CN104134199B - 处理偏振敏感光学相干断层成像的偏振数据的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于处理偏振敏感光学相干断层成像的偏振数据的方法和设备。用于处理偏振数据的该方法包括以下步骤：获取多组偏振数据项；将偏振数据项转换成包括振幅和相位的参数的表示；以及对转换后的偏振数据项进行平均。

Description

处理偏振敏感光学相干断层成像的偏振数据的方法和设备

技术领域

本发明涉及用于处理偏振敏感光学相干断层成像的偏振数据的方法和设备。

背景技术

使用多波长光学干涉的光学相干断层成像仪(以下称为OCT)可以提供试样(特别是眼底)的高分辨率断层图像。近年来，除了用于对眼底组织的形状进行摄像的普通OCT图像以外，已经研究了眼科学所用的OCT设备，以获取用于对表示眼底组织固有的光学性质其中之一的偏振参数进行摄像的偏振敏感OCT图像。

通过使用偏振参数，偏振敏感OCT设备可以拍摄偏振敏感OCT图像并且进行眼底组织的特性测量或分割。偏振敏感OCT设备使用被调制成圆偏振光束的光束作为用于观察试样的测量光束，并且将干涉光束分割成正交偏振状态的两个线偏振光束并检测由此得到的两个光束，从而生成偏振敏感OCT图像(参见“E.Goetzinger等人，“Speckle noisereduction in high speed polarization sensitive spectral domain opticalcoherence tomography”,Optics Express.19(15),14568-14584”(非专利文献1)。此外，偏振敏感OCT能够对作为偏振参数其中之一的、被定义为两个偏振光束分量之间的相位差的延迟进行摄像。该延迟对于检测用于青光眼诊断的视网膜神经纤维层的变化而言是有用的。

该文献还公开了通过使用多个偏振敏感OCT图像来降低OCT所使用的相干光特有的斑点噪声的方法。根据该方法，通过对经由偏振敏感OCT所获得的延迟进行平均来降低斑点噪声。结果，由此所得的延迟图像的颗粒感显著改善。

将延迟定义为在光穿过介质的情况下、在快轴和慢轴之间观察到的相位差。因此，考虑到快轴和慢轴与OCT设备中所使用的光的轴形成的角度(以下称为轴取向)来进行平均化是有用的。然而，根据非专利文献1所公开的方法，基于两个偏振分量之间的比率的反正切的计算来获得延迟(延迟＝arctan(I1/I2))，并且在没有参考轴取向的情况下获得延迟。因此，延迟的值必然落在0～90°的范围内。该方法仅使用两个偏振分量的强度，并且噪声具有取零或正值的一定强度水平。由于该原因，噪声的平均没有收敛为零并且引入残差或偏移。低延迟值的情况下的该偏移导致在图像上产生不期望的伪影。因而，即使在观察到小信号的情况下，在延迟应接近零时，噪声也导致该延迟具有有时被称为延迟偏移的非零值。换句话说，通过(如传统方法那样)使用偏振分量的强度而测量延迟，这些强度中的噪声也导致在延迟值中产生伪影。

发明内容

已实现了本发明的一个实施例以提供用于处理数据的方法和装置，其中该方法和装置通过使用多个偏振敏感OCT图像来减少延迟值中的伪影的发生。

根据本发明的一个方面，提供一种用于处理偏振敏感光学相干断层成像的偏振数据的方法，包括以下步骤：获取步骤，用于获取根据从要测量的试样反射的光所获得的多组偏振数据项；转换步骤，用于将所述偏振数据项转换成包括振幅和相位的参数的表示；以及平均步骤，用于对以所述表示示出的偏振数据项进行平均，并且生成一组平均数据项。

根据本发明的另一方面，提供一种用于处理偏振敏感光学相干断层成像的偏振数据的设备，包括：获取单元，用于获取从要测量的试样获得的多组偏振数据项；转换单元，用于将所述偏振数据项转换成包括振幅和相位的参数的表示；以及平均单元，用于对以所述表示示出的偏振数据项进行平均，并且生成一组平均数据项。

通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。

附图说明

图1是示出根据本发明的实施例所进行的数据处理方法的流程图。

图2示出根据本发明的实施例的偏振敏感OCT摄像设备的结构。

图3示出断层图像。

图4A和4B示出断层图像和数据获取位置。

图5示出SLO图像。

图6是示出数据处理的流程图的一部分。

图7示出通过使用数据处理后的示例性图像。

图8示出根据本发明的实施例的数据处理。

图9A～9D是示出根据本发明的实施例的在复平面上表示的处理的图。

图10A和10B示出根据第一实施例的平均处理的示例性结果。

图11A～11C示出数据获取的其它示例。

图12示出第四实施例中的包括对准的数据处理的流程图。

图13A和13B示出针对B扫描的对准。

图14示出根据本实施例的数据转换步骤的流程图。

图15示出用于计算平均Stokes(斯托克斯)矢量的处理的流程图。

具体实施方式

在没有将被检体局限于包括人眼的器官或组织的情况下，根据本发明的数据处理方法还可以应用于其它试样，并且与该数据处理方法有关的摄像设备包括但不限于眼科设备和内窥镜。作为应用本发明的示例性设备，以下将参考附图来详细说明眼科设备。

第一实施例

图1是根据本实施例的偏振数据处理方法的流程图，并且图2是根据本实施例的包括数据处理装置213的偏振敏感OCT摄像设备200的示意图。首先，将参考图2来说明偏振敏感OCT设备200的结构，然后将参考图1的流程图来说明根据本实施例的数据处理装置213的操作。

根据本实施例的偏振敏感OCT设备200包括偏振敏感OCT(光学相干断层成像仪)系统和数据处理装置，并且通过处理从偏振敏感OCT系统获得的偏振数据来构造偏振敏感断层图像。在图2中，从光源201发出的测量光被偏振器202转换成线偏振光，并且被输入至光纤耦合器203。光源201是作为低相干光源的超发光二极管(SLD)光源，并且例如发出中心波长为850nm且带宽为50nm的光。尽管使用SLD作为光源201，但可以使用诸如放大自发辐射(ASE)光源等的能够发出低相干光的任何光源。

光纤耦合器203例如提供90:10的耦合比，使测量光以该比进行分割，并且将分割后的测量光引导至包括准直器204、1/4波片205和参考镜206的参考臂(分光比为90)和包括准直器207、1/4波片208和扫描镜209的试样臂(分光比为10)。

被引导至参考臂的测量光穿过以转动了22.5度的状态所安装的1/4波片205。在被参考镜206反射时，该光经由1/4波片205变为线偏振光，并且再次被引导至光纤耦合器203。另一方面，被引导至试样臂的测量光经由以转动了45度的状态所安装的1/4波片208变为圆偏振光。该圆偏振光被扫描镜209反射，并且入射到作为要测量的测试试样的被检眼Eb上。

此外，测量光被视网膜Er反射，并且经由扫描镜209和1/4波片208再次被引导至光纤耦合器203，并且与穿过了参考臂的测量光发生干涉。扫描镜209由未示出的控制装置所控制从而使测量光在X方向和Y方向上偏转，并且可以获得该测量结果作为视网膜的扫描二维图像。另外，在以下说明中，如图3所示，将沿着光束方向上的一条线所获取到的数据称为A扫描，并且将包括在X轴方向或Y轴方向上排列的至少两个长度的A扫描的数据称为B扫描。

在光纤耦合器203中生成的干涉光在包括偏振分束器的光纤耦合器210内被分割成水平偏振分量光和垂直偏振分量光，并且这些分量被分别引导至包括衍射光栅、线照相机等的分光器211和212。所引导的干涉光束各自被分离成谱分量，并且这些分量被线照相机转换成电信号并且作为水平偏振和垂直偏振的谱数据被输出至数据处理装置213。

数据处理装置213用作根据本实施例的偏振数据处理设备，并且可以使用个人计算机(PC)或包括专用集成电路(ASIC)等的数字电路来实现。此外，214和215表示显示装置，其中该显示装置例如包括为了显示数据处理结果所设置的液晶监视器、以及包括键盘和鼠标等的为了从用户输入指示所设置的输入装置。

通过上述，本实施例所述的偏振敏感OCT摄像设备200根据谱域(SD)方法构成OCT。然而，本发明不限于SD方法。也就是说，还可以将本发明的精神在不改变的情况下应用于至少根据扫频源(SS)方法或时域(TD)方法所实现的摄像设备。

在本实施例中，通过利用安装在未示出的PC中的中央处理单元(CPU)执行连接至该PC的存储器中所存储的数据处理程序来实现数据处理装置213。此外，还通过CPU执行装置控制程序来进行偏振敏感OCT摄像设备200整体的操作的控制，并且在以下说明中将该控制称为摄像控制装置。

另一方面，从半导体激光器216发出中心波长与光源201的中心波长不同的第二测量光，并且使该第二测量光经由穿孔镜217、扫描器镜218和分色镜219入射到被检眼Eb上，其中该扫描器镜218能够在包括X方向和Y方向的两个轴上使第二测量光向着眼底偏转。

第二测量光也被视网膜Er反射，被分色镜219和扫描器镜218再次反射，并且被穿孔镜217反射且入射到检测器220上。将为了通过测量光的二维扫描来获得眼底的平面图像所提供的第二测量光输入至摄像控制装置，由此生成平面图像。图5示意性示出在以下说明中被称为SLO(扫描激光检眼镜)图像的平面图像。

在获取偏振敏感OCT的数据时，摄像控制装置并行地获取SLO图像。此外，摄像控制装置从SLO图像提取包括血管等的结构的数据，检测眼底的运动，并且控制扫描器镜209以使得偏振敏感OCT的测量光通常可以扫描视网膜上的同一位置。

接着，将参考图1和4来说明数据处理装置213的操作。

图4A和4B示意性示出通过下述的处理、利用在根据本实施例的摄像控制装置的控制下获取到的数据所生成的表示试样结构的数据。在本实施例中，如图4A所示，重复获取N次包括(深度H的)W条线的A扫描的B扫描。然而，由于在Y方向上没有进行扫描，因此在如图4B所示的Y轴上定义的同一位置处在不同时间获取到N片B扫描。然而，在图4A和4B中，一片B扫描包括水平偏振的数据和垂直偏振的数据。

首先，在步骤S101中，数据处理装置213将内部计数器n初始化为1。如后面所述，设置每次进行B扫描处理时使计数增加1的内部计数器n，由此重复进行该处理直到计数器示出N为止。

接着，在步骤S102中，输入第n个B扫描的图像数据。关于此时的B扫描，摄像控制装置可以预先获取N片B扫描的图像数据并将这些图像数据存储在存储器中，或者可以重复获取各B扫描的数据。这里，第N片B扫描包括水平偏振的谱数据和垂直偏振的谱数据

接着，在步骤103中，对所输入的谱数据项进行转换操作以实现平均。以下参考图6来说明步骤S103中所进行的处理。

在步骤S601中，数据处理装置213将上述的各谱数据项转换成如下示出的包括振幅和相位的参数的断层图像摄像信号。

…(表达式1)

这里，和表示通过针对第n个B扫描分别发生水平偏振和垂直偏振所实现的断层图像摄像信号的振幅，并且和表示相位。也就是说，

…(表达式2)。

这里，如图4A和4B所示，W、H和N分别是针对每B扫描的A扫描的数量、A扫描的长度和B扫描的数量。上述转换是通过将为了在根据SD方法所进行的OCT期间将谱数据转换成断层图像摄像信号所进行的处理应用于水平偏振的谱数据和垂直偏振的谱数据来实现的。由于例如可以根据“E.Goetzinger等人，“Polarization maintaining fiber basedultra-high resolution spectral domain polarization sensitive opticalcoherence tomography”,Optics Express.17(25),22704-22717(2009)”(非专利文献2)所公开的方法来实现该转换，因此省略了更加详细的说明。

接着，在步骤S602中，数据处理装置213根据以下等式，将(表达式1)所示的与两种偏振有关的断层图像摄像信号彼此相除，以计算针对第n个B扫描所获得的包括延迟和轴取向的复数据C_n。

…(表达式3)

另一方面，通过以下等式来定义延迟δ_n和轴取向θ_n。

…(表达式4)，以及

其中

…(表达式5)。

因此，如以下等式所示，C_n变为包括延迟δ_n和轴取向θ_n的数据。

C_n＝δ_nexp(i(π-2θ_n))

…(表达式6)

如上所述，C_n是通过如(表达式3)所示将与至少两个不同方向有关的偏振数据项彼此相除所获得的。根据Cn，如(表达式4)和(表达式5)所示，可以提取出两个参数。这些参数如下：

1.“相位延迟”是电场矢量沿着慢轴和快轴取向的光束之间的相位差。该参数以反正切函数的形式包含在表达式3的C_n值中并且在表达式6中被命名为δ。

2.如直接测量到的两个复信号包含相位值Φ0和Φ1，其中这两个相位值Φ0和Φ1的相位差ΔΦ＝Φ0-Φ1对光轴取向θ进行编码。因此，在相除结果中实际包含延迟δ_n和轴取向θ_n这两个参数。

然后，C_n变为大致包括试样的延迟和轴取向的复数据。也就是说，复数据包括与延迟和轴取向有关的信息。将如此计算出的C_n按时间存储在数据处理装置213中所设置的未示出的存储器内。

接着，该处理再次返回至图1的流程图，以使得在步骤S104中使B扫描的当前数量增加1，并且在步骤S105中判断更新后的n是否大于总B扫描数N。

在n没有超过总B扫描数N的情况下，该处理再次返回至步骤S102，由此进行上述处理。在n超过总B扫描数N的情况下，该处理进入步骤S106。

在步骤S106中，数据处理装置213计算通过对基于各B扫描所计算出的C_n(n＝1、…、N)进行平均所获得的

…(表达式7)

接着，数据处理装置213根据以下等式来计算平均后的延迟和轴取向

…(表达式8)

这里，将延迟和轴取向表示为如下，

…(表达式9)

并且与普通断层图像的情况相同，可以将延迟和轴取向作为延迟图像和轴取向图像显示在由X轴和Z轴构成的平面上。也就是说，设置在位置(x,z)处的像素的值对于延迟图像可以为并且对于轴取向图像可以为

数据处理装置213基于根据(表达式9)所计算出的延迟和轴取向来分别生成图像，并且将所生成的图像输出至显示装置214。

图7示例性示出根据本实施例的显示装置214所使用的显示模式。显示装置214在显示区域701中提供子区域702～705。在子区域702中，将光标706叠加显示在SLO图像上。光标706表示获取到N个单位的B扫描的位置，并且将平均后的轴取向和延迟显示在子区域705和704中。

此外，将该位置处的强度断层图像显示在子区域703中。例如，可以通过根据如(表达式2)所示的断层图像摄像信号的振幅和使用计算各像素的值来获得该强度断层图像。

图8示出上述的数据处理装置213的结构和数据流程。在图8中，断层图像摄像信号生成装置801将水平偏振的谱数据和垂直偏振的谱数据分别转换成断层图像摄像信号和并且输出这些断层图像摄像信号(步骤S601)。利用除法器802对这些断层图像摄像信号进行相除，并且将(表达式3)所示的复数据C_n输出至平均计算器803(步骤S602)。平均计算器803计算并输出基于(表达式7)和(表达式8)进行平均后的延迟和轴取向(步骤S106)。

根据上述实施例，可以获得以下优点。

将(表达式1)所示的两个断层图像摄像信号表示为如下。

…(表达式10)

这里，I_n表示被摄体的反射率，并且表示在通过与参考光发生干涉所获得的两个偏振分量之间共用的相位项。这里，如(表达式3)所示使这两个断层图像摄像信号彼此消除，以使得作为共通项的被检体的反射率和相位抵消，由此如(表达式6)所示，实现了仅包括延迟和轴取向的信号。

图9A表示复平面上的通过(表达式6)所表示的C_n，并且将本实施例中所计算出的平均值表示为图9B～9D中示出的黑色点。图9B表示噪声水平低的状态。另一方面，图9C表示噪声水平高于图9B的状态，并且图9D表示除噪声外什么也不存在的状态。在该状态下，作为平均的结果，延迟的值大致变为零。

然而，根据非专利文献1所公开的已知技术，如通过以下表达式所示，基于两个偏振分量的振幅来计算延迟的值，以使得在图9D所示的条件下，延迟是恒定的非零值，从而成为伪影并且使得难以表示诸如提供微小延迟的Henle纤维层等的结构。

…(表达式11)

另一方面，根据本实施例，通过利用包括两个偏振分量的振幅和相位的复数的表示所实现的处理来进行平均。因此，可以精确地计算出微小延迟的值。

另外，图10A和10B示出表示为N的平均帧数和延迟平均值δ之间的关系的示例。根据该附图，根据已知技术，延迟平均值随着平均帧数的增加而逐渐减少，而根据本实施例的方法，对于大于10的数量N，平均值变为大致恒定，这表示适当进行了平均。

另外，在不限于(表达式3)的情况下，可以根据以下表达式来计算复数据C_n。

…(表达式12)

在这种情况下，将以及平均后的延迟和轴取向表示为如下。

…(表达式13)

第二实施例

在上述第一实施例中，通过对两个断层图像摄像信号进行平均来计算平均值，但还可以进行各信号的平均。

也就是说，对(表达式1)所表示的各断层图像摄像信号进行平均以计算延迟和轴取向。在这种情况下，数据处理装置213根据以下等式来计算平均断层图像摄像信号。

…(表达式14)

另外，在根据(表达式14)计算平均值并且数量N为高的情况下，由于针对各测量、相位和可能分别受到相位抖动影响，因此存在信号分量被消除并且SNR降低的可能性。因此，在针对数据获取的经过时间超过特定量的情况下，优选应根据第一实施例所述的方法来进行平均。

另一方面，根据第一实施例，必须针对各数据进行相除。然而，由于在本实施例中在计算平均值之前不进行相除，因此计算负荷变得相对较低，这是有益的。因此，根据N的值，通过选择本实施例的方法来以较高的速度进行平均计算。

可选地，可以使用变形(表达式14)来计算平均断层图像摄像信号。在这种情况下，忽略一个断层图像摄像信号的相位而维持另一相位。例如，在(表达式14)中，将相位项设置为1并且将改变为通过该变形，避免了信号分量的消除和SNR(信噪比)的降低。该变形对于测量期间的移动被检体或不可忽略的地震噪声的情况是有效的。

第三实施例

根据上述的第一实施例，通过进行如图4B所示的在视网膜上定义的同一位置的扫描来获取N次数据，并且对在空间上存在于同一场所的N个数据进行平均。然而，可以在不限于此的情况下实现本发明。以将要说明的方式，偏振数据项的集合包括在不同的空间位置处获取到的偏振数据项。

图11A示出示例。在图11A中，使用视神经头112作为中心，由111所表示的放射状方式配置B扫描，并且在四个方向上总共获取到N片B扫描。在该示例中，根据第一实施例所述的方法来在各方向上进行平均。

另外，图11B和11C示出对部分区域进行平均的示例。在本实施例中，偏振敏感OCT摄像设备200在如图11B所示在Y方向上移动的情况下获取B扫描，并且数据处理装置213根据以下所述的方法来对包括视神经头的测量区域113进行数据处理。

图11C示出测量区域113的详细内容。在该附图中，将从以视神经头112作为中心的直径为D1和D2的两个同心圆114和115、以预定角度A分离的区域R确定为平均所用的对象区域。在本实施例中，尽管D1和D2例如为2mm和3mm、并且A为1°，但可以根据测量视网膜神经纤维层所需的精度来确定这些值。

在这种情况下，对属于区域R的A扫描进行平均，并且将作为对象的断层图像摄像信号表示为如下。

…(表达式15)

将本实施例中进行平均的复数据C_r表示为如下，

C_r＝δ_rexp(i(π-2θ_r))

…(表达式16)

并且数据处理装置213根据以下等式，在将区域R中所包括的A扫描的个数确定为M的情况下，计算针对区域R进行平均的延迟和轴取向

…(表达式17)

接着，与(表达式8)的情况相同，数据处理装置213根据以下等式来计算平均后的延迟和轴取向

…(表达式18)

这里，将平均后的延迟和轴取向的等式表示为如下。

…(表达式19)

通过使R的位置沿着同心圆114和115所包围的区域移动来连续进行上述处理，并且在各位置处计算平均值，由此可以测量到在视神经头周围发生的延迟和轴取向的分布。

第四实施例

可以将本发明应用于针对偏振敏感OCT的数据的插值。在本实施例中，说明本发明在第一实施例所述的多个B扫描的平均所使用的数据对准方面的应用。

图12是根据本实施例的数据处理方法的流程图。由于图12是图1所示的流程图的通过添加步骤S121、S122和S123所得的变形例，因此省略了重复说明。此外，图13A和13B示出第1个B扫描和第N个B扫描中的模板匹配所用的模板区域T。

在步骤S121中，数据处理装置213识别紧挨着的前一B扫描(第n个B扫描)是否是第一个扫描。在第一个B扫描的情况下，该处理进入步骤S103，否则该处理进入步骤S122。

在步骤S122中，利用数据处理装置213来进行针对前一B扫描(第n个B扫描)和第1个B扫描之间的相对偏差的测量。首先，如图13A和13B所示，使用第1个B扫描来确定模板区域T。优选定义模板匹配所用的模板区域T，以使得该模板区域T包括诸如图13A和13B所示的中央凹M等的B扫描中的几何特征。

在本实施例中，如通过以下等式所示，向利用断层图像摄像信号的两个偏振分量A₀(x,z,n)和A₁(x,z,n)所计算出的强度断层图像I_n应用模板匹配。

I_n＝{I(x、z、n)|1≤x≤W、1≤z≤H、1≤n≤N}

…(表达式20)

接着，利用数据处理装置203和第n个B扫描I_n中的与模板区域T最相关的区域R来应用模板匹配，并且检测到T和R之间的相对偏差为ΔX和ΔY。

在步骤S123中，利用数据处理装置213来进行使用ΔX和ΔY的第n个B扫描I_n的对准，以使得在这两个B扫描中同一被检体在相同位置处对准。通常，由于ΔX和ΔY不是整数，因此需要对第n个B扫描的数据进行插值。

在以下说明中，利用双线性作为插值方法，然而通过改变数据范围和加权系数，本发明还可应用于诸如双三次插值等的其它方法。

数据处理装置213在使用ΔX和ΔY的对准之后计算B扫描数据的各坐标值x和z，然后如通过以下等式所示，在坐标转换之后计算作为C_n的变形复数据的复数据

…(表达式21)

其中，w₁～w₄是如下计算出的双线性插值的加权系数。

…(表达式22)

与位置校正(对准)之后的第n个B扫描中的位置(x2,z2)处的复数据相对应。接着，通过(表达式23)来对所计算出的复数据进行平均，并且如第一实施例所述，根据(表达式8)来计算平均后的延迟和轴取向

…(表达式23)

在本实施例中，根据第一实施例来计算(表达式21)的复数据。然而，还可应用诸如第二实施例中的计算等的用于生成复数据的任何计算。

第五实施例

上述实施例利用Jones矢量来表示偏振数据项。然而，本发明不限于此，并且可以应用Stokes矢量表示。

由于基本处理流程与应用于其它实施例的图1相同，因此在以下说明中仅说明不同的步骤。

图14是根据本实施例的数据转换步骤S103的流程图。

在步骤S1401中，数据处理装置213计算Stokes矢量SV_n作为要进行平均的第n个偏振数据项。通过(表达式24)来计算Stokes矢量SV_n。

I_n＝{A₀(x，z，n)²+A₁(x，z，n)²|1≤x≤W，1≤z≤H，1≤n≤N}

Q_n＝{A₀(x，z，n)²-A₁(x，z，n)²|1≤x≤W，1≤z≤H，1≤n≤N}

U_n＝{2A₀(x，z，n)A₁（x，z，n)cos(ΔΦ(x，z，n))|1≤x≤W，1≤z≤H，1≤n≤N}

V_n＝{2A₀(x，z，n)A₁(x，z，n)sin(ΔΦ(x，z，n))|1≤x≤W，1≤z≤H，1≤n≤N}

其中：

ΔΦ(x，z，n)＝Φ₁(x，z，n)-Φ₀(x，z，n)

…(表达式24)

在下一步骤S1402中，数据处理装置213根据(表达式25)计算归一化Stokes矢量SV_n′。

…(表达式25)

在步骤S106中，数据处理装置213根据图15的流程图计算平均Stokes矢量。在步骤S1501中，数据处理装置213根据(表达式26)计算中间平均Stokes矢量

其中：

…(表达式26)

接着，数据处理装置213再次对中间平均Stokes矢量应用归一化，并且根据(表达式27)输出平均Stokes矢量

…(表达式27)

根据(表达式14)，利用两个平均振幅和来计算平均延迟此外，可以根据(表达式24)来根据Stokes参数计算这些振幅。由于根据(表达式25)和(表达式26)的这两个归一化处理，因此针对等于1的偏振数据的强度来对平均Stokes矢量进行归一化。

因此，数据处理装置213根据以下表达式来计算平均延迟

…(表达式28)

以相同方式，如下所述，可以基于(表达式24)使用平均Stokes矢量参数来计算平均轴取向

其中：

…(表达式29)

在本实施例中，对表示被试样背向散射的光的偏振状况的Stokes矢量进行平均。紧挨在根据(表达式26)进行平均之后，由此所得的矢量并非必须维持如(表达式24)给出的各参数之间的关系，这对根据(表达式28)计算延迟引入了不想要的偏移。然而，由于通过(表达式27)的归一化，恢复了该关系，由此避免了引入这种偏移。

第六实施例

尽管期望在平均处理之前进行归一化，但在本发明中其它实现也是可以的。在本实施例中，应用利用偏振数据的强度的加权平均。

在本实施例中，数据处理装置213跳过步骤S1402。因此，根据(表达式30)来计算中间平均Stokes矢量之后进行与第五实施例所述相同的步骤。

…(表达式30)

不同于第五实施例，没有针对偏振数据的强度来对各Stokes参数进行归一化。换句话说，(表达式30)中的Stokes参数依赖于偏振数据的强度，因而从概念上进行加权。

然而，作为第二归一化处理的步骤S1502恢复如所述的Stokes参数之间的关系。因此，可以正确地计算出平均后的延迟和轴取向。

由于无需计算(表达式24)中的Stokes矢量的第一元素并且在平均之前不进行归一化，因此在本实施例中提高了计算效率。

第七实施例

通过与非专利文献1所公开的方法相结合，还可以有效地进行本发明。也就是说，在产生较少的噪声、并且如图9B所示复数据C_n的可变性不显著的情况下，在根据已知方法计算延迟和轴取向时，这两者的误差小。因此，首先基于(表达式1)所示的断层图像信号来计算信号的强度。在信号强度超过阈值的情况下，可以通过以下等式所示的、根据非专利文献1所公开的方法来计算平均值。否则，可以将该方法改变为本发明所实现的方法。

…(表达式31)

然而，MODE(X)是X的直方图的众数值，并且可以基于其振幅值的均方根来计算断层图像摄像信号的强度。此外，可以基于健康被检体的视网膜神经纤维层的预先分析出的强度分布的平均值来设置阈值。

其它实施例

还可以通过读出并执行记录在存储介质(例如，非瞬态计算机可读存储介质)上的计算机可执行指令以进行本发明的上述实施例中的一个或多个的功能的系统或设备的计算机和通过下面的方法来实现本发明的实施例，其中，该系统或设备的计算机通过例如从存储介质读出并执行计算机可执行指令以进行上述实施例中的一个或多个的功能来进行上述方法。该计算机可以包括中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)或其它电路中的一个或多个，并且可以包括单独计算机或单独计算机处理器的网络。例如可以从网络或存储介质将这些计算机可执行指令提供至计算机。该存储介质可以包括例如硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、分布式计算机系统的存储器、光盘(诸如致密盘(CD)、数字多功能盘(DVD)或蓝光盘(BD)^TM)、闪速存储装置和存储卡等中的一个或多个。

尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。

Claims (12)

1.一种用于处理偏振敏感光学相干断层成像的偏振数据的方法，包括以下步骤：

检测步骤，用于对通过使用偏振分束器将合成光进行分割而得到的光进行检测，其中，所述合成光是通过将来自利用测量光所照射的要测量的试样的返回光与对应于所述测量光的参考光进行合成而得到的；

获取步骤，用于获取从被检测的光所获得的多组偏振数据项；

转换步骤，用于将所述多组偏振数据项转换成包括与延迟和轴取向有关的信息的矢量形式的表示；

平均步骤，用于对以所述表示示出的多组转换后的偏振数据项进行平均，以得到多组平均后的偏振数据项；

计算步骤，用于从所述多组平均后的偏振数据项计算延迟和轴取向；

生成步骤，用于通过使用所计算出的延迟和轴取向来生成不同类型的偏振敏感B扫描图像；以及

控制步骤，用于使得显示单元显示所生成的偏振敏感B扫描图像中的至少之一。

2.根据权利要求1所述的用于处理偏振敏感光学相干断层成像的偏振数据的方法，其中，所述转换步骤包括使与两个不同方向有关的偏振数据项彼此相除、并且将所述与两个不同方向有关的偏振数据项之间的相位差转换成所述表示中所包括的轴取向的计算。

3.根据权利要求1或2所述的用于处理偏振敏感光学相干断层成像的偏振数据的方法，其中，所述转换步骤包括使与两个不同方向有关的偏振数据项彼此相除、并且生成包括所述试样的延迟和轴取向的复数据的计算。

4.根据权利要求1或2所述的用于处理偏振敏感光学相干断层成像的偏振数据的方法，其中，一组偏振数据项包括在不同时间获取到的偏振数据项。

5.根据权利要求1或2所述的用于处理偏振敏感光学相干断层成像的偏振数据的方法，其中，一组偏振数据项包括在不同的空间位置处获取到的偏振数据项。

6.根据权利要求1所述的用于处理偏振敏感光学相干断层成像的偏振数据的方法，其中，所述转换步骤包括将多组Stokes矢量作为所述多组偏振数据项的计算。

7.根据权利要求1、2和6中任一项所述的用于处理偏振敏感光学相干断层成像的偏振数据的方法，其中，所述平均步骤包括生成平均Stokes矢量作为平均偏振数据项。

8.一种用于处理偏振敏感光学相干断层成像的偏振数据的设备，包括：

检测单元，用于对通过使用偏振分束器将合成光进行分割而得到的光进行检测，其中，所述合成光是通过将来自利用测量光所照射的要测量的试样的返回光与对应于所述测量光的参考光进行合成而得到的；

获取单元，用于获取从被检测的光所获得的多组偏振数据项；

转换单元，用于将所述多组偏振数据项转换成包括与延迟和轴取向有关的信息的矢量形式的表示；

平均单元，用于对以所述表示示出的多组转换后的偏振数据项进行平均，以得到多组平均后的偏振数据项；

计算单元，用于从所述多组平均后的偏振数据项计算延迟和轴取向；

生成单元，用于通过使用所计算出的延迟和轴取向来生成不同类型的偏振敏感B扫描图像；以及

控制单元，用于使得显示单元显示所生成的偏振敏感B扫描图像中的至少之一。

9.根据权利要求8所述的用于处理偏振敏感光学相干断层成像的偏振数据的设备，其中，所述转换单元能够执行用于将与两个不同方向有关的偏振数据项彼此相除、并且将所述与两个不同方向有关的偏振数据项之间的相位差转换成所述表示中所包括的轴取向的计算。

10.根据权利要求8或9所述的用于处理偏振敏感光学相干断层成像的偏振数据的设备，其中，所述转换单元能够执行用于将与两个不同方向有关的偏振数据项彼此相除、并且生成包括所述试样的延迟和轴取向的复数据的计算。

11.根据权利要求8或9所述的用于处理偏振敏感光学相干断层成像的偏振数据的设备，其中，所述获取单元能够在不同的时间获取所述偏振数据项。

12.根据权利要求8或9所述的用于处理偏振敏感光学相干断层成像的偏振数据的设备，其中，所述获取单元能够在不同的空间位置处获取所述偏振数据项。