CN110361869B - 一种基于光学斩波器的oct散斑噪声抑制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种基于光学斩波器的OCT散斑噪声抑制装置，能够满足任何实际应用中OCT散斑噪声抑制的要求，图像对比度、分辨率，装置成本低、结构简单，可适应于恶劣条件。本发明通过使用光学斩波器改变样品光束的形状或分布即改变OCT样品光的参数，得到含有不同散斑噪声模式的OCT图像，进而多次平均抑制图像中的散斑噪声。其中，光学斩波器所带来的不同散斑噪声模式的潜在数量非常多，足够满足任何实际应用中的要求。而且，光学斩波器成本很低，加入到样品光路中任意位置均可，因此其对系统稳定性要求也低，使用灵活。
Description
方法领域
本发明属于生物医学光学成像方法领域，尤其涉及一种基于光学斩波器的OCT(optical coherence tomography，光学相干层析成像)散斑噪声抑制装置。
背景方法
目前，现有用于抑制OCT图像的散斑噪声的装置主要分为两类：一类是基于软件的散斑噪声抑制装置，另一类是基于硬件的散斑噪声抑制装置。
其中，基于软件的散斑噪声抑制装置主要是利用信号处理的手段或装置来抑制散斑噪声。通过对带有散斑噪声的OCT图像使用常用的信号处理装置进行处理，将OCT图像中的散斑噪声成分与样品结构成分进行分离抑制，从而达到抑制散斑噪声的目的。目前常用的软件抑制方式主要有空间滤波装置、维纳滤波以及小波分析等。由于基于软件的这类散斑噪声抑制是对OCT图像进行处理，因而在抑制散斑噪声的过程中也会减弱样品图像的结构信息，存在过处理问题，进而会降低图像对比度、分辨率等。可见，基于软件的散斑噪声抑制装置具有一定的局限性，处理后难免会消除组织的部分结构信息，造成图像质量下降。
为了保留这部分信息，可以采用基于硬件的散斑噪声抑制装置。基于硬件的散斑噪声抑制装置主要是通过硬件办法获取若干幅含有不相关散斑噪声的OCT图像进行平均处理。由于散斑噪声是随机的，因此会在平均处理后得到抑制。基于硬件的散斑噪声抑制装置的关键是如何获得含有非相关散斑噪声的OCT图像，目前主要通过以下四种方式来实现：空间复合、频率复合、偏振复合以及角度复合。其中空间复合方式降低了图像的分辨率；频率复合与偏振复合方式受可用的波段数量和偏振态数量的限制，能获得的不相干散斑模式有限且散斑减少效果并不明显；角度复合方式虽能明显减少散斑，但这种方式要求角度调制装置的位置和转速达到很高精度，所以稳定性容易受影响，装置稳定性较低。
综上可见，现有的用于抑制OCT图像的散斑噪声的装置均存在一些局限性，因此亟待提出一种新的散斑噪声抑制装置。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种基于光学斩波器的OCT散斑噪声抑制装置，能够满足任何实际应用中OCT散斑噪声抑制的要求，图像对比度、分辨率，装置成本低、结构简单，可适应于恶劣条件。
为实现上述目的，本发明的基于光学斩波器的OCT散斑噪声抑制装置，包括图像平均处理器、光学斩波器及其驱动装置，所述光学斩波器位于OCT成像系统样品臂上，在驱动装置驱动下在样品臂光路中进行平动或转动，遮挡所述样品臂光路中的一部分光，改变样品光形状或分布；
图像平均处理器用于对经光学斩波器在光路中进行平动或转动获得的OCT图像进行平均处理。
其中，所述光学斩波器为带有2个以上任意形状通孔的镂空挡光板或者网状挡光物。
有益效果：
本发明通过使用光学斩波器改变样品光束的形状或分布即改变OCT样品光的参数，得到含有不同散斑噪声模式的OCT图像，进而多次平均抑制图像中的散斑噪声。其中，光学斩波器所带来的不同散斑噪声模式的潜在数量非常多，足够满足任何实际应用中的要求。而且，光学斩波器成本很低，加入到样品光路中任意位置均可，因此其对系统稳定性要求也低，使用灵活。本发明通过光学斩波器产生任意数量的散斑噪声模式，散斑噪声模式越多，平均处理之后的散斑噪声抑制效果就越好，对系统以及光路的稳定性要求低，装置成本低、结构简单，可适应于恶劣条件。
附图说明
图1为本发明基于光学斩波器的OCT散斑噪声抑制装置示意图；
图2为本发明基于光学斩波器的OCT散斑噪声抑制装置工作时不同时刻光斑分布情况示意图；
图3(a)为传统OCT散斑噪声抑制装置获得的OCT图像；
图3(b)为本发明OCT散斑噪声抑制装置获得的OCT图像。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明通过改变OCT样品光的参数来得到含有不同散斑噪声模式的OCT图像，进而多次平均抑制图像中的散斑噪声。基本原理是：使用光学斩波器改变样品光束的形状或分布，这些变化会导致从待测样品表面或内部散射颗粒反射的光随之发生变化，进而产生非相关的散斑噪声模式，再对这些含有非相关的散斑噪声图案的OCT图像进行平均，便可有效抑制散斑噪声。
本发明基于光学斩波器的OCT散斑噪声抑制装置包括图像平均处理器、光学斩波器及其驱动装置，所述光学斩波器位于OCT成像系统样品臂上，所述驱动装置用于驱动光学斩波器在光路中进行平动或转动；
图像平均处理器用于对经光学斩波器在光路中进行平动或转动获得的OCT图像进行平均处理。
如图1所示，本发明基于光学斩波器的OCT散斑噪声抑制装置，OCT成像系统样品臂的光进入基于光学斩波器的OCT散斑噪声抑制装置。
其中，所述光学斩波器为带有2个以上任意形状通孔的镂空挡光板或者网状挡光物。光学斩波器可以采用带有许多任意形状通孔的镂空挡光板，为了简单起见，本实施例中光学斩波器由铁丝网制成，其内部网格可以是矩形或菱形等，整个光学斩波器外部轮廓成圆状，便于旋转，其作用是遮挡样品臂中的一部分光，从而达到改变样品光形状或分布的目的。
光学斩波器的驱动装置可以为电机以及电机控制模块。电机的功能是带动光学斩波器旋转，使被光学斩波器遮住的光的位置与面积有所不同，从而产生随时间变化的随机形状样品光。电机控制模块的作用是控制电机的转速，使电机能够在OCT成像时转动，进而达到改变样品光的目的。此后，变化的样品光经由扫描振镜反射并被物镜会聚照射到样品上。样品上的背向散射光原路返回，最终与OCT成像系统参考臂的光发生干涉，并用于得到OCT图像。也可以用步进电机带动平移台实现光学斩波器的平动，达到改变样品光的目的。
由于成像所用样品光被光学斩波器改变，所以每次在样品的同一部位扫描所获取的OCT图像都含有不同的散斑噪声。其中电机的转动速度取决于系统的成像速度，即在连续成像中只需每次光束照射到光学斩波器上的范围不同即可达到改变样品光的目的。图2为本发明基于光学斩波器的OCT散斑噪声抑制装置工作时不同时刻光斑分布情况示意图。
最后对这些OCT图像做平均化处理，得到抑制散斑噪声的OCT图像。选择人手指皮肤作为样品，图3(a)为传统OCT散斑噪声抑制装置获得的OCT图像，图3(b)为本发明OCT散斑噪声抑制装置获得的OCT图像(10幅图取平均)。显然，后者的角质层以及汗腺等结构的对比度更高，结构更分明，信噪比更高，实现良好的降噪效果。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种基于光学斩波器的OCT散斑噪声抑制装置，其特征在于，包括图像平均处理器、光学斩波器及其驱动装置，所述光学斩波器位于OCT成像系统样品臂上，在驱动装置驱动下在样品臂光路中进行平动或转动，遮挡所述样品臂光路中的一部分光，改变样品光形状或分布；
图像平均处理器用于对经光学斩波器在光路中进行平动或转动获得的OCT图像进行平均处理；
所述光学斩波器为带有2个以上任意形状通孔的镂空挡光板或者网状挡光物。
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