CN104011497B - 用于产生信息信号的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目标是解决难以同时实现增加的信号分辨率和噪声分量减少的问题。提供了通过对信号(f(a))执行傅立叶变换来产生信息信号(F(b))的信号产生方法，包括：检测信息信号(F(b))的峰值强度的最大值的步骤；计算信号(f(a))的与峰值强度的最大值相应的振幅、相位和频率的步骤；基于所述振幅、相位和频率产生其中与峰值强度的最大值相应的信号f(a)沿着“a”轴延伸的信号的步骤；从延伸信号提取在延伸信号之中小于a1的区域的信号和大于a2的区域的信号并产生外插信号的步骤，其中，a1<a2；将外插信号与a1至a2的信号(f(a))合成并产生合成信号的步骤；并且进一步对合成信号执行傅立叶变换的步骤。

Description

用于产生信息信号的方法
技术领域
本发明涉及一种用于通过使用傅立叶变换来产生信息信号的信号产生方法，诸如用于通过获得光谱干涉信号并且对该光谱干涉信号执行傅立叶变换来产生关于测量目标的断层的信息信号的信号产生方法。
背景技术
例如，在图像处理领域、各种测量领域和音频分析领域中广泛地执行使用傅立叶变换来产生各种类型的信号。
例如，使用通过对光谱干涉信号执行傅立叶变换来获得测量目标的断层信息信号的光学相干断层成像装置(傅立叶域-光学相干断层摄影术：FD-OCT)。
在FD-OCT中，将光源输出划分为两个或更多个光束，其中之一用作参考光，其中另一个用作照射测量目标的测量光。散射或反射光从测量目标返回，并且获得散射或反射光与上述参考光之间的光谱干涉信号。沿着波数空间轴观察光谱干涉信号，并且获得沿着波数空间轴根据参考光路与测量光路之间的光路长度差振动的信号。相应地，对所获得的光谱干涉信号进行傅立叶变换，以使得获得指示根据光路长度差的峰值的断层信息信号。
光谱干涉信号的强度与参考光和来自测量目标的反馈光的强度的乘积成比例。因此，即使当来自测量目标的反馈光由于吸收、散射或透射而衰减时，也可以获得高灵敏度的断层信息信号。
通过对光谱干涉信号执行傅立叶变换而获得的断层信息信号表示如下正弦波的傅立叶变换信号的卷积计算的结果，所述正弦波具有基于光路长度差的频率、以及通过对谱形状执行傅立叶变换而获得的形状。
因此，当谱带(例如，根据光源的波长带)更宽时，获得在深度方向上具有更高分辨率(分辨层结构并显示它的能力)的断层信息信号。
然而，谱带通常是有限的，并且谱形状具有某一形状。因此，断层信息信号的形状反映通过对谱形状执行傅立叶变换而获得的形状。因此，诸如在下列情况下，断层信息信号的劣化发生：最初为一个层的断层显示为多个层的图像显示、多个层不分离并且显示为一个层的显示、或者小强度的断层信息信号隐藏于大强度的断层信息信号的尾部的状态。
因此，为了抑制断层信息信号的劣化，已经利用了将所获得的光谱干涉信号乘以窗口函数以使得波形成形从而使断层信息信号成形的方法。该方法使断层信息信号成为单峰，并且实现噪声的抑制。然而，乘以窗口函数使得谱带变窄，并且使得断层信息信号的宽度增大，从而导致断层图像的深度方向上的分辨率降低。
信号的这样的劣化不限于光学断层测量，而是伴随傅立叶变换的信号处理或信号分析处理的共同问题。
为了解决上述问题，在雷达等的情况下，提出了例如PTL1中的被称为超空间变迹的方法，在该方法中，执行多次外插和超出衍射极限的分辨。在该方法中，在宽带中提取其中心在经过傅立叶变换的信号的峰值处的波形，并且对所提取的波形执行逆傅立叶变换以使得产生外插信号。然后，将外插信号外插到原始波形，以便改进分辨率。通过重复地执行该信号处理，获得更高分辨率的信号。
同样在音频分析-合成领域中，提出了例如PTL2中的方法，在该方法中，执行频率分析以使得从分析结果合成信号。在该方法中，仅提取主频率分量，并且执行相位校正以使得声音被合成。
引文列表
专利文献
PTL1：美国专利No.5,686,922
PTL2：日本专利公开No.2008-216381
发明内容
技术问题
在PTL1中所描述的方法中，在宽带中而不是在峰值附近提取波形。因此，在噪声分量存在于所提取的带中的情况下，将噪声分量也提取为信号，从而未能显著地降低噪声水平。
在PTL2中所描述的方法中，移除附近的峰值，以使得最初存在的信息可能被移除。
因此，在这些方法中，事实是难以同时实现信号的噪声分量的降低和分辨率的提高。
问题的解决方案
本发明提供了一种用于通过对信号f(a)执行傅立叶变换来产生信息信号F(b)的信号产生方法。该信号产生方法包括以下步骤：
检测信息信号F(b)的最大峰值强度；
计算信号f(a)的与最大峰值强度相应的振幅、相位和频率；
基于关于所述振幅、相位和频率的信息来产生通过使与最大峰值强度相应的信号f(a)沿着“a”轴延伸而获得的信号；
通过从延伸信号提取小于a1的区域中的信号和大于a2的区域中的信号来产生外插信号，其中，a1<a2；
通过将外插信号与a1至a2的范围中的信号f(a)组合来产生合成信号；以及
进一步对合成信号执行傅立叶变换。
本发明的有益效果
在本发明的信号产生方法中，基于与信息信号F(b)的最大峰值强度相应的信号f(a)来产生外插信号。使用外插信号来产生合成信号，并且进一步对该合成信号进行傅立叶变换。
也就是说，不是使用信息信号的峰值周围的范围广泛的数据，而是使用该峰值所指示的振幅、相位和频率来产生外插信号，以使得产生合成信号，从而实现伴随该峰值的边带噪声的降低。因此，具有小的峰值强度值并且隐藏于边带噪声中的信息信号不被移除而是保留，从而使得能够获得更详细的信息信号。
附图说明
图1包括用于说明本发明的信号产生方法的处理的示意图。
图2包括用于说明本发明的信号产生方法的处理的示意图。
图3包括用于说明本发明中的重复处理的示意图。
图4是用于说明本发明中的重复处理的流程图。
图5是用于说明窗口函数的效果的示意图。
图6包括用于说明本发明的效果的曲线图。
图7是应用本发明的光学相干断层成像装置的示意图。
图8是应用本发明的光学相干断层成像装置的示意图。
具体实施方式
本发明的用于通过对信号f(a)执行傅立叶变换来产生信息信号F(b)的信息信号产生方法包括以下步骤。
即，
检测信息信号F(b)的最大峰值强度的步骤。
计算信号f(a)的与最大峰值强度相应的振幅、相位和频率的步骤。
通过基于关于所述振幅、相位和频率的信息使与最大峰值强度相应的信号f(a)沿着“a”轴延伸来产生信号f'(a)的步骤。
通过从延伸信号提取小于a1的区域中的信号和大于a2的区域中的信号来产生外插信号的步骤，其中，a1<a2。
通过将外插信号与a1至a2的范围中的信号f(a)组合来产生合成信号的步骤。
进一步对合成信号执行傅立叶变换的步骤。
另外，本发明包括其中多次执行信号产生方法的重复处理。
作为本发明中的f(a)和F(b)的组合，例如，以下组合是可用的：在傅立叶域-光学相干断层摄影术(FD-OCT)中，光谱干涉信号和断层信息信号的组合；在傅立叶变换红外光谱学(FT-IR)中，干涉信号和光谱学信息信号的组合；光学强度信号及其分析信号的组合；以及音频信号和音频分析信号的组合。
下面将以FD-OCT为例详细描述本发明的实施例。
在FD-OCT中，所获得的光谱干涉信号I(k)用表达式(1)表达。
[数学式1]
I(k)∝sin(kx)×S(k) 表达式(1)
这里，k表示波数，x表示干涉光路与测量光路之间的光路长度差，S(k)表示谱形状。
因此，如下表达通过对表达式(1)中表达的光谱干涉信号执行傅立叶变换而获得的断层信息信号。
[数学式2]
表达式(2)
这表明，断层信息信号表示具有基于光路长度差的频率的正弦波的傅立叶变换信号、与通过对谱形状执行傅立叶变换而获得的形状的卷积计算的结果。因此，当谱带(例如，根据光源的波长带)越宽时，获得在深度方向上具有更高分辨率(分辨层结构并显示它的能力)的断层信息信号。
然而，谱通常不具有无限宽的带，并且具有某一形状S(k)。因此，断层信息信号的形状反映从谱形状获得的傅立叶变换形状。
因此，在本发明中，关注集中于所获得的干涉信号的正弦波分量，并且可以通过使用如下所述的信号产生方法来获得独立于谱形状的断层信息信号。
例如，在本发明中，外插信号在宽带中产生，以便在宽带中乘以窗口函数。因此，外插信号被外插到的与峰值强度相应的断层信息信号的宽度变窄，从而导致关于断层的信息信号的分辨率提高。
例如，在乘以高斯窗口以使得执行傅立叶变换的情况下，用表达式(3)表达断层信息信号的分辨率Δz。
[数学式3]
表达式(3)
这里，λc表示高斯窗口的中心波长，Δλ表示高斯窗口中的半高全宽(full widthat half maximum)。
将参照图5描述本发明的效果。在图5中，谱301指示使用本发明的方法获得的谱。谱301是通过在除了从ks到ke的波数的区域之外的区域中(即，小于ks以及大于ke的区域中)添加外插信号而获得的，所述从ks到ke的波数的区域指示光源的谱带。
更具体地，该谱是通过将它乘以高斯窗口并且执行傅立叶变换而获得的，该高斯窗口使得由于外插信号在光源输出的谱带的末端(ks和ke)处值变为一半。
谱302指示与相关技术相应的、不应用本发明的谱。谱302是通过将它乘以高斯窗口并且对它执行傅立叶变换而获得的，在该高斯窗口中，在光源输出的谱带的末端处值达到1/e2。
将谱301与谱302进行比较，本发明的谱的半高全宽Δk约为谱302的半高全宽的2.4倍，由此分辨率约高至2.4倍。
在宽带中添加外插信号，由此可以在宽带中乘以窗口函数。相应地，可以降低外插信号被外插到的与峰值强度相应的断层信息信号周围的边带噪声。
将参照图6描述使用本发明的方法获得的信号中的噪声降低。
图6(A)例示与相关技术相应的、不应用本发明的信号谱(高斯函数，在该高斯函数中在半高处值达到0)。图6(B)例示通过对该信号谱执行傅立叶变换而获得的信号。
图6(C)例示应用本发明的信号谱。图6(D)例示通过对该信号谱执行傅立叶变换而获得的信号。
如图6(C)中所示，可以在窗口函数的尾部处的值变得足够小的范围中对外插信号进行外插。如图6(D)中所示，对于某一峰值强度值，可以将通过傅立叶变换而获得的信号噪声(边带噪声)的水平降低至信号噪声变小十个数量级或更大的水平。延伸范围越宽，噪声越小。在高斯窗口函数的值变为1/e2的范围中执行延伸的情况下，噪声水平改进大约一个数量级。在高斯窗口函数的值达到0.001的范围中执行延伸的情况下，噪声水平改进大约十二个数量级。
相反，更宽的延伸范围导致数据量的增加，从而使信号处理花费更多时间。因此，有必要确定有限延伸范围。
在OCT中，图像的信噪比(SNR)希望为96dB或更大。因此，确定延伸宽度，以使得SNR为大于96dB的噪声水平。
下面将参照图1和图2具体描述本发明的信号产生方法中的处理。
图1(A)例示通过使用其谱带为从波数ks到ke的光源而获得的光谱干涉信号。将使用例子来进行关于此的描述。从就发射波的数量而言具有宽带的光源或者从其中发射波的数量在宽带上按时间改变的光源发射光，并且将该光划分为至少两个光束。然后，在通过用这些光束中的一个照射测量目标而从测量目标获得的散射或反射光与另一个光束之间发生干涉。例示了如此获得的光谱干涉信号。
图1(B)例示通过将图1(A)中的光谱干涉信号乘以用于使包络成形的窗口函数而获得的信号。该处理在本发明中是可选的，并且根据需要执行。
图1(C)例示关于测量目标中的断层的信息信号，其通过对图1(B)中的光谱干涉信号执行傅立叶变换而获得。这里，例示了对乘以窗口函数的信号进行傅立叶变换的例子。本发明还包括对不乘以窗口函数的图1(A)中的干涉信号进行傅立叶变换的情况。
如图1(D)中所示，从信息信号检测到峰值强度的最大值101。
计算光谱干涉信号的与峰值强度的最大值101相应的振幅、相位和频率。如图2(E)中所示，基于关于所述振幅、相位和频率的信息来产生信号，在该信号中，与峰值强度的最大值101相应的光谱干涉信号沿着波数空间轴延伸。然后，通过将延伸信号(图2(E))乘以窗口函数来获得图2(F)中所示的信号。然而，该处理在本发明中是可选的，并且根据需要执行。
然后，通过从乘以窗口函数的信号提取小于波数ks的范围中的信号和大于波数ke的范围中的信号来产生外插信号(图2(G))，其中，ks和ke存在于从光源发射的光的波数带中，并且其中，ks<ke。
通过将外插信号与通过从光谱干涉信号提取波数ks至波数ke的范围中的信号而获得的提取信号相组合来产生合成信号(图2(H))。
进一步对所获得的合成信号进行傅立叶变换(图2(I))。
图2(I)中所示的信息信号的谱宽度比图1(C)中所示的信息信号的谱宽度窄，从而实现显著的噪声抑制。
因此，要理解，通过使用上述处理序列，检测峰值强度的最大值，从而使得能够正确地检测仅断层信息信号并且抑制边带噪声分量。
在本发明的信号产生方法应用于用于产生关于断层的信息信号的方法的实施例中，本发明包括包含以下步骤的信号产生方法。
即，检测关于断层的信息信号的最大峰值强度的步骤，其中，信号f(a)表示光谱干涉信号，信息信号F(b)表示关于断层的信息信号。
计算光谱干涉信号的与关于断层的信息信号的最大峰值强度相应的振幅、相位和频率的步骤。
基于关于所述振幅、相位和频率的信息来产生沿着波数轴延伸的信号的步骤，其中，波数轴用作“a”轴。
通过从延伸信号提取小于波数ks的区域中的信号和大于波数ke的区域中的信号来产生外插信号的步骤，其中，ks<ke。
通过将外插信号与从波数ks至ke的范围中的光谱干涉信号组合来产生合成信号的步骤。最后，进一步对合成信号执行傅立叶变换的步骤。
在本发明中，在提取信号的从ks至ke的谱带中的谱形状明显不同于理想窗口函数的谱形状的情况下，通过使谱形状成形来使断层信息信号成为单峰，从而改进断层图像的图像质量。
将参照图3和图4进行关于在待测量的标本具有多个层的情况下的方法的描述，该方法通过重复地产生有用的外插信号并且获得合成波形来提高整个断层信息信号上的分辨率和灵敏度。该方法使得能够检测隐藏于边带噪声分量中的小的断层信息信号。
如图4中所示，首先获得光谱干涉信号(201)。优选的是，按等波数间隔记录所获得的干涉信号，或者通过信号处理执行数据转换以便按等波数间隔获得数据。干涉信号的包络与光源输出的谱强度匹配。因此，以其他方式获得的光源输出的谱强度可以用于将干涉信号的包络转换为平顶形状，并且使它成形为方形波形。另外，可以将成形为方形波形的干涉信号乘以窗口函数。当必要时，可以乘以窗口函数。
然后，通过对干涉信号执行傅立叶变换来获得关于测量目标中的断层的信息信号(202)。
从所获得的关于断层的信息信号检测具有第n峰值强度值的峰值(203)。
本发明包括这样的处理，在该处理中，根据所获得的信息信号(例如，关于断层的信息信号)的峰值强度的最大值，重复地执行外插信号的产生、合成信号的产生以及傅立叶变换预定N次。
如果第n次峰值检测(这里，n是等于或大于1的整数)不对应于预定数量N，则计算与第n次检测的峰值强度的值相应的振幅、相位和频率(205)。第n峰值强度指示干涉信号中的以基于参考光路与测量光路之间的光路长度差的频率振动的振动信号。基于所计算的关于振幅、相位和频率的信息来产生延伸到并且越过其中执行外插的波数带(沿着波数空间轴延伸)的振动波形(206)。
当使用窗口函数时，可以添加将延伸信号乘以窗口函数的处理。通过从沿着波数空间轴延伸的信号(或者从乘以窗口函数的信号)提取小于波数ks的范围中的信号和大于波数ke的范围中的信号来产生外插信号(207)。
通过将外插信号与提取信号组合来产生合成信号(208)，所述提取信号通过从光谱干涉信号提取从波数ks至波数ke的范围中的信号而获得。
通过对合成信号执行傅立叶变换来获得断层信息信号(209)。
通过执行如上所述的处理，提高了与所检测的峰值强度相应的信号的分辨率，并且抑制了该峰值强度周围的边带噪声分量。
按从第一峰值强度到第N峰值强度的峰值强度值的降序次序重复地执行上述步骤203至209。
在步骤203中，仅提取与噪声相区别的信号分量。因此，通过执行步骤201至209和210，抑制了依赖于光源谱带出现的边带噪声分量，从而使得能够获得高分辨率和高灵敏度的断层信息信号。
图3(A)例示光谱干涉信号。图3(B)例示通过对光谱干涉信号执行傅立叶变换而获得的信息信号。图3(B)中的最大值351是信息信号的峰值强度的最大值(图4中的步骤203)。就第n峰值而言，最大值351指示第一峰值。
图3(C)例示使用基于光谱干涉信号的与峰值强度的最大值351相应的振幅、相位和频率的沿着波数空间轴延伸的信号(外插信号)的合成信号(图4中的步骤208)。
图3(D)例示通过对合成信号执行傅立叶变换而获得的信息信号，峰值强度352指示通过第一傅立叶变换而获得的信息信号的第二峰值强度。就第(n+1)峰值而言，峰值强度352对应于第二峰值。对第二峰值强度352执行类似的处理。图3(F)中的峰值强度353、图3(H)中的峰值强度354以及图3(J)中的峰值强度355分别指示通过第一傅立叶变换而获得的信息信号的第三、第四和第五峰值强度。如在图3(B)与3(L)之间的比较中所理解的，本发明的傅立叶变换周期的重复实现其中噪声分量被明显抑制的信息信号。
另外，按峰值强度的降序次序对信息信号的信号处理的重复使得正确地提取隐藏于边带噪声中的断层信息信号，从而使得能够在关于断层的整个信息信号上提高分辨率和灵敏度。
可以将预定数量N解释为关于断层的信息信号中的峰值的数量。当从这个观点产生信号时，最少重复次数使得能够在关于断层的整个信息信号上提高分辨率和灵敏度。当峰值数量N未知时，可以将N设置为通过按强度的降序次序对所检测的峰值进行计数、直到检测到等于或小于预定强度的峰值为止而获得的峰值数量。因此，可以在不执行无限次的计算重复的情况下实现关于均具有某一值或更大值的断层的信号的分辨率和灵敏度的提高。
可替代地，可以利用这样的方法，在该方法中，设置阈值以检测等于或大于该阈值的峰值，而不是按峰值强度值的降序次序重复地执行包括傅立叶变换的处理N次。
在该方法中，例如，可以执行以下处理。
(a)按等波数间隔记录所获得的干涉信号，或者通过信号处理按等波数间隔将所获得的干涉信号转换为多条数据。
(b)干涉信号的包络与光源输出的谱强度匹配。因此，使用以其他方式获得的光源输出的谱强度来将干涉信号的包络转换为平顶形状并且使它成形为方形波形。
(c)将成形为方形波形的干涉信号乘以窗口函数。
(d)通过对乘以窗口函数的干涉信号执行傅立叶变换来获得关于测量目标中的断层的信息信号。
(e)从所获得的关于断层的信息信号检测最大峰值。将第m阈值设置为通过将最大峰值乘以预定比率m次而获得的值。检测具有等于或大于第m阈值的峰值强度的所有峰值。
(f)等于或大于第m阈值的每个峰值强度表示干涉信号中的以基于参考光路与测量光路之间的光路长度差的频率振动的振动信号。相应地，计算与每个所检测的峰值强度的值相应的振幅、相位和频率。
(g)基于所计算的每条关于振幅、相位和频率的信息来在其中将执行外插的波数带中产生相应的振动波形，并且通过添加所产生的振动波形来获得外插信号。
(h)将外插信号乘以窗口函数。
(i)从乘以窗口函数的外插信号提取小于波数ks的区域中的信号和大于波数ke的区域中的信号。
(j)通过将所提取的外插信号外插到乘以窗口函数的干涉信号来产生合成信号。
(k)通过对合成信号执行傅立叶变换来获得断层信息信号。通过执行如上所述的处理，提高了所检测的峰值强度处的信号的分辨率，并且抑制了这些峰值强度周围的边带噪声分量。
(l)通过按预定比率减小阈值并且将m从1以1为步长递增到M来重复地执行操作(e)至(k)。
共同地检测具有等于或大于阈值的值的峰值，并且对所有的所检测的峰值产生外插信号以便将该外插信号外插到原始信号，从而实现计算数量的减少和高速的信号产生方法。
预先在信号产生处理(1)中确定预定数量M。可替代地，可以执行重复，直到所检测的峰值的数量达到预定数量为止，而不是将重复次数设置为M。这能够使得计算数量有限。替代地，可以执行重复，直到阈值变为等于或小于预定值为止。这使得能够在不执行无限次的计算重复的情况下在关于具有等于或大于某一值的值的断层的整个信号上提高分辨率和灵敏度。
用于减小阈值的预定比率可以是通过获取干涉信号的包络波形并且对该包络波形执行傅立叶变换而获得的信号的强度的最大峰值与第二峰值之间的比率。这使得用于减小阈值的预定比率能够为最大，并且使得能够高效率地减小阈值。
本发明的信号产生方法包括将信号f(a)乘以窗口函数的实施例，在该窗口函数中，在该函数所指示的波形的尾部处值达到0，并且信号延伸到该窗口函数的值在其达到0的点“a”。
另外，包括信号f'(a)将在其中延伸的范围匹配或包括下述范围的实施例，在该范围中，通过在延伸范围中对窗口函数执行傅立叶变换而获得的信号的强度的最大峰值与第二峰值之间的比率变为预定值。
此外，可以通过将信号f(a)除以信号f(a)的包络信息以便将信号f(a)的形状转换为平顶形状、并且将所得的信号f(a)乘以窗口函数，来获得信号f(a)。
在本发明的信号产生方法中，按信息信号的峰值强度值的降序次序重复地产生外插信号并对该外插信号进行外插，以使得顺序地抑制与峰值强度值成比例的边带噪声分量。因为所抑制的边带噪声分量伴随所检测的峰值，所以检测不到隐藏于边带噪声中的信息信号。因此，通过按信息信号的峰值强度值的降序次序顺序地抑制边带噪声分量，来正确地提取仅信息信号，从而使得能够抑制整个信息信号上的噪声分量。
按峰值强度值的降序次序重复地对信息信号执行的处理导致用于产生信号的大量计算和长时间段。因此，设置阈值以共同检测具有等于或大于阈值的值的峰值。对于所有所检测的峰值中的每个，产生外插信号，并且将该外插信号外插到原始信号，从而实现计算数量的减少和高速的信号产生方法。
可以通过将阈值设置为尽可能小的值来一次检测检测信息信号的许多正确峰值。然而，太小的阈值使得边带噪声也被检测为信息信号。另一方面，通过对原始信号的包络的形状执行傅立叶变换而获得的波形来确定边带噪声的幅度。因此，在通过对包络的形状执行傅立叶变换而获得的波形中，计算峰值强度的最大峰值与第二峰值之间的比率，并且将阈值设置为通过将该比率乘以实际获得的信息信号的最大峰值强度而获得的值。因此，可以避免边带噪声分量，并且可以正确地检测关于信息信号的峰值强度。
在本发明中，可以通过在理论上无限地使用外插信号来使谱带变宽。然而，无限谱带导致太多条数据、以及为诸如傅立叶变换的处理花费的太多时间。信息信号的形状反映通过对原始信号的包络的形状执行傅立叶变换而获得的波形。因此，通常通过将原始信号乘以对称的并且值在尾部处接近于0的窗口函数来使信息信号的形状成形，所述窗口函数诸如cos函数、Hanning函数或高斯函数。因此，外插信号的范围延伸到并且越过这样的范围，在该范围中，窗口函数的值在尾部处充分接近于0。因此，可以限制数据的条数，从而在信息信号中的噪声降低和分辨率提高的同时实现高速处理。
在原始信号的包络的形状不是平顶形状的情况下，即使原始信号直接乘以窗口函数，原始信号的包络的形状的影响仍然存在，并且该影响还施加于信息信号上。因此，将光谱干涉信号除以包络形状信息，以使得该信号具有平顶形状。因此，可以抑制原始信号的包络的形状的影响，并且可以将窗口函数用于成形。
本发明包括通过对信号f(a)执行傅立叶变换来产生信息信号F(b)的信息信号处理装置。该信息信号处理装置包括如下。
即，检测信息信号F(b)中的最大峰值强度的处理器。计算信号f(a)的与信息信号F(b)的最大峰值强度相应的振幅、相位和频率的处理器。基于关于所述振幅、相位和频率的信息产生沿着“a”轴延伸的信号的处理器。通过从延伸信号提取小于a1的区域中的信号和大于a2的区域中的信号来产生外插信号的处理器，其中，a1<a2。通过将外插信号与在a1至a2的范围中的信号f(a)组合来产生合成信号的处理器。进一步对合成信号执行傅立叶变换的处理器。这些处理器可以被配置有用于执行预定程序的算术装置。算术装置的例子包括计算机的算术单元。
另外，本发明包括光学相干断层成像装置。
本发明的光学相干断层成像装置包括：光源单元；标本测量单元，将来自光源单元的光发射到标本中，并且传送来自标本的反射光；参考单元，将来自光源单元的光作为参考光传送；干涉单元，引起反射光与参考光之间的干涉；光检测器，检测来自干涉单元的干涉光；以及图像处理器，基于光检测器检测到的光来获得标本的断层图像。图像处理器包括本发明的信号产生装置。
第一实施例
在本实施例中，将描述使用本发明的信号产生方法的示例性光学相干断层成像装置。
根据本实施例的光学相干断层成像装置是使用FD-OCT领域中的波长扫描光源(扫描源-光学相干断层摄影术：SS-OCT)的光学相干断层成像装置，图7是例示该装置的示意图。在图7中，该装置的配置使用光纤。然而，可以利用使用空间而不是光纤的配置。
图7中所示的成像装置(SS-OCT装置)使用在10μs内将其发射波长从800nm变为880nm的光源501(光源单元)。作为光源501，例如，使用按时间改变通过从宽带光源提取一定范围的光而获得的波长的光源。
在SS-OCT装置中，光纤耦合器510将从光源501输出的光划分为两个光束，并且使用所划分的光束中的一个作为照射测量目标515的测量光。来自测量目标的散射或反射光再次耦合到光纤耦合器510(干涉单元)中，并且传播到光纤耦合器518。此时，测量光通过包括彼此正交的两个检流计反射镜512和513的测量光扫描光学系统(标本测量单元)。测量光扫描光学系统用测量光扫描测量目标。
与之相比，另一个划分光束用作传播通过例如延迟线(参考单元)的参考光，并且传播到光纤耦合器518。延迟线是其中可以改变照射侧的光纤端516与射入侧的光纤端517之间的距离的空间光学系统。
引起散射或反射光与参考光之间的干涉并且检测干涉光的差动光检测器519(光检测器)获得关于断层的光谱干涉信号。差动光检测器519以205MHz的响应速度检测光。因此，在SS-OCT装置的一个波长扫描操作期间输出关于断层的2050个点的光谱干涉数据。包括在用于获得断层图像的图像处理器中的计算器520经由AD板接收已经输出的关于断层的光谱干涉数据。
光纤耦合器504将从波长扫描光源输出的光的一部分引导到Mach-Zehnder干涉仪。来自Mach-Zehnder干涉仪的光谱干涉信号的差动光检测数据按等波数间隔与点0交叉。因此，计算器520经由AD板的另一个通道接收作为波数时钟信号的差动光检测数据，所述波数时钟信号指示波数的时间变化。波数时钟信号用于在计算器中执行数据转换，以使得关于断层的光谱干涉数据按等波数间隔转换为干涉信号。此时，以所得的数据的条数为2048这样的方式执行数据转换。因此，为了获得波数时钟信号在其与点0交叉的2048个点或更多个点，将Mach-Zehnder干涉仪的两个臂之间的光路长度差设置为8mm或更大。
光纤耦合器502分离的光的一部分被光检测器503检测，并且用于监视光源的强度的变化。强度变化信息还被计算器520经由AD板接收，并且用作用于形成平顶形状的光谱干涉信号的包络。通过形成平顶形状的信号，抑制原始信号的包络的形状的影响，并且可以使用窗口函数来执行成形。
使用从波长扫描光源输出的触发信号521来使AD板执行的数据捕获同步。
对按等波数间隔转换为数据的干涉信号进行快速傅立叶变换，并且获得沿着沿其执行测量光照射的光轴的断层信息信号。通过傅立叶变换而获得的信号包括折叠信号。因此，提取通过傅立叶变换而获得的信号的一半用作断层信息信号。
在SS-OCT装置中，参考光路(即，参考光路中从光纤耦合器510到光纤耦合器518的光路，在光纤耦合器510处光第一次被划分，在光纤耦合器518处在光通过延迟线之后干涉发生)与测量光路(即，测量光路中从光纤耦合器510到光纤耦合器518的光路，在光纤耦合器510处光第一次被划分，在光纤耦合器518处在测量目标被光照射之后干涉发生)之间的光路长度差越大，光谱干涉信号的频率越高。在所述装置的配置中，当将大约8mm的光路长度差与0mm的光路长度差进行比较时，前者的光谱干涉信号的振幅为后者的光谱干涉信号的振幅的一半。因此，在获得断层图像之前，调整延迟线(照射侧的光纤端516与射入侧的光纤端517之间的距离)，以使得与测量目标的最顶表面相应的断层信息信号大致对应于0。
在1024个方向上改变检流计反射镜512(检流计反射镜512为包括在测量光扫描光学系统中的检流计反射镜之一)的角度，并且如下执行处理序列。对于每个方向获得光谱干涉信号；按等波数间隔将光谱干涉信号转换为数据；并且对所得的数据执行快速傅立叶变换。基于检流计反射镜512的每个方向的断层信息信号的强度来生成灰阶的光影，并且布置与1024个方向相应的多条断层信息，以使得获得断层图像。
此外，通过在1024个方向上改变作为另一个检流计反射镜的检流计反射镜513的角度，最后可以获得1024×1024×1024的三维体积断层数据。
在图7中，标号505和508指示用于产生波数时钟信号的Mach-Zehnder干涉仪中的光纤耦合器，标号506和507指示准直透镜。标号509指示差动光检测器，标号502和504指示光纤耦合器。
将应用本发明的信号产生方法来改进断层图像的质量。
将本发明的信号产生方法应用于所获得的与每个方向相应的断层信息信号。
对于所获得的与一个方向相应的断层信息信号，检测峰值强度的最大值。
然后，计算光谱干涉信号的与峰值强度的最大值相应的振幅、相位和频率。从所检测的峰值的幅度计算振幅信息。从通过对光谱干涉信号执行傅立叶变换而获得的数据的实部和虚部计算相位信息。从所检测的峰值的位置计算频率。基于所计算的关于振幅、相位和频率的信息来产生沿着波数空间轴延伸的正弦波信号。
此时从光源输出的光谱形状是高斯函数形状，在该高斯函数形状中，最大值存在于波数7496982.469[m-1](对应于波长838.1[nm])处，并且光谱强度在波数7139983[m-1](对应于波长880[nm])和波数7853982[m-1](对应于波长800[nm])处变为最大值的一半。
因此，使正弦波从波数8460395.981[m-1](对应于波长742.6585376[nm])延伸到波数6533568.956[m-1](对应于波长961.6773542[nm])，在波数8460395.981[m-1]和波数6533568.956[m-1]处，高斯函数的值降至相对于最大值的1/e2。
将所产生的正弦波信号乘以高斯函数，并且获得外插信号，在该高斯函数中，最大值存在于波数7496982.469[m-1](对应于波长838.1[nm])处，并且光谱强度在波数7139983[m-1](对应于波长880[nm])和波数7853982[m-1](对应于波长800[nm])处变为最大值的一半。
从外插信号提取小于波数7139983[m-1](对应于波长880[nm])的区域中的信号和大于波数7853982[m-1](对应于波长800[nm])的区域中的信号。
将所提取的信号添加到光谱干涉信号，并且进一步对所得的信号执行快速傅立叶变换。
在检流计反射镜的所有方向中的每个方向上执行信号产生方法，从而改进三维体积断层数据的图像质量。
第二实施例
图8例示了例示根据本实施例的谱域光学相干断层成像装置(谱域-光学相干断层摄影术：SD-OCT)的示意图。在图8中，该装置的配置使用光纤。然而，可以利用使用空间而不是光纤的配置。
该SD-OCT装置使用具有从800[nm]至880[nm]的发射波长的宽带的光源601。宽带LD(超发光二极管：SLD)用作光源。可替代地，可以使用超宽带连续光(超连续光源：SC光)等。
在SD-OCT装置中，光纤耦合器602将从光源输出的光划分为两个光束，并且使用所划分的光束之一作为照射测量目标607的测量光。来自测量目标的散射或反射光再次耦合到光纤耦合器602中。此时，测量光通过包括彼此正交的两个检流计反射镜604和605的测量光扫描光学系统。测量光扫描光学系统用测量光扫描测量目标。
与之相比，另一个划分光束用作参考光，并且传播通过其中可以改变从光纤端608到反射镜609的距离的延迟线。反射镜609在延迟线中被参考光照射，并且反射的参考光也再次耦合到光纤耦合器602中。
在散射或反射光与参考光之间引起干涉，并且光谱仪610获得光谱干涉信号。光谱仪是2048个像素的线传感器阵列，并且检测光源输出的所有带(800至880[nm])。所检测的光谱干涉信号被包括在图像处理器中的计算器611接收。
在光谱仪610中，相邻像素不是按等波数间隔而是按等波长间隔检测光。因此，在计算器611中使用预先准备的数据来按等波数间隔将干涉信号转换为数据。
对按等波数间隔转换为数据的干涉信号进行快速傅立叶变换，并且获得沿着沿其执行测量光照射的光轴的断层信息信号。通过傅立叶变换而获得的信号包括折叠信号。因此，提取通过傅立叶变换而获得的信号的一半用作断层信息信号。
在SD-OCT装置中，参考光路(即，从用作划分点的光纤耦合器602到反射镜609的光路)与测量光路(即，从用作划分点的光纤耦合器602到测量目标607的光路)之间的光路长度差越大，光谱干涉信号的频率越高。在该装置的配置中，当将大约8mm的光路长度差与0mm的光路长度差进行比较时，前者的光谱干涉信号的振幅为后者的光谱干涉信号的振幅的一半。因此，在获得断层图像之前，调整延迟线(光纤端608与反射镜609之间的距离)，以使得与测量目标的最顶表面相应的断层信息信号大致对应于0。
在1024个方向上改变检流计反射镜604(检流计反射镜604为包括在测量光扫描光学系统中的检流计反射镜之一)的角度，并且如下执行处理序列。对于每个方向获得光谱干涉信号；按等波数间隔将光谱干涉信号转换为数据；并且对所得的数据执行快速傅立叶变换。基于检流计反射镜604的每个方向的断层信息信号的强度来生成灰阶的光影，并且布置与1024个方向相应的多条断层信息以使得获得断层图像。
此外，通过在1024个方向上改变作为另一个检流计反射镜的检流计反射镜605的角度，最后可以获得1024×1024×1024的三维体积断层数据。
将应用本发明的信号产生方法来改进断层图像的质量。
将本发明的信号产生方法应用于所获得的与每个方向相应的断层信息信号。
对于所获得的与一个方向相应的断层信息信号，检测峰值强度的最大值。
然后，计算光谱干涉信号的与峰值强度的最大值相应的振幅、相位和频率。从所检测的峰值的幅度计算振幅信息。从通过对光谱干涉信号执行傅立叶变换而获得的数据的实部和虚部计算相位信息。从所检测的峰值的位置计算频率。基于所计算的关于振幅、相位和频率的信息来产生沿着波数空间轴延伸的正弦波信号。
此时从光源输出的光谱形状是高斯函数形状，在该高斯函数形状中，最大值存在于波数7496982.469[m-1](对应于波长838.1[nm])处，并且光谱强度在波数7139983[m-1](对应于波长880[nm])和波数7853982[m-1](对应于波长800[nm])处变为最大值的一半。因此，使正弦波从波数8460395.981[m-1](对应于波长742.6585376[nm])延伸到波数6533568.956[m-1](对应于波长961.6773542[nm])，在波数8460395.981[m-1]和波数6533568.956[m-1]处，该高斯函数的值降至相对于最大值的1/e2。将所产生的正弦波信号乘以高斯函数，并且获得外插信号，在该高斯函数中，最大值存在于波数7496982.469[m-1](对应于波长838.1[nm])处，并且光谱强度在波数7139983[m-1](对应于波长880[nm])和波数7853982[m-1](对应于波长800[nm])处变为最大值的一半。
从外插信号提取小于波数7139983[m-1](对应于波长880[nm])的区域中的信号和大于波数7853982[m-1](对应于波长800[nm])的区域中的信号。
将所提取的信号添加到光谱干涉信号，并且进一步对所得的信号执行快速傅立叶变换。在检流计反射镜604和605的所有方向中的每个方向上执行信号产生方法，从而改进三维体积断层数据的图像质量。
第三实施例
首先，通过执行第一实施例中所描述的信号处理来改进图像质量。随后，提取按峰值强度值的降序次序的第二峰值，并且计算所提取的峰值的振幅、相位和频率。
然后，基于所计算的振幅、相位和频率来产生从波数8460395.981[m-1](对应于波长742.6585376[nm])到波数6533568.956[m-1](对应于波长961.6773542[nm])的正弦波，在波数8460395.981[m-1]和波数6533568.956[m-1]处，高斯函数的值降至相对于最大值的1/e2。
将正弦波信号乘以高斯函数，并且获得外插信号，在该高斯函数中，最大值存在于波数7496982.469[m-1](对应于波长838.1[nm])处，并且光谱强度在波数7139983[m-1](对应于波长880[nm])和波数7853982[m-1](对应于波长800[nm])处变为最大值的一半。
从外插信号提取小于波数7139983[m-1](对应于波长880[nm])的区域中的信号和大于波数7853982[m-1](对应于波长800[nm])的区域中的信号，并且将所提取的外插信号与光谱干涉信号组合。
对合成信号进行快速傅立叶变换，并且获得改进的断层信息信号。在N个断层存在的情况下，进一步重复地对第三峰值至第N峰值执行这些处理。
上述信号处理实现比根据第一实施例的断层图像的质量高的断层图像的质量。
在断层数量N未知的情况下，可以在将N设置为100的情况下产生信号，以便避免无限次的计算重复。可替代地，因为实施例中所使用的AD板是12位类型，所以可以利用执行重复直到所检测的峰值达到10-3.6(≈2-12)为止的信号产生方法。因此，噪声水平可以降至10-3.6(≈2-12)。
第四实施例
类似于第一实施例，获得断层信息信号。
代替于在所获得的断层信息信号中逐个地检测峰值，阈值被设置，并且对于具有等于或大于该阈值的值的每个峰值，计算振幅、相位和频率。
对于所有所检测的峰值中的每个，基于所计算的振幅、相位和频率来产生从波数8460395.981[m-1](对应于波长742.6585376[nm])到波数6533568.956[m-1](对应于波长961.6773542[nm])的正弦波，在波数8460395.981[m-1]和波数6533568.956[m-1]处，高斯函数的值降至相对于最大值的1/e2。
将所有正弦波信号中的每个乘以高斯函数，并且通过添加被乘的正弦波信号来获得外插信号，在该高斯函数中，最大值存在于波数7496982.469[m-1](对应于波长838.1[nm])处，并且光谱强度在波数7139983[m-1](对应于波长880[nm])和波数7853982[m-1](对应于波长800[nm])处变为最大值的一半。
从外插信号提取小于波数7139983[m-1](对应于波长880[nm])的区域中的信号和大于波数7853982[m-1](对应于波长800[nm])的区域中的信号，并且将所提取的外插信号与光谱干涉信号组合。对合成信号进行快速傅立叶变换，并且获得断层信息信号。
因此，可以减少信号产生的重复次数，并且可以提高断层图像的改进速度。
可以将阈值定义为通过以下处理而获得的值。获得从光源输出的光谱强度波形；从通过对光谱强度波形执行傅立叶变换而获得的信号强度检测最大峰值和第二峰值；计算最大峰值与第二峰值之间的比率；并且将通过对光谱干涉信号执行傅立叶变换而获得的断层信息信号的最大峰值乘以该比率。
第五实施例
类似于第一实施例或第二实施例，获得断层信息信号。在所获得的断层信息信号中，将阈值Tm定义为通过将0.2的减小范围乘以通过对光谱干涉信号执行傅立叶变换而获得的断层信息信号的最大峰值P0而获得的值，并且将Tm设置为P0×0.2m。在m以1为步长从0递增到M的情况下，重复地执行信号产生方法，直到所检测的峰值的数量达到断层数量N为止，在所述信号产生方法中，共同地对具有等于或大于阈值Tm的值的峰值执行外插信号的产生、组合和傅立叶变换。
0.2的减小范围是根据通过对方形波执行傅立叶变换而获得的sinc函数的第一峰值与第二峰值之间的比率0.2而确定的。
在断层数量N未知的情况下，可以在将N设置为100的情况下产生信号，以便避免无限次的计算重复。可替代地，可以在将计算的重复次数M设置为100的情况下产生信号。
信号产生方法可以是其中执行重复直到所检测的峰值达到10-3.6为止的方法。可替代地，信号产生方法可以是其中执行重复直到阈值Tm达到10-3.6为止的方法。因此，噪声水平可以降至10-3.6(≈2-12)。
代替于0.2，可以将减小范围设置为如下最大峰值与第二峰值之间的比率，所述最大峰值与第二峰值通过获取从光源输出的光谱强度波形、并且检测通过对光谱强度波形执行傅立叶变换而获得的信号强度的最大峰值和第二峰值而获得。
第六实施例
类似于第一实施例或第二实施例，获得断层信息信号。为了获得断层信息信号，将光谱干涉信号乘以窗口函数，以使得光谱干涉信号成形，该窗口函数的波数的中心为7496982[m-1](＝838.1[nm]的波长)，并且波数的半高全宽为713998.3[m-1](波数7853982至7139983[m-1]＝800至880[nm]的波长)。窗口函数可以是高斯函数、cos函数或Hanning函数。通过将光谱干涉信号乘以窗口函数以使得光谱干涉信号成形，通过傅立叶变换而获得的关于断层的信息信号是单峰的并且具有低边带噪声水平的信号。在cos窗口或Hanning窗口的情况下，使外插信号延伸到这样的波数，在该波数处，值在窗口函数的尾部处达到0。因此，可以限制数据的条数，并且可以高速地执行信息信号中的噪声降低和分辨率提高。在窗口函数是高斯函数的情况下，当使光谱干涉信号在有限范围的波数中延伸时，值在窗口函数的尾部处不达到0。因此，将波数的有限延伸范围设置为这样的范围，在该范围中，波形的最大峰值与第二峰值之间的比率为10-3.6，其中，该波形是通过在该波数的有限延伸范围中对窗口函数执行傅立叶变换而获得的。因此，可以限制数据的条数，并且可以高速地执行信息信号中的噪声降低和分辨率提高。
可以通过以其他方式获得的谱强度信息来划分光谱干涉信号，以便使光谱干涉信号成形为平顶形状，并且然后可以将光谱干涉信号乘以窗口函数以便使光谱干涉信号成形。
在获取光谱干涉信号时乘以窗口函数的情况下，还将相同的窗口函数乘以外插信号。
通过乘以窗口函数以使得光谱干涉信号的包络成形，在傅立叶变换之后形成断层信息信号的单峰峰值，从而使得能够改进断层图像的质量。
本发明不限于上述实施例。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变和修改。增添权利要求书以向公众告知本发明的范围。
工业实用性
在诸如图像处理领域、各种测量领域和音频分析领域的各种领域中，当通过使用傅立叶变换产生各种类型的信号时，可以利用本发明。
附图标记列表
201 获得干涉信号
202 对干涉信号执行傅立叶变换并且产生信息信号
203 检测信息信号的第n峰值强度
205 计算干涉信号的与峰值强度的最大值相应的振幅、相位和频率
206 基于振幅、相位和频率信息来产生沿着波数空间轴延伸的信号
207 产生外插信号
208 产生合成信号
209 对合成信号执行傅立叶变换

Claims (12)

1.一种信号产生方法，所述方法包括以下步骤：
通过对信号f(a)执行傅立叶变换来产生信息信号F(b)；
检测信息信号F(b)的最大峰值强度；
计算信号f(a)的与信息信号F(b)的最大峰值强度相应的振幅、相位和频率；
基于关于所述振幅、相位和频率的信息来产生通过使得对应于最大峰值强度的信号f(a)沿着“a”轴延伸而获得的延伸信号f′(a)；
通过从延伸信号f′(a)提取小于a1的区域中的信号和大于a2的区域中的信号来产生外插信号，其中，a1＜a2；
通过将外插信号与a1至a2的范围中的信号f(a)组合来产生合成信号；以及
进一步对合成信号执行傅立叶变换。
2.根据权利要求1所述的信号产生方法，还包括以下步骤：
在n以1为步长从1递增到N的情况下重复地执行包括以下步骤的处理，其中数N被设置为信息信号F(b)中的峰值的数量，或者被设置为通过按强度的降序次序对所检测的峰值进行计数、直到检测到等于或小于预定强度的峰值为止而获得的峰值数量：
在通过用于产生信息信号的所述方法获得的信息信号F(b)中，检测第n峰值强度值之后的第(n+1)峰值强度值，其中，n为等于或大于1的整数，
计算信号f(a)的与第(n+1)峰值相应的振幅、相位和频率，
基于关于该振幅、相位和频率的信息来产生通过使得对应于第(n+1)峰值强度的信号f(a)沿着“a”轴延伸而获得的延伸信号，
通过从延伸信号提取小于a1的区域中的信号和大于a2的区域中的信号来产生外插信号，其中，a1＜a2，
通过将外插信号与a1到a2的范围中的信号f(a)组合来产生合成信号，以及
进一步对合成信号执行傅立叶变换。
3.根据权利要求1所述的信号产生方法，还包括以下步骤：
确定用于信息信号F(b)的强度的阈值；
检测信息信号F(b)中的高于所述阈值的多个峰值；
计算信号f(a)的与所述多个峰值中的每个相应的振幅、相位和频率；
基于关于该振幅、相位和频率的信息来产生通过使得对应于所述多个峰值中的每一个峰值的信号f(a)沿着“a”轴延伸而获得的延伸信号；
通过从延伸信号提取小于a1的区域中的信号和大于a2的区域中的信号来产生外插信号；
通过将外插信号与a1至a2的范围中的信号f(a)组合来产生合成信号；以及
进一步对合成信号执行傅立叶变换。
4.根据权利要求3所述的信号产生方法，
其中，每次确定时通过使用预定比率来减小所述阈值。
5.根据权利要求3所述的信号产生方法，
其中，确定阈值的步骤包括以下步骤：
检测通过获取信号f(a)的包络波形并且对所述包络波形执行傅立叶变换而获得的信号的最大峰值和第二峰值；以及
计算所述第二峰值与所述最大峰值之间的比率，以及
其中，所述阈值被设置为通过将信息信号F(b)的最大峰值乘以所述比率而获得的值。
6.根据权利要求1所述的信号产生方法，
其中，将信号f(a)乘以窗口函数，在所述窗口函数中，所述窗口函数的波形的尾部处的值达到0，以及
其中，延伸信号是延伸到点的信号，在该点处，所述窗口函数的值达到0。
7.根据权利要求6所述的信号产生方法，
其中，信号f′(a)将在其中延伸的范围匹配或包括在其中通过在所述延伸的范围中对所述窗口函数执行傅立叶变换而获得的信号的最大强度峰值与第二强度峰值之间的比率为预定值的范围。
8.根据权利要求1所述的信号产生方法，
其中，通过如下方式获得信号f(a)：将信号f(a)除以信号f(a)的包络信息以便将信号f(a)的形状转换为平顶形状，并且将平顶形状的信号f(a)乘以窗口函数。
9.根据权利要求1所述的信号产生方法，其中，信号f(a)用作光谱干涉信号，并且信息信号F(b)用作关于断层的信息信号，所述信号产生方法进一步包括以下步骤：
检测关于断层的信息信号的最大峰值强度；
计算光谱干涉信号的与关于断层的信息信号的最大峰值强度相应的振幅、相位和频率；
基于关于该振幅、相位和频率的信息来产生沿着波数轴延伸的信号，所述波数轴用作所述“a”轴；
通过从延伸信号提取小于对应于a1的波数ks的区域中的信号和大于对应于a2的波数ke的区域中的信号来产生外插信号，其中，ks＜ke；
通过将外插信号与ks到ke的范围中的光谱干涉信号组合来产生合成信号；以及
进一步对合成信号执行傅立叶变换。
10.一种信号产生装置，所述信号产生装置通过对信号f(a)执行傅立叶变换来产生信息信号F(b)，所述信号产生装置包括：
检测信息信号F(b)的最大峰值强度的处理器；
计算信号f(a)的与信息信号F(b)的最大峰值强度相应的振幅、相位和频率的处理器；
基于关于所述振幅、相位和频率的信息来产生通过使得对应于最大峰值强度的信号f(a)沿着“a”轴延伸而获得的延伸信号的处理器；
通过从延伸信号提取小于a1的区域中的信号和大于a2的区域中的信号来产生外插信号的处理器，其中，a1＜a2；
通过将外插信号与a1至a2的范围中的信号f(a)组合来产生合成信号的处理器；以及
进一步对合成信号执行傅立叶变换的处理器。
11.根据权利要求10所述的信号产生装置，
其中，所述信号f(a)用作光谱干涉信号，所述信息信号F(b)用作关于断层的信息信号，所述“a”轴用作波数轴，以及
其中，关系a1＜a2用作波数的关系，ks＜ke，其中，波数ks对应于a1，波数ke对应于a2。
12.一种光学相干断层成像装置，包括：
光源单元；
标本测量单元，所述标本测量单元用来自光源单元的光照射标本，并且传送来自标本的反射光；
参考单元，所述参考单元将来自光源单元的光作为参考光传送；
干涉单元，所述干涉单元引起反射光与参考光之间的干涉；
光检测器，所述光检测器检测来自干涉单元的干涉光；以及
图像处理器，所述图像处理器基于由光检测器检测的光来获得标本的断层图像，
其中，所述图像处理器包括根据权利要求11所述的信号产生装置，所述信号产生装置产生关于断层的信息信号。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6437364B2 (ja) * 2015-03-30 2018-12-12 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 信号処理方法および画像処理装置
EP3109646A1 (de) * 2015-06-23 2016-12-28 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur analyse eines signals sowie vorrichtung zur durchführung des verfahrens
DE102018200753A1 (de) * 2018-01-18 2019-07-18 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Korrigieren eines Radarsignals und Radarvorrichtung
US11357399B2 (en) * 2018-08-02 2022-06-14 Nidek Co., Ltd. OCT apparatus
CN114518162B (zh) * 2022-01-24 2023-08-04 中国人民解放军海军工程大学 一种光纤水听器干涉信号强度补偿方法和系统

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201120407A (en) * 2009-12-10 2011-06-16 Ind Tech Res Inst Interference phase difference measurement method and system

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61111427A (ja) * 1985-10-04 1986-05-29 Hitachi Ltd フ−リエ変換スペクトロメ−タの干渉信号処理方法
JPS63302307A (ja) * 1987-06-02 1988-12-09 Hitachi Ltd 光学的膜厚測定方法
WO1996018089A1 (en) * 1994-12-09 1996-06-13 Foss Electric A/S A method of obtaining information
US5686922A (en) 1995-09-29 1997-11-11 Environmental Research Institute Of Michigan Super spatially variant apodization (Super - SVA)
US5612784A (en) * 1996-01-04 1997-03-18 Bio-Rad Laboratories, Inc. Digital signal processing technique for a FT-IR spectrometer using multiple modulations
JP3928106B2 (ja) * 1999-07-02 2007-06-13 株式会社日立メディコ 磁気共鳴撮影装置
US6252668B1 (en) * 1999-11-19 2001-06-26 Zygo Corporation Systems and methods for quantifying nonlinearities in interferometry systems
US8175685B2 (en) * 2006-05-10 2012-05-08 The General Hospital Corporation Process, arrangements and systems for providing frequency domain imaging of a sample
EP1870029A1 (en) * 2006-06-23 2007-12-26 OPTOPOL Technology Spolka z o.o. Apparatus and method for frequency domain optical coherence tomography
JP4816507B2 (ja) 2007-02-28 2011-11-16 カシオ計算機株式会社 音声分析合成装置、及びプログラム
JP5448353B2 (ja) * 2007-05-02 2014-03-19 キヤノン株式会社 光干渉断層計を用いた画像形成方法、及び光干渉断層装置
JP5194963B2 (ja) * 2008-04-03 2013-05-08 株式会社ニコン 波形解析装置、波形解析プログラム、干渉計装置、パターン投影形状測定装置、及び波形解析方法
JP2010223670A (ja) * 2009-03-23 2010-10-07 Toyama Univ 光断層画像表示システム
GB2472059B (en) * 2009-07-23 2012-09-19 Univ Loughborough Apparatus for the absolute measurement of two dimensional optical path distributions using interferometry
EP2464940B1 (en) * 2009-08-14 2018-05-23 Pyrotek, Inc. Waste heat system and method for preheating scrap

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201120407A (en) * 2009-12-10 2011-06-16 Ind Tech Res Inst Interference phase difference measurement method and system

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