本发明的实施例的断层扫描图像产生设备的框图，图2是示出根据本发明的实施例的产生断层扫描图像的方法的流程图。

参照图1和图2，断层扫描产生设备100包括图像处理单元IMGPU和伪像处理单元AFPU。在操作S220，图像处理单元IMGPU接收根据相干信号CS检测到的原始数据RDTA，并在操作S240针对原始数据RDTA执行图像处理以产生至少两个临时断层扫描图像IMG1至IMGn(n是2或大于2的自然数)。例如，至少两个断层扫描图像IMG1至IMGn之一可以是参考临时断层扫描图像。例如，第一临时断层扫描图像IMG1可以是参考临时断层扫描图像。

伪像处理单元AFPU可包括伪像区域确定单元AADU和伪像区域恢复单元AASU。在操作S260，伪像区域确定单元AADU可比较至少两个临时断层扫描图像IMG1至IMGn，并定义伪像区域。如上所述，至少两个临时断层扫描图像IMG1至IMGn中的一个临时断层扫描图像可包括参考临时断层扫描图像。在此情况下，伪像区域确定单元AADU可比较所述至少两个临时断层扫描图像IMG1至IMGn中的参考临时断层扫描图像和另一临时断层扫描图像。另外，可基于将参考临时断层扫描图像和至少一个临时断层扫描图像比较的结果和关于伪像存在的统计值，检测参考临时断层扫描图像的伪像区域。

在操作S280，伪像区域恢复单元AASU基于从伪像区域确定单元AADU接收并定义的关于伪像区域的信息（在下文中，“伪像区域信息AA_Inf”），恢复参考临时断层扫描图像的伪像区域。

图3是根据本发明的实施例的产生图1或图2的相干信号的示例。

参照图1和图3，断层扫描图像产生设备100可包括光产生单元110、相干系统120、相位调制器PMD、检测器14，0来产生相干信号CS。图3的断层扫描图像产生设备100可以是光学相干断层扫描图像（OCT）设备。然而，断层扫描图像产生设备100不限于此。断层扫描图像产生设备100还可以是其他医学成像装置。例如，断层扫描图像产生设备100不仅可以是OCT设备，还可以是包括残留边带滤波器（VSB）的医学成像装置，稍后将描述残留边带滤波器（VSB）。

光产生单元110产生光学信号（OS）。例如，光产生单元110可响应于与用户接口单元170的输入相应的接口信号Xin而发射光学信号0S。用户接口170通常可以是诸如键盘、鼠标等的输入装置。可选择地，用户接口170可以是显示在显示单元DISU上的图形用户接口（GUI）。在用户接口170上产生的事件可被产生为接口信号Xin。如果用户接口170是键盘，则在用户接口170上产生的事件是按键弹起（key-up）或按键按下（key-down），如果用户接口170是鼠标，则事件可以是点击，如果用户接口170是GUI，则事件可以是触摸。

从光产生单元110产生的光学信号OS的示例包括超辐射发光二极管（SLD）信号和边缘发射发光二极管（ELED）信号。然而，光学信号0S不限于此，其他类型的光学信号也可用作根据本发明的实施例的光学信号。从光产生单元100产生的光学信号0S被发送到相干系统120。光学信号0S可通过自由空间发送到相干系统120，或可通过传输介质发送到相干系统120。传输介质的示例是光纤。

图4是图3中所示的相干系统120的详细示图。

参照图3和图4，相干系统120接收光学信号0S，并将所述光学信号0S分离为测量信号MS和参考信号RS。为此，在相干系统120中，可形成至少两个不同的信号路径P1和P2。从光学信号0S分离的测量信号MS通过信号路径P1和P2之一（例如，信号路径P2）被发送，参考信号R2可通过另一信号路径（例如，信号路径P1）被发送。

相干系统120可以以特定划分比将光学信号0S分离为测量信号MS和参考信号RS。可通过测量信号MS的输出强度与参考信号RS的输出强度的比率来定义划分比。例如，相干系统120可以以划分比5：5将光学信号OS分离为测量信号MS和参考信号RS。另外，相干系统120可以以9:1或其他各种比率将光学信号OS分离为测量信号MS和参考信号RS。当使用图4的光束分配器121分离测量信号MS和参考信号RS时，可根据光束分配器121的透射和反射特性来确定划分比。

相干系统120将测量信号MS发送到探测器130,探测器130将相位调制的测量信号MS照射到对象160。从探测器130照射的测量信号MS被反射或散射到对象160的内部。

图5示出根据本发明的实施例的图3中所示的相位调制器的操作。在图5中，为了便于描述，省略将相位调制的测量信号MS照射到对象160的探测器130。

参照图3和图5，相位调制器PMD可包括扫描镜131。扫描镜131相对于轴131a旋转。随着扫描镜131旋转，测量信号MS沿对象160的第一方向（侧方向或行方向）被B扫描（横向扫描）以被相位调制。例如，扫描镜131以一个像素为单位或沿对象的行方向旋转，测量信号MS可以以一个像素的速度沿行方向使将被照射的对象移动。作为结果，测量信号MS可以以一个像素为单位被相位调制。根据本发明的当前实施例的相位调制器PMD可以是Galvano扫描仪，在此情况下，B扫描方向指示根据Galvano扫描仪的远离枢轴（pivot-off）的方向。

沿行方向以一个像素为单位照射到对象160的测量信号MS沿第二方向（垂直方向或列方向）被反射或散射（A扫描）。相对于对象160的第二方向可指示与对象160的第一方向垂直的方向。

被反射或散射的测量信号MS作为响应信号被发送到相干系统120。例如，响应信号AS可沿着与测量信号MS被照射到对象160的路径相同的路径被发送到相干系统120。可选择地，响应信号AS可沿着与测量信号MS照射到对象160的路径不同的路径被发送到相干系统120。如测量信号MS的发送一样，响应信号AS可通过自由空间被发送到相干系统120，或可通过传输介质（如光纤）被发送到相干系统120。

相干系统120通过响应信号AS和参考信号RS的相干产生相干信号CS。具体地讲，参考信号RS通过相干系统120内部的信号路径P1被发送，并通过标准镜122被反射，以被发送到光束分配器121。发送到光束分配器121的参考信号RS的一部分被光束分配器121反射，参考信号RS的另一部分穿过光束分配器121。穿过光束分配器121的参考信号RS与通过光束分配器121反射的响应信号AS产生相干。

相干信号CS被输入到检测器140。检测器140以帧为单位将通过响应信号AS和参考信号RS之间的相干产生的相干信号检测为原始数据RDTA。可通过扫描镜131的一个旋转同时获取以帧为单位形成的原始数据，或可通过扫描镜131的反复旋转（与第二方向上的像素的数量相应）依次获取原始数据RDTA的第一行RD1至第N行RDN。

再次参照图3，例如，检测器140以行为单位针对对象160检测相干信号CS的光强度I（如等式1）。在等式1中，Ir表示参考信号RS的光强度，Is表示响应信号AS的光强度，k表示波长，Z_rs表示参考信号RS和响应信号AS之间的路径长度的差（或对象160的深度信息）。另外，x表示沿着第一方向（行方向）上的像素的数量，f_B﹒x表示相位调制的值。

[等式1]

$I(k,x)=\underset{i=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}2\·\sqrt{I_r{I}_s},\cos (2k\·z_{\mathrm{rs}}+f_B\·x)$

检测器140可通过使用光接收单元（未示出）检测相干信号CS的光强度I，光接收单元的示例可包括光电检测器。尽管已经在上面描述了检测光相干信号的方法，但是产生断层扫描图像的方法不限于从光相干信号产生断层扫描图像，并且可分析指示关于对象的断层扫描图像的其他信号，来产生对象的断层扫描图像。

通过使用检测器140检测的原始数据RDTA被发送到图像处理单元IMGPU,以产生至少两个断层扫描图像。

图6示出根据本发明的实施例的图1的图像处理单元IMGPU。

参照图1和图6，根据本发明的当前实施例的图像处理单元IMGPU可包括解调器DEMU和图像产生单元IGEU。解调器DEMU可将一条数据单元的原始数据RDTA解调为一条数据单元的解调数据RDTAd。例如，稍后描述的图6的解调器DEMU可将一条原始数据RDTA解调为一条解调数据RDTAd。图像产生单元IGEU可对原始数据RDTA执行信号处理。例如，当沿着第一方向（B扫描方向）以行为单位执行原始数据RDTA的解调时，可以沿着第二方向以列为单位执行图像产生单元IGEU中的信号处理。图像产生单元IGEU可以以行RD1至RDn为单位通过解调器DEMU接收解调数据RDTAd（见图5），或可一次接收解调数据RDTAd。当以行为单位接收解调数据RDTAd时，用于临时存储每行的解调结果的存储单元(未示出)可被包括在图像产生单元IGEU中，当接收每行的解调结果时，存储单元可被包括在解调器DEMU中。

图像产生单元IGEU可通过将解调数据RDTA从波长域转换到深度域来对解调数据RDTA执行信号处理。为此，图像产生单元IGEU可对解调数据RDTAd执行背景减除和k线性化，并执行快速傅里叶变换（FFT）。然而，解调数据RDTAd的信号处理不限于此，图像产生单元IGEU还可使用其他各种算法对借条的数据RDTAd执行从波长域到深度域的信号处理。随着针对对象160检测的波长被处理为深度信息，图像产生单元IGEU可针对对象160产生临时断层扫描图像IMG1至IMGn。

图像产生单元IGEU可将一条解调数据RDTAd转换为至少两个临时断层扫描图像IMG1至IMGn。如上所述，在所述至少两个临时断层扫描图像IMG1至IMGn中，第一临时断层扫描图像IMG1可以是参考临时断层扫描图像。

图7示出根据本发明的另一实施例的图1的图像处理单元IMGPU。

参照图1和图7，类似于图6的图像处理单元IMGPU，图像处理单元IMGPU还可包括解调器DEMU1至DEMUm和图像产生单元IGEU。然而，这里，可包括至少两个解调器DEMU1至DEMUm。例如，第一解调器DEMU1可将原始数据RDTA解调为第一解调数据RDTAd1，第m解调器DEMUm(m是2或大于2的自然数)可对原始数据进行解调，以产生第m解调数据RDTAdm。所述至少两个解调器DEMU1至DEMUm中的每一个可与图6的解调器DEMU相同。

例如，至少两个解调器DEMU1至DEMUm中的至少一个解调器可以是VSB滤波器（稍后将描述）。在此情况下，可由不同的参数定义作为至少两个解调器DEMU1至DEMUm的VSB滤波器。

图像产生单元IGEU可对解调数据RDTAd1至RDTAdm中的每一个解调数据执行信号处理，以产生至少两个临时断层扫描图像IMG1至IMGn。例如，如果n与m相等，则图像产生单元IGEU可对第一解调数据RDTAd1执行信号处理为第一临时断层扫描图像IMG1，对第m解调数据RDTAdm执行信号处理为第n临时断层扫描图像IMGn(m=n)。除了接收的解调数据的条数之外，图7的图像产生单元IGEU可与图6的图像产生单元IGEU相同。

图8A和图8B示出根据本发明的实施例的图6和图7的解调器。

参照图8A，解调器DEMU可包括VSB滤波器。相同地，参照图8B，图7的解调器DEMU1至DEMUm中的每一个可包括VSB滤波器。

在下文中，将对于图6的解调器DEMU呈现通过使用根据本发明的实施例的解调器对原始数据进行解调，其中，所述解调器包括VSB滤波器并执行响应的滤波操作。

根据本发明的当前实施例的解调器DEMU可通过调节滤波器函数的参数并以行为单位对原始数据RDTA进行滤波来执行解调操作，其中，滤波器函数的参数使用固定到固定窗口尺寸的滤波器来定义解调器DEMU的滤波操作。解调器DEMU可被设置为具有与窗口尺寸信号XFW相应的固定的尺寸的窗口。例如，响应于窗口尺寸信号XFW,解调器DEMU可被设置为具有相对于中心值水平对称的尺寸“a”（“a”是常数）。

根据本发明的当前实施例，可在对原始数据RDTA进行解调之前，针对解调器DEMU设置固定的窗口尺寸。例如，当设置或开启图1或图3的断层扫描图像产生设备100时，解调器DEMU可响应于通过图3的用户接口170输入的固定窗口尺寸信号XFW设置窗口尺寸。在此情况下，每当设置或开启图1或图3的断层扫描图像产生设备100时，可设置具有不同的窗口尺寸的解调器DEMU。可以以抽头为单位设置窗口尺寸。

如上所述，当根据本发明的当前实施例的解调器DEMU是VSB滤波器时，可由以下等式2来定义解调器DEMU的滤波操作。在等式2中，y函数表示被滤波和输出的解调信号，x函数表示表现原始数据RDTA的每行的信号。另外，在等式2中，δ函数和h函数之和是滤波函数。另外，在等式2中N表示窗口尺寸。

[等式2]

$y\left(n\right)=(\mathrm{\δ}\left(n\right)+h\left(n\right))*x\left(n\right)x$

$\≈x\left(n\right)+j\frac{2}{\mathrm{\π}}\underset{k=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{coeffs}\left(k\right)\×(x(n-2k-1)-x(n+2k+1))$

然而，在等式2中，假设在下面的等式3的条件下设置h函数。当n是偶数时，y函数是0，因此，在等式2中排除具有偶数的这种情况。

[等式3]

$h\left(n\right)=\left\{\begin{array}{cccc}0& \mathrm{for}& \mathrm{even}& n\\ \frac{2}{\mathrm{n\π}}& \mathrm{for}& \mathrm{odd}& n\end{array}\right.$

因此，在图6的解调器DEMU中，执行窗口尺寸N的1/2乘法运算。另外，可由以下的等式4来表现等式2的系数coeff。在等式4，T表示持续期间，R表示滚降值（roll-off value）。

[等式4]

$\mathrm{coeff}\left(k\right)=\frac{\sin \left(\frac{\mathrm{\πk}}{T}\right)}{\frac{\mathrm{\πk}}{T}}\·\frac{\cos \left(\frac{\mathrm{\πRk}}{T}\right)}{(1-\frac{{4R}^2{k}^2}{T^2})}\·e^{\frac{2\mathrm{j\πk}}{4}}$

如上所述，可通过调节定义滤波操作的滤波函数的至少一个参数，针对频域设置相干信号的波形来执行根据本发明的实施例的解调相干信号的方法。

例如，当滤波函数的滚降（R）值变化时，频域中的原始数据RDTA的波形中的上升段和下降段的倾斜度可变化。因此，频域的原始数据RDTA的波形的平坦度也会变化。同样地，随着波形的宽度变化，波形的平坦度也会变化。

即使当提供固定的窗口尺寸从而乘法运算的次数保持不变时，可提高解调的相干信号的波形的平坦度。因此，根据本发明的当前实施例，为了提高平坦度，窗口尺寸（即，乘法运算的次数）不可被增加。

如上所述，图7的至少两个解调器DEMU1至DEMUm可以是图8B的第一至第m VSB滤波器。在此情况下，可由不同的参数定义第一至第m VSB滤波器。因此，通过使用第一VSB滤波器至第m VSB滤波器从图8B的一条原始数据解调的多条解调数据RDTAd至RDTAm可具有不同频率响应特性。图9A和图9B是示出根据本发明的实施例的滤波复杂度的增加和折叠现象之间的关系的示例的图像。当解调信号的波形的平坦度很差时，出现如图9A所示的折叠现象。根据本发明的当前实施例，为了防止图9A的折叠现象的出现，如图9B中所示在不增加相乘的次数的情况下，可通过如上所述调节滤波函数的参数来提高解调的解调相干信号的波形的平坦度。因此，根据本发明的当前实施例，可最小化用于执行相干信号的解调的时间或资源的消耗，并还可有效防止折叠现象。

根据本发明的当前实施例，当形成断层扫描图像时，对于通过滤波操作的解调数据固定用于滤波的窗口尺寸，从而可保持断层扫描图像的质量并可减小数据解调所需的复杂度。另外，根据本发明的当前实施例，当对数据进行解调时，没有引起诸如时域或频域的域变化，因此，可进一步减小复杂度。

图10是示出根据本发明的实施例的图2中所示的产生参考临时断层扫描图像和至少一个临时断层扫描图像的操作的流程图。

参照图6、图7和图10，在步骤S1020，图像处理单元IMGPU对原始数据RDTA进行解调来产生解调数据RDTAd，对解调数据RDTAd执行信号处理，以将解调数据RDTAd转换为参考临时断层扫描图像和至少一个临时断层扫描图像。当根据本发明的当前实施例的图像处理单元IMGPU产生至少两个临时断层扫描图像IMG1至IMGn时，如图6中所示，一条解调数据RDTAd通过使用图像产生单元IGEU被产生为至少两个临时断层扫描图像IMG1至IMGn，或如图7中所示，至少两条解调数据RDTAd1至RDTAdm通过使用至少两个解调器DEMU1至DEMUm被产生，至少两个临时断层扫描图像IMG1至IMGn可被产生。

如上所述，当产生至少两个临时断层扫描图像IMG1至IMGn时，可存在临时断层扫描图像IMG1至IMGn之间的频率响应之间的差异，这可根据信号的有限的带宽会在饱和区域中引起实际图像中的伪像（如图17B中所示）。根据本发明的当前实施例的产生断层扫描图像的设备方法，可有效地检测并恢复伪像。这将在下面进行详细描述。

图11是根据本发明的实施例的图2中所示的检测伪像区域的操作的流程图。

参照图1、图2和图11，如上所述，在操作S260，伪像区域确定单元AADU基于将参考临时断层扫描图像和至少一个临时断层扫描图像进行比较的结果和关于伪像区域是否存在的统计值，检测参考临时断层扫描图像的伪像区域。例如，伪像区域确定单元AADU可基于参考临时断层扫描图像和至少一个临时断层扫描图像的梯度信息的差检测伪像区域。

可基于梯度信息从参考临时断层扫描图像和至少一个临时断层扫描图像检测边缘区域。可如下面的等式5所示，计算梯度信息。在等式5，

表示微分算子、α表示临时断层扫描图像IMG1至IMGn的像素值、x和y表示相应像素的位置。如稍后将描述的图13中所示，可由多个像素值（帧）形成临时断层扫描图像IMG1至IMGn中的每一个临时断层扫描图像。

[等式5]

${\▿}^2=\frac{{\∂}^2}{{\∂x}^2}+\frac{{\∂}^2}{\∂y^2}$

${\▿}^2=\frac{4}{(\mathrm{\α}+1)}\left[\begin{array}{ccc}\frac{\mathrm{\α}}{4}& \frac{1-\mathrm{\α}}{4}& \frac{\mathrm{\α}}{4}\\ \frac{1-\mathrm{\α}}{4}& -1& \frac{1-\mathrm{\α}}{4}\\ \frac{\mathrm{\α}}{4}& \frac{1-\mathrm{\α}}{4}& \frac{\mathrm{\α}}{4}\end{array}\right]$

进一步参照图1、图2和图11，在操作S1140，伪像区域确定单元AADU可通过将参考临时断层扫描图像和至少一个临时断层扫描图像的梯度信息的差和伪像统计值进行比较，来定义伪像区域。

图12是示出根据本发明的另一实施例的图2中所示的检测伪像区域的操作的流程图。

参照图1、图2和图12，关于操作S260，其中，伪像区域确定单元AADU基于将参考临时断层扫描图像和临时断层扫描图像进行比较的结果和是否存在伪像区域的统计值，来检测参考临时断层扫描图像的伪像区域，不同于图11中所示的方法，伪像区域确定单元AADU可基于参考临时断层扫描图像和至少一个临时断层扫描图像的图像强度之差，来检测伪像区域。可根据如上所述的等式1来计算图像强度。另外，在操作S1160，可通过将参考临时断层扫描图像和至少一个临时断层扫描图像的图像强度之差与伪像统计值进行比较来定义伪像区域。

将详细描述通过使用图11或图12的方法检测伪像区域的方法。

图13示出根据本发明的实施例的执行图11或图12的方法的图1的伪像处理单元的操作。

参照图1、图11或图12以及图13，伪像区域处理单元AFPU可由多个像素（值）形成参考临时断层扫描图像IMG1和临时断层扫描图像IMG2（不是参考临时断层扫描图像IMG1）。参照图13，可考虑行和列的位置（等式5的x和y）对像素值进行编号。

根据图11的方法，在操作S1120，可通过检测与参考临时断层扫描图像IMG1和临时断层扫描图像IMG2相应的像素的梯度信息的差来产生伪像信息AA_Inf。例如，参考临时断层扫描图像IMG1和临时断层扫描图像IMG2的像素11的梯度信息的差Δ11可被检测为伪像区域信息AA_Inf。例如，当参考临时断层扫描图像IMG1和临时断层扫描图像IMG2的每个像素11的梯度值是30和35时，伪像区域信息AA_Inf可被设置为5，这是像素11的差值Δ11。这还可应用于其他像素。因此，伪像区域信息AA_Inf可包括关于参考临时断层扫描图像IMG1和临时断层扫描图像IMG2的每个像素的梯度之差的信息。

根据图12的方法，在操作S1220，通过检测参考临时断层扫描图像IMG1和临时断层扫描图像IMG2的相应像素的图像强度之差来产生伪像区域信息AA_Inf。例如，参考临时断层扫描图像IMG1和临时断层扫描图像IMG2之差Δ11可被检测为伪像区域信息AA_Inf。例如，当参考临时断层扫描图像IMG1和临时断层扫描图像IMG2的像素11的图像强度是120和100时，针对像素11，伪像区域信息AA_Inf可被设置为20（差值Δ11）。这还可应用于其他像素。因此，伪像区域信息AA_Inf可包括关于参考临时断层扫描图像IMG1和临时断层扫描图像IMG2的像素的图像强度之差的信息。

图14是示出根据本发明的实施例的由用于确定伪像区域的图1的伪像区域确定单元使用的标准的曲线图。

参照图1、图11或图12以及图14，通过将根据操作S1120或操作S1220检测的伪像区域信息AA_Inf与图14的伪像统计值SVAL进行比较，可在操作S1140或操作S1240定义伪像区域。例如，具有大于临界值LVAL的伪像统计值SVAL的像素可被定义为伪像区域（像素），具有小于临界值LVAL的伪像统计值SVAL的像素可被定义为非伪像区域（像素）。这是因为参考临时断层扫描图像和至少一个临时断层扫描图像之差大的像素可具有失真值。可通过抽样样本图像来获取伪像统计值SVAL和临界值LVAL。

图15是示出根据本发明的实施例的图2中所示的恢复伪像区域的操作的流程图，图16示出根据本发明的实施例的示出图15的第一权重和第二权重的曲线图。

参照图1、图2、图15和图16，如上所述，在操作S280，根据本发明的当前实施例的伪像区域恢复单元AASU恢复伪像区域。例如，在操作S1520，伪像区域恢复单元AASU将第一权重W1应用于与伪像区域相邻的像素之间的距离，并在操作S1540，将第二权重W2应用于伪像区域信息AA_Inf（其中，针对伪像区域，通过将参考临时断层扫描图像与至少一个临时断层扫描图像进行比较获得伪像区域信息AA_Inf），并基于相邻像素对包括在参考临时断层扫描图像中的伪像区域执行拼接，从而恢复伪像区域。

第一权重W1与伪像区域和相邻像素之间的距离成正比。随着相邻像素更接近于伪像区域，相邻像素可多地更影响伪像区域的像素值。第二权重W2与伪像区域信息AA_Inf成反比。如上所述，当伪像区域信息AA_Inf大于图14的临界值LVAL时，与伪像区域信息AA_Inf相应的区域被定义为伪像区域，因此，小的第二权重W2被应用于具有大的伪像区域信息AA_Inf的像素，从而最小化伪像的影响。

图16示出通过将通过将第一权重W1和第二权重W2相乘而获取的值应用到用于恢复伪像区域的伪像的像素值，来恢复伪像区域的示例。在操作S1540，根据本发明的当前实施例的伪像区域恢复单元AASU可产生包括恢复的伪像区域的参考临时断层扫描图像，作为对象的横截面的最终的断层扫描图像。

根据本发明的当前实施例的产生断层扫描图像的设备和方法（其中，根据上述方法检测并恢复伪像区域），可减小饱和区域中剩余的伪像，因此，可产生高质量的断层扫描图像。

再次参照图3，针对对象160的横截面产生并且其伪像被恢复的最终的断层扫描图像TIMG可被存储在存储装置300中。另外，可通过使用显示单元DISU显示最终的断层扫描图像TIMG。显示单元DISU是从图像处理单元IMGPU接收图像信号并输出图像的装置，可以是包括在图像处理单元IMGPU外部的单独的装置，或可被包括在图像处理单元IMGPU中。图像处理单元IMGPU可被制造为执行如上所述的元件的功能的专用芯片，或可被实现为存储在通用中央处理单元（CPU）或存储装置300中的专用程序。

图17A至图17D是根据本发明的实施例的使用用于产生断层扫描图像的设备和方法形成的断层扫描图像的曲线图和图像。

参照图1、图6和图17A至图17D，尽管限制了固定的窗口尺寸，但是通过使用被实现为VSB滤波器的解调器DEMU定义VSB滤波器的滤波函数的滚降（R）值可被改变，从而通过调节平坦度来将原始数据RDTA恢复为解调数据RDTAd（如图17A中所示）。另外，图像产生单元IGEU可对解调数据RDTAd执行信号处理，以将所述解调数据RDTAd转换为至少两个临时断层扫描图像IMG1至IMGn。

图17B示出至少两个临时断层扫描图像IMG1至IMGn中的临时断层扫描图像的示例。临时断层扫描图像IMG1至IMGn可包括如图17B中所示的伪像。频域的伪像区域确定单元AADU可定义包括伪像区域的图17B的伪像区域（虚线），从而产生伪像区域信息AA_Inf。伪像区域恢复单元AASU根据上述方法通过应用权重执行恢复操作。作为结果，如图17D中所示，可恢复图17B的伪像。

根据本发明的实施例，在不增加产生断层扫描图像所需的计算复杂度的情况下，可精确地产生断层扫描图像。

根据本发明的实施例的产生断层扫描图像的方法可被编写为计算机程序，并可在使用计算机可读记录介质执行所述程序的通用数字计算机中被实现。计算机可读记录介质的示例包括磁存储介质（例如，ROM、软盘、硬盘等）和光学记录介质（例如，CD-ROM或DVD）。

虽然已经参照本发明的优选的实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种改变。

例如，如图7中所示，当产生多条解调数据RDTAd1至RDTAdm时，示出多个解调器DEMU1至DEMUm，但是本发明的实施例不限于此。例如，可通过使用单个解调器依次产生多条解调数据。

优选的实施例应该仅以描述性意义被考虑，而不是为了限制的目的。因此，本发明的范围不是由本发明的详细描述来限定，而是权利要求来限定，并且所述范围内的所有差异将被解释为包括在本发明中。

Claims (19)

1.一种产生断层扫描图像的方法，所述方法包括：

将沿相对于对象的横截面的第一方向被相位调制并包括对象的横截面信息的相干信号检测为对象的原始数据；

通过对原始数据进行信号处理来产生参考临时断层扫描图像和至少一个临时断层扫描图像；

基于将参考临时断层扫描图像和所述至少一个临时断层扫描图像进行比较的结果，并基于是否存在伪像的统计值，检测参考临时断层扫描图像的伪像区域；

恢复伪像区域。

2.如权利要求1所述的方法，其中，通过对原始数据执行信号处理来产生参考临时断层扫描图像和至少一个临时断层扫描图像的步骤包括：

通过对原始数据进行解调来产生解调数据；

对解调数据执行信号处理，以将解调数据转换为参考临时断层扫描图像和所述至少一个临时断层扫描图像。

3.如权利要求2所述的方法，其中，产生解调数据的步骤包括：调节定义残留边带（VSB）滤波器的函数的至少一个参数。

4.如权利要求3所述的方法，其中，所述至少一个参数是持续时间或滚降值。

5.如权利要求2所述的方法，其中，产生解调数据的步骤包括：将原始数据产生为至少两条解调数据。

6.如权利要求5所述的方法，其中，对解调数据执行信号处理的步骤包括：对所述至少两条解调数据执行信号处理，以将所述至少两条解调数据转换为参考临时断层扫描图像和所述至少一个临时断层扫描图像。

7.如权利要求5所述的方法，其中，在产生解调数据的步骤中，使用不同的VSB滤波器对所述至少两条解调数据进行解调，并且由不同的参数来定义VSB滤波器。

8.如权利要求2所述的方法，其中，对解调数据执行信号处理的步骤包括：对解调数据执行信号处理，以将一个解调数据转换为参考临时断层扫描图像和所述至少一个临时断层扫描图像。

9.如权利要求2所述的方法，其中，对解调数据执行信号处理的步骤包括：沿着与第一方向垂直的第二方向对解调的原始数据执行信号处理。

10.如权利要求2所述的方法，其中，对解调数据执行信号处理的步骤包括：将波长域中的解调的原始数据转换为关于对象的深度信息。

11.如权利要求1所述的方法，其中，检测参考临时断层扫描图像的伪像区域的步骤包括：基于参考临时断层扫描图像和所述至少一个临时断层扫描图像的梯度信息之间的差定义伪像区域。

12.如权利要求1所述的方法，其中，检测参考临时断层扫描图像的伪像区域的步骤包括：基于参考临时断层扫描图像和所述至少一个临时断层扫描图像的图像强度的差定义伪像区域。

13.如权利要求1所述的方法，其中，恢复伪像区域的步骤包括：基于被应用于伪像区域和至少一个相邻像素之间的距离的第一权重和被应用于针对伪像区域将参考临时断层扫描图像和所述至少一个临时断层扫描图像进行比较的结果的第二权重，恢复伪像区域。

14.如权利要求1所述的方法，还包括：将具有恢复的伪像区域的参考临时断层扫描图像产生为关于对象的横截面的最终的断层扫描图像。

15.如权利要求1所述的方法，其中，使用光学相干断层扫描（OCT）设备执行所述方法。

16.一种用于产生断层扫描图像的设备，包括：

图像处理单元，接收与相干信号相应的原始数据，并通过对原始数据执行信号处理来产生参考临时断层扫描图像和至少一个临时断层扫描图像，其中，所述相干信号包括沿相对于对象的横截面的第一方向被相位调制的对象的横截面信息；

伪像处理单元，基于将参考临时断层扫描图像和所述至少一个临时断层扫描图像进行比较的结果和关于伪像区域的统计值来检测参考临时断层扫描图像的伪像区域，并恢复所述伪像区域。

17.如权利要求16所述的设备，其中，伪像处理单元包括：

伪像区域确定单元，基于参考临时断层扫描图像和所述至少一个临时断层扫描图像的梯度信息之间的差定义伪像区域；

伪像区域恢复单元，基于被应用于伪像区域和至少一个相邻像素之间的距离的第一权重和被应用于针对伪像区域将参考临时断层扫描图像和所述至少一个临时断层扫描图像进行比较的结果的第二权重，恢复伪像区域。

18.如权利要求17所述的设备，其中，伪像区域确定单元包括至少一个残留边带（VSB）滤波器。

19.如权利要求17所述的设备，其中，伪像区域恢复单元将具有恢复的伪像区域的参考临时断层扫描图像产生为关于对象的横截面的最终的断层扫描图像。

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