CN111257282B - Oct成像系统、电子设备和机器可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种OCT成像系统、电子设备和机器可读存储介质,OCT成像系统可以对被测样品的原始干涉信号进行处理;还可以对探头扫描被测样品得到的B‑Scan图像进行处理;OCT成像系统包括扫频OCT技术构建的OCT成像系统、谱域OCT技术构建的OCT成像系统或时域OCT技术构建的OCT成像系统;OCT成像系统包括主机箱、探头、处理模块;主机箱控制探头扫描被测样品,采集被测样品的扫描数据;处理模块用于生成控制信息、校准探头和处理扫描数据。该系统不仅可以处理被测样品的原始干涉信号,以提高图像信号质量,还可以处理探头扫描被测样品得到的B‑Scan图像,以提高图像拼接效果,采用特别设计的探头,结合校准方法和图像处理方法扩宽传统OCT技术的成像范围,改善成像质量。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域,尤其是涉及一种OCT成像系统、电子设备和机器可读存储介质。
背景技术
相关技术中,由于OCT(Optical Coherence Tomography,光学相干层析技术)横向扫描范围和横向分辨率相互制约,且受到扫描物镜成像范围的影响,若要保证OCT横向分辨率不超过20um,每一次进行扫描的范围最大为10mm×10mm,因此扫描样品面积大于10mm×10mm时,通常需要进行多次扫描,过程中需要移动扫描探头或者移动放置样品的平台,以实现多区域扫描,然后进行图像拼接,实现大面积样品的三维成像。如果采用移动扫描探头实现多次扫描的方式,扫描探头在安装过程中不能保证绝对的准确,必然会存在一定量的安装误差,这种误差会导致扫描图像拼接时,相邻连续的图片拼接过程中产生误差,影响OCT成像质量;而对于放置样品的平台,在进行相邻大范围扫描的过程中,如果移动样品平台,由于平台移动和扫描探头安装所带来的误差,同样会导致在拼接时,相邻连续的图片存在误差,影响OCT成像质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种OCT成像系统、电子设备和机器可读存储介质,以提高OCT成像质量。
本发明提供的一种OCT成像系统,所述OCT成像系统用于对被测样品的原始干涉信号进行处理;所述OCT成像系统还用于对探头扫描所述被测样品得到的B-Scan图像进行处理;所述OCT成像系统包括扫频OCT技术构建的OCT成像系统、谱域OCT技术构建的OCT成像系统或时域OCT技术构建的OCT成像系统;所述OCT成像系统包括主机箱、探头、处理模块;所述主机箱分别与所述探头和所述处理模块连接;所述主机箱控制所述探头扫描所述被测样品,采集所述被测样品的扫描数据;所述处理模块用于生成控制信息、校准所述探头和处理所述扫描数据。
进一步的,所述探头包括光纤准直器、第一振镜、第一透镜、反射镜、第二透镜、第二振镜和物镜;所述主机箱用于为所述探头提供光源;所述光纤准直器用于对所述光源发出的光束进行准直,并发射至所述第一振镜;所述第一振镜用于偏转所述光束的方向,以使所述光束进入所述第一透镜;所述第一透镜用于聚焦所述光束,通过所述反射镜使所述光束进入所述第二透镜;所述第二透镜用于聚焦所述光束,并发射至所述第二振镜,所述第二振镜用于偏转所述光束的方向,通过所述物镜照射在被测样品上。
进一步的,所述OCT成像系统还用于对所述探头中的振镜进行校准;所述OCT成像系统通过以下方式校准所述第一振镜和所述第二振镜:在所述OCT成像系统的光源开启状态下,对所述第一振镜进行校准,获取所述第一振镜的第一零位电压;对所述第二振镜进行校准,获取所述第二振镜的第二零位电压。
进一步的,所述OCT成像系统还用于:设置所述第一振镜的第一零位电压为预设的第一初始零位电压;控制所述第一振镜进行X轴方向的B-Scan扫描,所述第二振镜静止,采集所述X轴方向的B-Scan数据;分析所述X轴方向的B-Scan数据,得到第一光程差;判断所述第一光程差是否对称;如果不对称,调整所述第一零位电压,重复执行控制所述第一振镜进行X轴方向的B-Scan扫描的步骤,直至所述第一光程差对称;获取所述第一零位电压。
进一步的,所述OCT成像系统还用于:设置所述第二振镜的第二零位电压为所述预设的第二初始零位电压;控制所述第二振镜进行Y轴方向的B-Scan扫描,所述第一振镜静止,采集所述Y轴方向的B-Scan数据;分析所述Y轴方向的B-Scan数据,得到第二光程差;判断所述第二光程差是否对称;如果不对称,调整所述第二零位电压,重复执行控制所述第二振镜进行Y轴方向的B-Scan扫描的步骤,直至所述第二光程差对称;获取所述第二零位电压。
进一步的,如果所述OCT成像系统为扫频OCT成像系统,所述扫频OCT成像系统通过以下方式对被测样品的原始干涉信号进行处理:获取所述被测样品的原始干涉信号和数值补偿数据;对所述原始干涉信号进行处理,得到所述原始干涉信号的原始相位信号;根据所述数值补偿数据,对所述原始相位信号进行处理,得到数值补偿后的干涉信号;对所述数值补偿后的干涉信号进行处理,得到数值补偿后的A-Scan信号。
进一步的,所述扫频OCT成像系统还用于:在被测样品为平面镜的状态下,调节所述OCT成像系统中的延时线,以获取多个光程差对应的多个第一干涉信号;对所述多个第一干涉信号分别进行加窗和去直流项,得到多个第二干涉信号;对所述多个第二干涉信号进行希尔伯特变换和相位解缠,得到与所述多个第二干涉信号对应的多个相位信号;对所述多个相位信号进行线性拟合,得到线性拟合相位信号;根据所述线性拟合相位信号,对所述多个相位信号分别进行处理,得到与所述多个光程差分别对应的多个相位差信号;对所述多个相位差信号进行加权平均,得到所述数值补偿数据。
进一步的,所述扫频OCT成像系统还用于:对所述原始干涉信号进行加窗和去直流项,得到第三干涉信号;对所述第三干涉信号进行希尔伯特变换和相位解缠,得到所述原始干涉信号的原始相位信号。
进一步的,所述扫频OCT成像系统还用于:对所述数值补偿后的干涉信号进行傅里叶变换,得到位置信号;对所述位置信号中的噪声进行处理,得到数值补偿后的A-Scan信号。
进一步的,所述OCT成像系统通过以下方式对探头扫描所述被测样品得到的B-Scan图像进行处理:获取光程差修正数据、所述探头的安装偏差;在所述探头位于第一坐标对应的位置时,扫描被测样品,获取预设数量的第一B-Scan图像;沿指定轴方向移动所述探头,以使所述探头位于第二坐标对应的位置,扫描所述被测样品,获取预设数量的第二B-Scan图像;根据所述光程差修正数据和所述探头的安装偏差,对所述第一B-Scan图像和所述第二B-Scan图像进行修正;在修正后的所述第一B-Scan图像和修正后的所述第二B-Scan图像的预设重叠区域内,从修正后的所述第一B-Scan图像中选取指定B-Scan图像;从修正后的所述第二B-Scan图像中选取与所述指定B-Scan图像相似度最高的第二B-Scan图像;根据所述相似度最高的第二B-Scan图像的位置和所述指定B-Scan图像的位置,对修正后的所述第一B-Scan图像和修正后的所述第二B-Scan图像进行拼接。
进一步的,所述OCT成像系统还用于:在被测样品为平面镜的状态下,获取所述平面镜的初始点对应的第一成像深度;控制所述探头沿X轴方向扫描所述平面镜,得到B-Scan扫描数据;获取所述B-Scan扫描数据中的指定像素点对应的第二成像深度;根据所述第一成像深度和所述第二成像深度,得到所述光程差修正数据。
进一步的,所述OCT成像系统还用于:沿X轴方向移动所述探头,以使所述探头位于第二坐标对应的位置,扫描所述被测样品,获取预设数量的第二B-Scan图像;或者,沿Y轴方向移动所述探头,以使所述探头位于第二坐标对应的位置,扫描所述被测样品,获取预设数量的第二B-Scan图像。
进一步的,所述探头的安装偏差包括探头在XZ轴方向上的安装偏差,以及所述探头在YZ轴方向上的安装偏差;所述OCT成像系统还用于:如果沿X轴方向移动所述探头,则根据所述光程差修正数据和所述探头在XZ轴方向上的安装偏差,对所述第一B-Scan图像和所述第二B-Scan图像进行修正;如果沿Y轴方向移动所述探头,则根据所述光程差修正数据和所述探头在YZ轴方向上的安装偏差,对所述第一B-Scan图像和所述第二B-Scan图像进行修正。
进一步的,所述OCT成像系统还用于:对所述指定B-Scan图像进行归一化处理,得到指定大小的第一图像;在所述预设重叠区域内,从修正后的所述第二B-Scan图像中,选取预设数量的修正后的所述第二B-Scan图像;针对修正后的每个所述第二B-Scan图像,对所述预设数量的修正后的各个所述第二B-Scan图像进行归一化处理,得到预设数量的指定大小的第二图像;计算所述第一图像的第一平均灰度值;针对所述第一图像中的每个像素,比较所述第一图像的各个像素与所述第一平均灰度值的第一差值,如果所述第一差值大于0,标记为1;如果所述第一差值小于0,标记为0,得到所述第一图像的第一指纹编码;针对每个所述第二图像,计算所述第二图像对应的预设数量的第二平均灰度值;针对所述第二图像中的每个像素,分别比较所述第二图像的各个像素与对应的所述第二平均灰度值的第二差值,如果所述第二差值大于0,标记为1;如果所述第二差值小于0,标记为0,得到与所述第二图像分别对应的预设数量的第二指纹编码;针对每个所述第二指纹编码,比较所述第一指纹编码与每个所述第二指纹编码的相似度,得到相似度比较结果;从所述相似度比较结果中选取相似度最高的结果所对应的第二B-Scan图像。
本发明提供的一种电子设备,包括处理器和存储器,所述存储器存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令,所述处理器执行所述机器可执行指令以实现上述任一项所述的OCT成像系统。
本发明提供的一种机器可读存储介质,该机器可读存储介质存储有机器可执行指令,该机器可执行指令在被处理器调用和执行时,机器可执行指令促使处理器实现上述任一项所述的OCT成像系统。
本发明提供的OCT成像系统、电子设备和机器可读存储介质,该OCT成像系统可以对被测样品的原始干涉信号进行处理;还可以对探头扫描被测样品得到的B-Scan图像进行处理;该OCT成像系统包括扫频OCT成像系统、谱域OCT成像系统或时域OCT成像系统;该OCT成像系统包括主机箱、探头、处理模块;处理模块用于生成控制信息,通过主机箱控制探头扫描被测样品;主机箱用于采集扫描数据;处理模块还用于处理扫描数据。该系统不仅可以处理被测样品的原始干涉信号,以提高图像信号质量,还可以处理探头扫描被测样品得到的B-Scan图像,以提高图像拼接效果,从而提高了OCT成像质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种OCT成像系统的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的一种探头的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的一种主机箱的结构示意图;
图4为本发明实施例提供的一种光路系统模块的原理示意图;
图5为本发明实施例提供的一种光路系统模块的结构示意图;
图6为本发明实施例提供的一种数据采集与处理模块的结构示意图;
图7为本发明实施例提供的另一种探头的结构示意图;
图8为本发明实施例提供的一种校准方法的流程图;
图9为本发明实施例提供的另一种校准方法的流程图;
图10为本发明实施例提供的一种振镜自适应校准光程差两侧不对称示意图;
图11为本发明实施例提供的一种振镜自适应校准光程差两侧对称示意图;
图12为本发明实施例提供的另一种校准方法的流程图;
图13为本发明实施例提供的一种OCT成像系统样品臂和参考臂原理图;
图14为本发明实施例提供的一种一般OCT成像系统振镜扫描过程示意图;
图15为本发明实施例提供的一种数据处理方法的流程图;
图16为本发明实施例提供的另一种数据处理方法的流程图;
图17为本发明实施例提供的另一种数据处理方法的流程图;
图18为本发明实施例提供的一种当被测样品为镀银平面镜时数值补偿方法所需要实现的信号效果;
图19为本发明实施例提供的一种图像处理方法的流程图;
图20为本发明实施例提供的一种OCT成像系统光程补偿测试过程示意图;
图21为本发明实施例提供的一种OCT成像系统扫描探头XZ轴安装偏差测试过程示意图;
图22为本发明实施例提供的一种OCT成像系统扫描探头YZ轴安装偏差测试过程示意图;
图23为本发明实施例提供的一种OCT成像系统大面积样品沿X轴扫描过程示意图;
图24为本发明实施例提供的一种OCT成像系统大面积样品沿Y轴扫描过程示意图;
图25为本发明实施例提供的一种OCT成像系统沿X轴移动扫描偏移过程示意图;
图26为本发明实施例提供的一种OCT成像系统沿Y轴移动扫描偏移过程示意图;
图27为本发明实施例提供的一种的OCT成像系统无重叠图像拼接示意图;
图28为本发明实施例提供的一种OCT成像系统应用于3D打印的结构示意图;
图29为本发明实施例提供的一种OCT成像系统应用于3D打印的样品探头安装结构示意图;
图30为本发明实施例提供的一种OCT成像系统速度匹配的示意图;
图31为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
图标:20-样品探头;202-振镜x;206-振镜y;207-物镜;208-被测样品;209-二向色镜;210-参考平面镜;211-转动电机A;212-转动电机B;801-B-Scan(1);802-像素点;803-初始点;804-光程差修正数据;805-B-Scan(2);806-B-Scan(3);807-B-Scan(4);808-B-Scan(5);809-B-Scan(6);810-B-Scan(7);811-重叠扫描区域;812-扫描重叠区域A;813-B-Scan(8);814-B-Scan(9);815-B-Scan(10);816-B-Scan(11);817-B-Scan(12);818-B-Scan(13);819-扫描重叠区域B。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
光学相干层析技术(Optical Coherence Tomography,OCT)是一种分辨率为2μm-10μm,高速无损伤的光学成像技术,能够为生物组织提供三维结构成像。由于扫频OCT技术具有更高的灵敏度、更加宽泛的成像波段、受到冲刷效应的影响也更小,所以已逐步成为OCT技术的主流应用形式。
其中,扫频OCT技术主流使用的光源为光栅/旋转多面镜的短腔扫频激光器,而此种激光器的各个镜面的转轴、面型存在误差,且镜面机械旋转的抖动会导致输出光谱的不稳定,使得经过马赫-曾德尔干涉仪产生的等波数取样有偏差,即当参考臂与样品臂光程差一定时,干涉信号的解缠相位并不严格线性于光源波数,导致OCT系统轴向分辨率与信噪比降低,而且随着成像深度加深轴向分辨率进一步下降。
同时,由于OCT成像系统的物镜入光孔径有限,导致样品探头的扫描范围有限,增大物镜的入光孔径会导致物镜的焦距随之增大,从而使得OCT系统的横向分辨率降低。例如限制OCT系统的横向分辨率小于20μm时,扫描范围为10*10mm量级,这个扫描范围相对于实际被测样品是不够的。由于OCT的横向扫描范围和横向分辨率相互制约,且受到扫描物镜成像范围的影响,若要保证OCT横向分辨率不超过20um,每一次进行扫描的范围最大为10mm×10mm,因此扫描样品面积大于10mm×10mm时,需要进行多次扫描,过程中需要移动扫描探头或者移动放置样品的平台,以实现多区域扫描,然后进行图像拼接,实现大面积样品的三维成像;但是无论采用移动扫描探头或者移动放置样品的平台,都会带来一定的误差,这种误差会导致扫描图像拼接时,相邻连续的图片拼接过程中产生误差,影响OCT成像质量;而且,OCT成像系统的样品探头中,通常包括光纤准直器、反射镜、振镜x、振镜y和物镜,光束进入光纤准直器,经光纤准直器准直输出后,经过反射镜转折,再经过振镜x、振镜y转折后进入物镜,照射在被测样品上,以对被测样品进行扫描,该方式容易出现扫描图像弯曲的问题,也会影响OCT成像质量。
基于此,本发明实施例提供了一种OCT成像系统、电子设备和机器可读存储介质,该技术可以应用于OCT成像,或其他成像应用中。
为便于对本实施例进行理解,首先对本发明实施例所公开的一种OCT成像系统进行详细介绍;该OCT成像系统用于对被测样品的原始干涉信号进行处理;该OCT成像系统还用于对探头扫描被测样品得到的B-Scan图像进行处理;该OCT成像系统包括扫频OCT成像系统、谱域OCT成像系统或时域OCT成像系统;该OCT成像系统包括主机箱、探头、处理模块;主机箱分别与探头和处理模块连接;主机箱控制探头扫描被测样品,采集该被测样品的扫描数据;处理模块用于生成控制信息、校准探头和处理该扫描数据。
在实际实现时,上述探头可以是样品探头;上述处理模块可以是数据采集与处理模块;上述OCT成像系统可以对被测样品的原始干涉信号进行处理,比如可以对原始干涉信号进行数据补偿等;还可以对探头扫描被测样品得到的B-Scan图像进行处理,比如,可以对B-Scan图像进行修正等;该OCT成像系统除了包括扫频OCT成像系统、谱域OCT成像系统或时域OCT成像系统外,还可以包括其他不同探测方式的OCT成像系统。系统中通常还包括载物台,载物台位于样品探头下方,用于放置被测样品;如图1所示的一种OCT成像系统的结构示意图,主机箱10通过光纤、电缆和样品探头20连接,通过传输线和数据采集与处理模块40连接;数据采集与处理模块40生成控制信息,通过主机箱10控制样品探头20扫描被测样品;主机箱10采集该被测样品的扫描数据,并将该扫描数据发送至数据采集与处理模块40;数据采集与处理模块40处理接收到的扫描数据;数据采集与处理模块40还可以校准该探头。本发明提供的OCT成像系统,该OCT成像系统可以对被测样品的原始干涉信号进行处理;还可以对探头扫描被测样品得到的B-Scan图像进行处理;该OCT成像系统包括扫频OCT成像系统、谱域OCT成像系统或时域OCT成像系统;该OCT成像系统包括主机箱、探头、处理模块;处理模块用于生成控制信息,通过主机箱控制探头扫描被测样品;主机箱用于采集扫描数据;处理模块还用于处理扫描数据。该系统不仅可以处理被测样品的原始干涉信号,以提高图像信号质量,还可以处理探头扫描被测样品得到的B-Scan图像,以提高图像拼接效果,从而提高了OCT成像质量。
进一步的,探头包括光纤准直器、第一振镜、第一透镜、反射镜、第二透镜、第二振镜和物镜。主机箱用于为探头提供光源;光纤准直器用于对该光源发出的光束进行准直,并发射至第一振镜;第一振镜用于偏转光束的方向,以使光束进入第一透镜;第一透镜用于聚焦光束,通过反射镜使光束进入第二透镜;第二透镜用于聚焦光束,并发射至第二振镜,第二振镜用于偏转光束的方向,通过物镜照射在被测样品上。
上述第一振镜可以用振镜x表示,上述第二振镜可以用振镜y表示,上述第一透镜可以用透镜x表示,上述第二透镜可以用透镜y表示;如图2所示的一种探头的结构示意图,样品探头20由光纤准直器、振镜x、透镜x、反射镜、透镜y、振镜y和物镜组成,用于扫描被测样品,获取数据。参见图3所示的一种主机箱的结构示意图,在实际实现时,主机箱10通常包括扫频激光器101、光路系统模块102、平衡探测器103、延时线104、电源105和硬件电路板106;其中,扫频激光器通过光纤与光路系统模块连接,用于输出宽带光源;光路系统模块具有2个比例不同的耦合器、1个环形器和6个接口,6个接口分别与扫频激光器、平衡探测器、延时线和样品探头连接;平衡探测器将干涉光信号转变成电信号输入到数据采集与处理模块;延时线可以改变参考光路的光程,并且可以采用手动调节或电动调节;电源外接220V电源,给扫频激光器、平衡探测器、硬件电路板供电;硬件电路板控制扫频激光器的开启、关闭,延时线的调节和样品探头的扫描。
参见图4所示的一种光路系统模块的原理示意图,以及参见图5所示的一种光路系统模块的结构示意图;光路系统模块102通常包括耦合器1021,耦合器1022和环形器1023,其中光路系统模块102包括①、②、③、④、⑤、⑥,6个接口,接口①经单模光纤与扫频激光器101连接;接口②、③经单模光纤与平衡探测器103连接,接口②、③之间没有对应关系,可互换;接口④经单模光纤与延时线104的输入连接;接口⑤经单模光纤与延时线104的输出连接;接口⑥经单模光纤与样品探头20连接;环形器1023包括⑦、⑧,2个接口。
参见图6所示的一种数据采集与处理模块的结构示意图,数据采集与处理模块由采集卡、函数发生器和电脑组成,其中采集卡用于接收平衡探测器得到的干涉信号,扫频激光器的触发信号以及函数发生器输出的同步信号;函数发生器用于产生样品探头的控制信号,通过硬件电路板后控制样品探头的扫描,以及产生同步信号使得扫频激光器输出的触发信号与控制样品探头的控制信号同步;采集卡和函数发生器的数据进行处理后,将通过所电脑进行显示。
成像系统运行时,主机箱10通过电缆控制样品探头20的二维平场扫描,并将采集的数据传输到数据采集与处理模块40。OCT成像系统进行扫描成像时,如图2、图4和图6所示,扫频激光器101通过接口①输出宽带光到耦合器1021,耦合器1021将宽带光按10/90比例一分为二,其中比例为10的光束经过接口④进入延时线104,经反射后由接口⑤输出进入到耦合器1022,另一束比例为90的光束,经过接口⑦进入环形器1023由接口⑥输出到样品探头20。光束在样品探头20中经光纤准直器201准直之后被振镜x202转折,经透镜x 203聚焦之后被反射镜204转折经透镜y205准直,后被振镜y 206转折进入物镜207,照射在被测样品208上。其中函数发生器402用于产生控制振镜x 202、振镜y 206二维扫描的控制信号及与扫频激光器101触发信号同步的同步信号,振镜x 202、振镜y 206通过硬件电路板106控制实现二维平场扫描;光束被被测样品208散射回光后经接口⑥返回进入环形器1023,再经过接口⑧进入耦合器1022,这两束不同比列的光束进入耦合器1022按50/50比列分光,经过接口②、③进入到平衡探测器103,将干涉光信号转变为电信号传输到采集卡401,信号经处理之后在电脑403显示。
参见图7所示的另一种探头的结构示意图;相关技术中,样品探头通常包括光纤准直器201、反射镜204、振镜x202、振镜y206和物镜207;光束从光纤准直器201输出后,经过反射镜204转折再经过振镜x202、振镜y206到物镜207,对被测样品208进行二维扫描,这种结构的样品探头容易出现扫描图像弯曲的问题。
上述OCT成像系统,主机箱用于为探头提供光源;光纤准直器用于对光源发出的光束进行准直,并发射至第一振镜;第一振镜用于偏转光束的方向,以使光束进入第一透镜;第一透镜用于聚焦光束,通过反射镜使光束进入第二透镜;第二透镜用于聚焦光束,并发射至第二振镜,第二振镜用于偏转光束的方向,通过物镜照射在被测样品上。该系统的探头中,增加了第一透镜和第二透镜,通过改进探头结构,可以避免出现扫描图像弯曲的问题,从而提高了OCT成像质量。
并且,上述OCT成像系统结构紧凑,操作简单方便,通过上述样品探头的设计,使用振镜x和振镜y进行三维扫描成像时,能实现二维平场扫描,可以不需要进行光程补偿。
进一步的,上述OCT成像系统还用于对探头中的振镜进行校准;该OCT成像系统可以通过以下方式校准上述第一振镜和第二振镜,如图8所示的一种校准方法,该方法包括如下步骤:
步骤802,在OCT成像系统的光源开启状态下,对第一振镜进行校准,获取第一振镜的第一零位电压。
上述第一零位电压可以理解为一种参考基准电压;考虑到系统安装过程中,第一振镜可能受安装应力影响,使零位电压发生变化,如果不校准,可能会对光路造成影响,进而影响成像质量,因此,通常需要对第一振镜进行校准,获取第一振镜的第一零位电压。
步骤804,对第二振镜进行校准,获取第二振镜的第二零位电压。
考虑到系统安装过程中,第二振镜可能也会受安装应力影响,使零位电压发生变化,如果不校准,可能会对光路造成影响,进而影响成像质量,因此,通常也需要对第二振镜进行校准,获取第二振镜的第二零位电压。
上述OCT成像系统校准上述第一振镜和第二振镜的方式,在OCT成像系统的光源开启状态下,对第一振镜进行校准,获取第一振镜的第一零位电压;对第二振镜进行校准,获取第二振镜的第二零位电压。该方法中,通过对样品探头中的振镜进行校准,获取真实的零位电压,避免了因安装过程的误差对光路的影响,从而提高了OCT成像质量。
进一步的,上述OCT成像系统还可以通过以下方式校准上述第一振镜和第二振镜,该方法在上述实施例方法的基础上实现;该方法重点描述对第一振镜进行校准,获取第一振镜的第一零位电压的具体过程,具体对应下述步骤S902至步骤S912;如图9所示的另一种校准方法,该方法包括如下步骤:
步骤S902,设置第一振镜的第一零位电压为预设的第一初始零位电压。
上述第一初始零位电压可以设置为0V;在实际实现时,以图2所示的样品探头为例进行说明,此处第一振镜为振镜x,校准过程中,通常选择镀银平面镜作为被测样品;开启光源,出射光束输入到OCT成像系统中,设置振镜x的零位电压为0V。
步骤S904,控制第一振镜进行X轴方向的B-Scan扫描,第二振镜静止,采集X轴方向的B-Scan数据。
上述B-Scan扫描为纵向扫描模式,扫描得到的图像为纵向图像;上述第二振镜可以为振镜y;在实际实现时,在对振镜x进行校准时,控制振镜x进行X轴方向的B-Scan扫描,振镜y不工作,采集X轴方向的B-Scan数据。
步骤S906,分析X轴方向的B-Scan数据,得到第一光程差。
上述光程可以理解为光传播的几何路程与介质折射率的乘积;上述光程差可以理解为两束光的光程之差,本实施例中,可以理解为参考臂和样品臂之间的光程差;在OCT检测过程中,探测得到的干涉光谱信号(略去直流项和自相关项)可以表示为:
其中ki是离散的波数,k0为中心波数,S(ki-k0)为光源功率谱,RR和RS分别是参考反射面和样品的反射率,z0是参考臂和样品臂之间的光程差。
对①式进行希尔伯特变换,得到复数形式的光谱信号:
由②式求得谱域中的包裹相位为:
其中floor表示向负无穷方向的取整运算。在谱域中对此解包裹相位进行最小二乘拟合,其斜率为参考臂和样品臂之间的光程差。
根据公式③计算第一光程差。
步骤S908,判断第一光程差是否对称;如果不对称,执行步骤S910;如果对称,执行步骤S912。
步骤S910,如果不对称,调整第一零位电压,重复执行控制第一振镜进行X轴方向的B-Scan扫描的步骤,直至第一光程差对称。
若不对称,如图10所示的一种振镜自适应校准光程差两侧不对称示意图,则设置振镜x 202的零位电压为Δv,重复执行控制第一振镜进行X轴方向的B-Scan扫描的步骤,每次迭代过程改变零位电压值Δv,直至第一光程差对称。
步骤S912,获取第一零位电压。
如果判断第一光程差对称,或者经多次迭代之后,达到了第一光程差对称的效果,如图11所示的一种振镜自适应校准光程差两侧对称示意图,表明振镜x202校准完成,即X轴方向校准完成;获取当前的第一零位电压,可以记为V1。
步骤S914,对第二振镜进行校准,获取第二振镜的第二零位电压。
上述OCT成像系统校准上述第一振镜和第二振镜的方式,详细描述了对第一振镜进行校准,获取第一振镜的第一零位电压的过程,控制第一振镜进行X轴方向的B-Scan扫描,根据所采集的X轴方向的B-Scan数据得到第一光程差,如果第一光程差不对称,调整第一零位电压,重复执行控制第一振镜进行X轴方向的B-Scan扫描的步骤,直至第一光程差对称;获取第一零位电压。该方法中,通过对样品探头中的振镜进行校准,获取真实的零位电压,避免了因安装过程的误差对光路的影响,从而提高了OCT成像质量。
并且,通过检测平面镜的信号,依据参考臂与样品臂之间的光程差,不断的调整X轴向方向振镜的零位工作电压使得两端光程差对称,最终确定X轴向振镜的零位工作电压,不仅减小了振镜安装过程中振镜装配和光路校准的难度,而且能够自适应定期校准振镜系统的光路,排除了振镜校准过程中的人为误判。
进一步的,上述OCT成像系统还可以通过以下方式校准上述第一振镜和第二振镜,该方法在上述实施例方法的基础上实现;该方法重点描述对第二振镜进行校准,获取第二振镜的第二零位电压的具体过程,具体对应下述步骤S1204至步骤S1214;如图12所示的另一种校准方法,该方法包括如下步骤:
步骤S1202,在OCT成像系统的光源开启状态下,对第一振镜进行校准,获取第一振镜的第一零位电压。
步骤S1204,设置第二振镜的第二零位电压为预设的第二初始零位电压。
上述第二初始零位电压可以设置为0V;以图2所示的样品探头为例进行说明,此处第二振镜为振镜y,设置振镜y的零位电压为0V。
步骤S1206,控制第二振镜进行Y轴方向的B-Scan扫描,第一振镜静止,采集Y轴方向的B-Scan数据。
在实际实现时,在对振镜y进行校准时,控制振镜y进行Y轴方向的B-Scan扫描,振镜x不工作,采集Y轴方向的B-Scan数据。
步骤S1208,分析Y轴方向的B-Scan数据,得到第二光程差。
按照上述实施例中步骤S906的方式,计算得到第二光程差。
步骤S1210,判断第二光程差是否对称;如果不对称,执行步骤S1212;如果对称,执行步骤S1214。
步骤S1212,如果不对称,调整第二零位电压,重复执行控制第二振镜进行Y轴方向的B-Scan扫描的步骤,直至第二光程差对称。
若不对称,如图10所示的一种光程差的示意图,则设置振镜y 206的零位电压为Δv,重复执行控制第二振镜进行Y轴方向的B-Scan扫描的步骤,每次迭代过程改变零位电压值Δv,直至第二光程差对称。
步骤S1214,获取第二零位电压。
如果判断第二光程差对称,或者经多次迭代之后,达到了第二光程差对称的效果,如图11所示的一种光程差的示意图,表明振镜y206校准完成,即Y轴方向校准完成;获取当前的第二零位电压,可以记为V2。
在实际实现时,对于一般的OCT成像系统,包括扫频OCT系统、谱域OCT系统和时域OCT系统等不同探测方式的OCT系统,也可以采用上述实施例中校准第一振镜和第二振镜的方式,如图13所示的一种OCT成像系统样品臂和参考臂原理图;一般的OCT成像系统都包括二向色镜209,参考平面镜210,转动电机A,转动电机B。入射光①照射到二向色镜209上,分成分束光②和分束光④,分束光②照射到参考平面镜210上形成反射光③,入射到二向色镜209上,分束光④照射到被测样品208上形成散射光⑤入射到二向色镜209上,反射光③经二向色镜209形成的反射光和散射光⑤经过二向色镜209形成的透射光形成干涉信号⑥。其中分束光②、参考平面镜210和反射光③形成参考臂,分束光④、被测样品208和散射光⑤形成样品臂。
具体方案如图14所示的一种一般OCT成像系统振镜扫描过程示意图。分束光④照射到振镜x 202上,振镜x 202通过转动电机A211实现光束在X轴方向上的转动,反射光束经过振镜y206,振镜y 206通过转动电机B212实现光束在Y轴方向上的转动,光束经扫描物镜207照射到镀银平面镜上,镀银平面镜产生的散射光经过扫描物镜207、振镜y 206、振镜x202形成平面镜的反射回光信号⑤。
上述OCT成像系统校准上述第一振镜和第二振镜的方式,详细描述了对第二振镜进行校准,获取第二振镜的第二零位电压的过程,控制第二振镜进行Y轴方向的B-Scan扫描,根据所采集的Y轴方向的B-Scan数据得到第二光程差,如果第二光程差不对称,调整第二零位电压,重复执行控制第二振镜进行Y轴方向的B-Scan扫描的步骤,直至第二光程差对称;获取第二零位电压。该方法中,通过对样品探头中的振镜进行校准,获取真实的零位电压,避免了因安装过程的误差对光路的影响,从而提高了OCT成像质量。
并且,通过检测平面镜的信号,依据参考臂与样品臂之间的光程差,不断的调整Y轴向方向振镜的零位工作电压使得两端光程差对称,最终确定Y轴向振镜的零位工作电压,不仅减小了振镜安装过程中振镜装配和光路校准的难度,而且能够自适应定期校准振镜系统的光路,排除了振镜校准过程中的人为误判。
进一步的,如果上述OCT成像系统为扫频OCT成像系统,该扫频OCT成像系统可以通过以下方式对被测样品的原始干涉信号进行处理;如图15所示的一种数据处理方法,该方法包括如下步骤:
步骤S1502,获取被测样品的原始干涉信号和数值补偿数据。
以图3所示的一种主机箱的结构示意图为例进行说明,在实际实现时,上述原始干涉信号可以通过以下方式获取:扫频激光器输出宽带光进入光路系统模块后一分为二,其中一路宽带光进入延时线后重新返回进入光路系统模块,再输入到平衡探测器;另一路宽带光进入样品探头,经被测样品散射回光之后进入到光路系统模块,再输入到平衡探测器。这两路光信号同时输入到平衡探测器中产生干涉信号被采集卡采集之后输入到电脑进行数据处理,获取被测样品的原始干涉信号。
上述数值补偿数据可以用于对获得的数据结果进行补偿,以降低干扰因素对数据结果的影响。
步骤S1504,对原始干涉信号进行处理,得到原始干涉信号的原始相位信号。
在实际实现时,可以通过对原始干涉信号进行变换的方式,获取其对应的原始相位信号。
步骤S1506,根据数值补偿数据,对原始相位信号进行处理,得到数值补偿后的干涉信号。
根据数值补偿数据,对上述原始相位信号进行处理,比如,可以根据实际需求,在原始相位信号的基础上加上或减去数值补偿数据,得到数值补偿后的干涉信号。
步骤S1508,对数值补偿后的干涉信号进行处理,得到数值补偿后的A-Scan信号。
上述A-Scan可以理解为一种点扫描的扫描模式,扫描得到的是被测物体的一维图像信号;对上述数值补偿后的干涉信号进行处理,比如,可以对该数值补偿后的干涉信号进行变换,得到数值补偿后的A-Scan信号。
上述扫频OCT成像系统处理被测样品的原始干涉信号的方式,当获取到被测样品的原始干涉信号后,对其进行处理,得到对应的原始相位信号;根据获取到的数值补偿数据,对该原始相位信号进行处理,得到数值补偿后的干涉信号,进而得到数值补偿后的A-Scan信号。该方法中,通过设置数值补偿数据的方式,可以对原始相位信号进行补偿,降低了干扰因素对原始相位信号的影响,进而提高了OCT成像质量,并且,该方法优化了系统信号,提高了系统轴向分辨率。
进一步的,上述扫频OCT成像系统还可以通过以下方式对被测样品的原始干涉信号进行处理;该方法在上述实施例方法的基础上实现;该方法重点描述获取数值补偿数据的具体过程,具体对应下述步骤S1604至步骤S1614;如图16所示的另一种数据处理方法,该方法包括如下步骤:
步骤S1602,获取被测样品的原始干涉信号。
步骤S1604,在被测样品为平面镜的状态下,调节OCT成像系统中的延时线,以获取多个光程差对应的多个第一干涉信号。
上述被测样品选用的平面镜可以为镀银平面镜;通过调整延时线,可以改变参考光路的光程,在样品光路不变的状态下,根据不同的参考光路的光程,可以获取到多个不同的光程差,进而得到不同的光程差所对应的多个不同的第一干涉信号。
步骤S1606,对多个第一干涉信号分别进行加窗和去直流项,得到多个第二干涉信号。
在实际实现时,可以通过窗函数对上述多个第一干涉信号分别进行截取,以得到指定时间片段的信号;通过去直流项可以去除第一干涉信号中的直流偏置分量,通过加窗和去直流项的处理,可以方便后续对信号的处理。
步骤S1608,对多个第二干涉信号进行希尔伯特变换和相位解缠,得到与多个第二干涉信号对应的多个相位信号。
对每个第二干涉信号分别进行上述希尔伯特变换和相位解缠处理,得到对每个第二干涉信号分别对应的多个相位信号。
步骤S1610,对多个相位信号进行线性拟合,得到线性拟合相位信号。
步骤S1612,根据线性拟合相位信号,对多个相位信号分别进行处理,得到与多个光程差分别对应的多个相位差信号。
在实际实现时,针对上述多个相位信号中的每个相位信号,可以将相位信号减去线性拟合相位信号,也可以通过其他处理方式,得到与多个光程差分别对应的多个相位差信号。
步骤S1614,对多个相位差信号进行加权平均,得到数值补偿数据。
在实际实现时,可以对上述得到的多个相位差信号设定不同的权重值,并根据该权重值进行平均计算,得到数值补偿数据,保存该数值补偿数据。
步骤S1616,对原始干涉信号进行处理,得到原始干涉信号的原始相位信号。
步骤S1618,根据数值补偿数据,对原始相位信号进行处理,得到数值补偿后的干涉信号。
步骤S1620,对数值补偿后的干涉信号进行处理,得到数值补偿后的A-Scan信号。
在实际实现时,上述获取到的数值补偿数据通常只需获取一次,进行二维扫描时重复使用该数值补偿数据即可。
进一步的,上述扫频OCT成像系统还可以通过以下方式对被测样品的原始干涉信号进行处理;该方法在上述实施例方法的基础上实现;如图17所示的另一种数据处理方法,该方法包括如下步骤:
步骤S1702,获取被测样品的原始干涉信号和数值补偿数据。
步骤S1704,对原始干涉信号进行加窗和去直流项,得到第三干涉信号。
在实际实现时,可以通过窗函数对上述原始干涉信号进行截取,以得到指定时间片段的原始干涉信号;通过去直流项可以去除原始干涉信号中的直流偏置分量,通过加窗和去直流项的处理,可以方便后续对信号的处理。
步骤S1706,对第三干涉信号进行希尔伯特变换和相位解缠,得到原始干涉信号的原始相位信号。
步骤S1708,根据数值补偿数据,对原始相位信号进行处理,得到数值补偿后的干涉信号。
步骤S1710,对数值补偿后的干涉信号进行傅里叶变换,得到位置信号。
将上述数值补偿后的干涉信号代入傅里叶变换公式中,进行傅里叶变换,以将原始干涉信号从频域变换到时域,得到位置信号,根据该位置信号可以得到被测物体的内部结构信息。
步骤1712,对位置信号中的噪声进行处理,得到数值补偿后的A-Scan信号。
位置信号中减去背景噪声,得到进行数值补偿之后的A-Scan信号,即被测物体的一维图像信号,可以将该一维图像信号输出到电脑进行显示,如图18所示的一种当被测样品为镀银平面镜时,数值补偿方法所需要实现的信号效果,该示意图中显示的即为扫频OCT成像系统对被测样品的原始干涉信号进行补偿处理后的效果。
进一步的,上述OCT成像系统可以通过以下方式对探头扫描被测样品得到的B-Scan图像进行处理,如图19所示的一种图像处理方法,该方法包括如下步骤:
步骤S1902,获取光程差修正数据、探头的安装偏差。
上述光程差修正数据可以用于对样品测试中的每个B-Scan图像进行光程差补偿,以对B-Scan图像进行优化;上述探头可以是样品探头,在系统安装过程中,样品探头的安装偏差会影响成像效果,因此,在对图像进行处理之前,通常需要先获取到光程差修正数据、样品探头的安装偏差,以根据该光程差修正数据和样品探头的安装偏差,对图像进行优化处理。
步骤S1904,在探头位于第一坐标对应的位置时,扫描被测样品,获取预设数量的第一B-Scan图像。
上述预设数量可以根据需求进行设定,比如,可以设定为1024张。
步骤S1906,沿指定轴方向移动探头,以使探头位于第二坐标对应的位置,扫描被测样品,获取预设数量的第二B-Scan图像。
上述指定轴方向可以根据被测样品选择,比如沿X轴方向或沿Y轴方向等;上述预设数量可以是与第一坐标对应的位置扫描得到的图像相同的数量。
步骤S1908,根据光程差修正数据和探头的安装偏差,对第一B-Scan图像和第二B-Scan图像进行修正。
在实际实现时,该修正过程可以是第一B-Scan图像加上或减去光程差修正数据,或者,加上或减去样品探头的安装偏差等;第二B-Scan图像加上或减去光程差修正数据,或者,加上或减去样品探头的安装偏差等。
步骤S1910,在修正后的第一B-Scan图像和修正后的第二B-Scan图像的预设重叠区域内,从修正后的第一B-Scan图像中选取指定B-Scan图像。
样品探头位于第一坐标对应的位置时,所对应的扫描区域可以对应为第一个扫描区域;样品探头位于第二坐标对应的位置时,所对应的扫描区域可以对应为第二个扫描区域;为了解决第二个扫描区域内存在重叠结构的B-Scan序号会发生偏移的问题,相同序号的B-Scan图片可以设置≥1mm的重叠扫描区域;上述指定B-Scan图像可以是重叠区域中靠近中间位置选取的一张图像;比如,重叠区域中包含了50张B-Scan图像,可以从中间范围比如第20张到第40张中间选取一张B-Scan图像。
步骤S1912,从修正后的第二B-Scan图像中选取与指定B-Scan图像相似度最高的第二B-Scan图像。
步骤S1914,根据相似度最高的第二B-Scan图像的位置和指定B-Scan图像的位置,对修正后的第一B-Scan图像和修正后的第二B-Scan图像进行拼接。
上述OCT成像系统处理探头扫描被测样品得到的B-Scan图像的方式,根据光程差修正数据和样品探头的安装偏差,对扫描到的B-Scan图像进行修正,在修正后的第一B-Scan图像和修正后的第二B-Scan图像的预设重叠区域内,从修正后的第一B-Scan图像中选取指定B-Scan图像;从修正后的第二B-Scan图像中选取与指定B-Scan图像相似度最高的第二B-Scan图像;根据相似度最高的第二B-Scan图像的位置和指定B-Scan图像的位置,对修正后的第一B-Scan图像和修正后的第二B-Scan图像进行拼接。该方法中,根据光程差修正数据和样品探头的安装偏差,对B-Scan图像进行补偿,解决了由于样品探头安装造成的误差或放置样品平台移动造成的误差导致的OCT图像拼接和大面积样品的扫描成像问题,从而提高了OCT成像效果。
并且,该方法还降低了扫描探头的安装精度要求或放置样品的平台移动精度要求,提高了样品三维成像拼接效果,同时解决了OCT系统成像深度浅的缺陷。
进一步的,上述OCT成像系统还可以通过以下方式对探头扫描被测样品得到的B-Scan图像进行处理,该方法在上述实施例方法的基础上实现;如下所示的另一种图像处理方法,该方法包括如下步骤:
步骤2002,在被测样品为平面镜的状态下,获取平面镜的初始点对应的第一成像深度。
上述被测样品选用的平面镜可以为镀银平面镜,在进行大面积样品的扫描前,首先对最大扫描范围的结果进行光程补偿,测试过程如图20所示一种OCT成像系统光程补偿测试过程示意图;获取镀银平面镜的初始点对应的第一成像深度;该初始点可以理解为测量镀银平面镜得到的二维像素阵列的第一个点。
步骤2004,控制探头沿X轴方向扫描平面镜,得到B-Scan扫描数据。
如果平面镜为镀银平面镜,控制样品探头20沿着x方向扫描该镀银平面镜,形成B-Scan(1)801,扫描长度为10mm,扫描角度为0度。由于镀银平面镜表面平整,因此形成的B-Scan(1)801为平齐的二维扫描结果。
步骤2006,获取B-Scan扫描数据中的指定像素点对应的第二成像深度。
将B-Scan(1)801视作二维像素阵列,根据二维像素阵列上的像素点802所对应的第二成像深度,该像素点802可以是二维像素阵列中的任意一点。
步骤2008,根据第一成像深度和第二成像深度,得到光程差修正数据。
根据二维像素阵列上的像素点802相对于镀银平面镜的初始点803的偏移,生成光程差修正数据804,光程差修正数据804等于初始点803对应的成像深度与实际扫描结果像素点802对应的成像深度的差。该光程差修正数据804应用于样品测试中的每个B-Scan图片。
步骤2010,获取探头的安装偏差。
样品探头的安装偏差包括样品探头在XZ轴方向上的安装偏差,以及样品探头在YZ轴方向上的安装偏差。
沿XZ轴移动样品探头20,求取样品探头20在XZ轴上的安装偏差,测试过程如图21所示的一种OCT成像系统扫描探头XZ轴安装偏差测试过程示意图;样品探头20坐标为(X1,Y1,Z1),对镀银平面镜进行扫描,扫描结果为B-Scan(2)805,扫描长度为10mm,扫描方向为0度。沿着X轴方向移动样品探头20,坐标为(X2,Y1,Z1),移动距离为X2-X1,对镀银平面镜进行扫描,扫描结果为B-Scan(3)806,扫描长度为10mm,扫描方向为0度。利用光程差修正数据804分别对B-Scan(2)805和B-Scan(3)806数据进行光程差补偿,分析两张B-Scan数据镀银平面镜所对应的成像深度位置,记样品探头20位于坐标(X1,Y1,Z1)处镀银平面镜对应的成像深度位置为ZXZ1,样品探头20位于坐标(X2,Y1,Z1)处镀银平面镜对应的成像深度位置为ZXZ2,则样品探头20沿着XZ轴方向的安装偏差为△ZXZ=ZXZ2-ZXZ1。
然后,沿YZ轴移动样品探头20,求取样品探头20YZ轴的安装偏差,测试过程如图22所示的一种OCT成像系统扫描探头YZ轴安装偏差测试过程示意图;样品探头20坐标为(X1,Y1,Z1),对镀银平面镜进行扫描,扫描结果为B-Scan(4)807,扫描长度为10mm,扫描方向为90°。沿着Y轴方向移动样品探头20,坐标为(X1,Y2,Z1),移动距离为Y2-Y1,对镀银平面镜进行扫描,扫描结果为B-Scan(5)808,扫描长度为10mm,扫描方向为90度。利用光程差修正数据804分别对B-Scan(4)807和B-Scan(5)808数据进行光程差补偿,分析两张B-Scan数据镀银平面镜所对应的成像深度位置,记样品探头20位于坐标(X1,Y1,Z1)处镀银平面镜对应的成像深度位置为ZYZ1,样品探头20位于坐标(X1,Y2,Z1)处镀银平面镜对应的成像深度位置为ZYZ2,则样品探头20沿着YZ轴方向的安装偏差为△ZYZ=ZYZ2-ZYZ1。
步骤2012,在探头位于第一坐标对应的位置时,扫描被测样品,获取预设数量的第一B-Scan图像。
在OCT成像系统扫描大面积样品的过程中,存在两个方向的移动扫描操作,分别为沿X轴移动扫描和沿Y轴移动扫描。
如果OCT成像系统沿X轴移动样品探头20进行扫描,如图23所示一种OCT成像系统大面积样品沿X轴扫描过程示意图,样品探头20坐标为(X1,Y1,Z1),对被测样品208进行扫描,扫描范围为10mm×10mm,扫描角度为0度,扫描结果为1024张B-Scan(6)809。
如果OCT成像系统沿Y轴移动样品探头20进行扫描,如图24所示的一种OCT成像系统大面积样品沿Y轴扫描过程示意图,样品探头20坐标为(X1,Y1,Z1),对被测样品208进行扫描,扫描范围为10mm×10mm,扫描角度为0度,扫描结果为1024张B-Scan(10)815。
步骤2014,沿X轴方向移动探头,以使探头位于第二坐标对应的位置,扫描被测样品,获取预设数量的第二B-Scan图像;或者,沿Y轴方向移动探头,以使探头位于第二坐标对应的位置,扫描被测样品,获取预设数量的第二B-Scan图像。
上述探头可以是样品探头,如果沿着X轴移动样品探头20,坐标为(X2,Y1,Z1),对被测样品208进行扫描,扫描范围为10mm×10mm,扫描角度为0度,扫描结果为1024张B-Scan(7)810。
如果沿着Y轴移动样品探头20,坐标为(X1,Y2,Z1),对被测样品208进行扫描,扫描范围为10mm×10mm,扫描角度为0度,扫描结果为1024张B-Scan(11)816。
步骤2016,如果沿X轴方向移动探头,则根据光程差修正数据和探头在XZ轴方向上的安装偏差,对第一B-Scan扫描图像和第二B-Scan扫描图像进行修正。
对样品探头20位于坐标(X1,Y1,Z1)处采集的1024张B-Scan(6)809图片进行光程差修正,修正过程为:修正后的B-Scan(6)809数据等于修正前的B-Scan(6)809数据与光程差修正数据804的和。对样品探头20位于坐标(X2,Y1,Z1)处采集的1024张B-Scan(7)810图片进行光程差修正,修正过程为:光程差修正后的B-Scan(7)810数据等于光程差修正前的B-Scan(7)810数据与光程差修正数据804的和。对样品探头20位于坐标(X2,Y1,Z1)处采集的1024张B-Scan图片进行XZ方向安装偏差校正,校正过程为:校正后的B-Scan(7)810数据等于光程差修正后的B-Scan(7)810数据与样品探头20沿着XZ轴方向的安装偏差△ZXZ的差。
如果沿Y轴方向移动探头,则根据光程差修正数据和探头在YZ轴方向上的安装偏差,对第一B-Scan扫描图像和第二B-Scan扫描图像进行修正。
对样品探头20位于坐标(X1,Y1,Z1)处采集的1024张B-Scan(10)815图片进行光程差修正,修正过程为:修正后的B-Scan(10)815数据等于修正前的B-Scan(10)815数据与光程差修正数据804的和。对样品探头20位于坐标(X1,Y2,Z1)处采集的1024张B-Scan(11)816图片进行光程差修正,修正过程为:光程差修正后的B-Scan(11)816数据等于光程差修正前的B-Scan(11)816数据与光程差修正数据804的和。对样品探头20位于坐标(X1,Y2,Z1)处采集的1024张B-Scan图片进行YZ方向安装偏差校正,校正过程为:校正后的B-Scan(11)816数据等于光程差修正后的B-Scan(11)816数据与样品探头20沿着YZ轴方向的安装偏差△ZYZ的差。
步骤2018,在修正后的第一B-Scan图像和修正后的第二B-Scan图像的预设重叠区域内,从修正后的第一B-Scan图像中选取指定B-Scan图像。
如果沿X轴方向移动样品探头,由于样品探头20在XY轴上安装会出现误差,导致前后相邻两次扫描的图像不能很好的匹配,会出现重叠或出现断层丢失图像数据,如图25所示的一种OCT成像系统沿X轴移动扫描偏移过程示意图,位于第二个扫描区域内存在重叠结构的B-Scan序号会发生偏移,为解决此问题,将前后相邻两次扫描的图像,相同序号的B-Scan图片设置≥1mm的重叠扫描区域811,在重叠区域内,从第一B-Scan图像中选取指定B-Scan图像。
如果沿Y轴方向移动样品探头,由于样品探头20沿着Y轴移动时会出现移动偏差,导致前后相邻两次扫描的图像不能很好的匹配,会出现重叠或出现断层丢失图像数据,如图26所示的一种OCT成像系统沿Y轴移动扫描偏移过程示意图,位于第二个扫描区域内存在重叠结构的B-Scan序号会发生偏移,为解决此问题,将前后相邻两次扫描的图像,设置≥1mm的重叠扫描区域,在重叠区域内,从第一B-Scan图像中选取指定B-Scan图像。
步骤2020,对指定B-Scan图像进行归一化处理,得到指定大小的第一图像。
下面对第一个扫描区域和第二个扫描区域的图像进行拼接。
如果是沿X轴方向移动样品探头进行的扫描,可以将该指定B-Scan图像标记为第i张B-Scan(6)809,第一个扫描区域的第i张B-Scan(6)809的重叠扫描区域为811,提取重叠扫描区域811;将重叠扫描区域811归一化到N1*N2尺寸。
如果是沿Y轴方向移动样品探头进行的扫描,可以将该指定B-Scan图像标记为第1024-i张B-Scan(10)815,第一个扫描区域的第1024-i张B-Scan(10)815的重叠区域为B-Scan(10)815整张图片,提取扫描重叠区域B819;将扫描重叠区域B819归一化到N1*N2尺寸。
步骤2022,在预设重叠区域内,从修正后的第二B-Scan图像中,选取预设数量的修正后的第二B-Scan图像。
如果是沿X轴方向移动样品探头进行的扫描,从第二个扫描区域内选取第i-N~i+N张B-Scan图像,其中数值N可以根据实际需求进行设定,通常第i-N~i+N张B-Scan图像属于重叠区域内的图像范围。
如果是沿Y轴方向移动样品探头进行的扫描,从第二个扫描区域内选取第i-N~i+N张B-Scan进行重叠区域相似度的计算,其中数值N可以根据实际需求进行设定,通常第i-N~i+N张B-Scan图像属于重叠区域内的图像范围。
步骤2024,针对修正后的每个第二B-Scan图像,对预设数量的修正后的各个第二B-Scan图像进行归一化处理,得到预设数量的指定大小的第二图像。
如果是沿X轴方向移动样品探头进行的扫描,可以将第二个扫描区域的第i-N~i+N张B-Scan的扫描重叠区域A标记为812,其中第i-N张B-Scan(8)为813,第i+N张B-Scan(9)为814;将扫描重叠区域A812中的每张B-Scan图像分别归一化到N1*N2尺寸。
如果是沿Y轴方向移动样品探头进行的扫描,第二个扫描区域的第i-N~i+N张B-Scan的重叠区域为B-Scan整张图片,其中第i-N张B-Scan(12)为817,第i+N张B-Scan(13)为818;将重叠区域的B-Scan整张图片归一化到N1*N2尺寸。
步骤2026,计算第一图像的第一平均灰度值。
如果是沿X轴方向移动样品探头进行的扫描,计算重叠扫描区域811归一化到N1*N2尺寸后的平均灰度值avg1。
如果是沿Y轴方向移动样品探头进行的扫描,计算扫描重叠区域B819归一化到N1*N2尺寸后的平均灰度值avg1。
步骤2028,针对第一图像中的每个像素,比较第一图像的各个像素与第一平均灰度值的第一差值,如果第一差值大于0,标记为1;如果第一差值小于0,标记为0,得到第一图像的第一指纹编码。
如果是沿X轴方向移动样品探头进行的扫描,比较重叠扫描区域811的N1*N2像素与平均灰度值avg1的大小,如果像素大于平均灰度值avg1,标记为1,如果像素小于平均灰度值avg1,标记为0,此为重叠扫描区域811的指纹编码。
如果是沿Y轴方向移动样品探头进行的扫描,比较扫描重叠区域B819的N1*N2像素与平均灰度值avg1的大小,如果像素大于平均灰度值avg1,标记为1,如果像素小于平均灰度值avg1,标记为0,此为扫描重叠区域B819的指纹编码。
步骤2030,针对每个第二图像,计算第二图像对应的预设数量的第二平均灰度值。
如果是沿X轴方向移动样品探头进行的扫描,由上述可知,第二图像的数量为2N+1张,计算第二图像中,每张图像的平均灰度值avg2。
如果是沿Y轴方向移动样品探头进行的扫描,由上述可知,第二图像的数量为2N+1张,计算第二图像中,每张图像的平均灰度值avg2。
步骤2032,针对第二图像中的每个像素,分别比较第二图像的各个像素与对应的第二平均灰度值的第二差值,如果第二差值大于0,标记为1;如果第二差值小于0,标记为0,得到与第二图像分别对应的预设数量的第二指纹编码。
如果是沿X轴方向移动样品探头进行的扫描,针对第二图像中的每张图像,比较扫描重叠区域A812的N1*N2像素与对应的平均灰度值avg2的大小,如果像素大于平均灰度值avg2,标记为1,如果像素小于平均灰度值avg2,标记为0,此为扫描重叠区域A812中,每张第二图像分别对应的指纹编码。
如果是沿Y轴方向移动样品探头进行的扫描,针对第二图像中的每张图像,比较扫描重叠区域的N1*N2像素与对应的平均灰度值avg2的大小,如果像素大于平均灰度值avg2,标记为1,如果像素小于平均灰度值avg2,标记为0,此为扫描重叠区域A812中,每张第二图像分别对应的指纹编码。
步骤2034,针对每个第二指纹编码,比较第一指纹编码与每个第二指纹编码的相似度,得到相似度比较结果。
如果是沿X轴方向移动样品探头进行的扫描,将重叠扫描区域811的指纹编码分别和扫描重叠区域A812的多个指纹编码进行比较,计算相似度;即,计算第一个扫描区域的第i幅B-Scan图片重叠扫描区域811与第二个扫描区域的第i-N~i+N张B-Scan图片扫描重叠区域A812的相似度。
如果是沿Y轴方向移动样品探头进行的扫描,将扫描重叠区域B819的指纹编码分别和第二个扫描区域中扫描重叠区域的多个指纹编码进行比较,计算相似度;即,计算第一个扫描区域的第1024-i幅B-Scan图片重叠区域与第二个扫描区域的第i-N~i+N张B-Scan图片重叠区域的相似度。
步骤2036,从相似度比较结果中选取相似度最高的结果所对应的第二B-Scan图像。
如果是沿X轴方向移动样品探头进行的扫描,如果相似度最大的值得到对应的B-Scan图序号为i+n,则得出由于扫描探头在XY轴方向上安装出现的偏移误差为n幅图的距离。B-Scan扫描范围为10mm,共计1024张B-Scan图片,因此扫描探头安装偏差为n×10/1024mm,此误差也可作为扫描探头安装所带来的偏差校准值。
如果是沿Y轴方向移动样品探头进行的扫描,如果相似度最大的值得到对应的B-Scan图序号为i+n,则得出由于扫描探头在沿Y轴移动出现的偏移误差为n幅图的距离。B-Scan扫描范围为10mm,共计1024张B-Scan图片,因此扫描探头安装偏差为n×10/1024mm,此误差也可作为沿Y轴移动所带来的偏差校准值。
步骤2038,根据相似度最高的第二B-Scan图像的位置和指定B-Scan图像的位置,对修正后的第一B-Scan图像和修正后的第二B-Scan图像进行拼接。
如果是沿X轴方向移动样品探头进行的扫描,对第一个扫描区域的第i幅图片和第二个扫描区域的第i+n幅图片实现图像拼接。
如果是沿Y轴方向移动样品探头进行的扫描,对第一个扫描区域的第1024-i幅图片和第二个扫描区域的第i+n+1幅图片实现图像整合。
最后,连续沿着X轴移动样品探头20进行三维扫描,并进行图像拼接;连续沿着Y轴移动样品探头20进行三维扫描,并进行图像拼接,完成样品的图像三维重建,解决了利用OCT扫描大于10mm面积的样品时,由于OCT成像系统样品探头安装造成的误差或放置样品平台移动造成的误差,导致的OCT图像拼接的三维成像问题。
在Y轴方向实现扫描图像拼接有两种方式:(1)当横梁及样品探头加工、安装精度足够时,不需要重叠区域直接实现拼接;(2)当精度不够时,需要重叠区域通过拼接算法进行拼接,可采用上述实施例中的图像处理方法。下面对采用方式(1)的OCT成像方法进行介绍,如图27所示的一种的OCT成像系统无重叠图像拼接示意图;使用样品探头20实现B-Scan扫描,应用平台实现另一维扫描,这二维扫描可以形成被测样品的三维图像,在Y轴方向实现扫描图像的拼接从而实现大范围OCT成像。具体可以通过以下步骤31-步骤34实现:
步骤31,将被测样品至于载物台上的中心位置,使用机器视觉成像模块对被测样品进行成像,该机器视觉成像模块已经与样品探头20进行集成。
步骤32,提取被测样品图像的边缘轮廓。
步骤33,寻找轮廓数据的最小值(x_min,y_min)和最大值(x_max,y_max)。
步骤34,调节载物台与样品探头的间距使得OCT成像系统能对被测样品清晰成像。如果物体范围d=y_max-y_min≦OCT B-Scan扫描范围s,则从(x_min,y_min)位置开始扫描,到(x_max,y_max)位置结束,不需要进行拼接。
如果物体范围d=y_max-y_min>OCT B-Scan扫描范围s,则从(x_min,y_min)位置开始扫描,到(x_max,y_min+s)位置结束完成第一部分的扫描,然后沿着y横梁移动样品探头s距离进行下一次扫描,直到n*s≧d,n为扫描次数,把n次扫描数据沿y轴进行拼接实现大范围OCT成像。由于样品探头沿y横梁移动的距离为s也就是两次拼接的图像之间不存在任何重叠区域,直接把数据沿y轴拼接起来即可实现,该种方法快速、简单,但是对于x横梁、y横梁、样品探头的加工安装精度较高。
上述OCT成像系统处理探头扫描被测样品得到的B-Scan图像的方式,首先通过扫描镀银平面镜测量OCT探头沿XZ轴方向和沿YZ轴方向的安装偏差,然后通过使相邻扫描区域存在一定重叠的扫描方式沿X轴和Y轴扫描整个大面积样品,利用求得的安装偏差和计算图片相似度的算法进行相邻区域内图片的拼接,最后通过对拼接之后的图像进行三维重建,解决了利用OCT成像系统扫描大于10mm面积样品的三维成像问题。上述图像处理方法适合所有需要扩大OCT横向成像范围的应用,只要在系统样品头涉及到二维扫描的OCT系统都可以适用,不限于扫频OCT系统,也可以是谱域OCT系统、时域OCT系统。
上述OCT成像系统采用特别设计的探头,结合校准方法和图像处理方法扩宽传统OCT技术的成像范围,从而改善成像质量。
本发明实施例提供了一种OCT成像系统的使用方法,以应用于3D打印过程的实时监测,如图28所示的一种OCT成像系统应用于3D打印的结构示意图;其中包括OCT系统14、样品探头20、微调支架21、运动模块、打印喷头61、x横梁51、y横梁52、3D打印机系统60及打印平台30;
在实际实现时,打印喷头通常具有运动模块的功能,可以将OCT成像系统的样品探头20通过微调支架21安装在打印喷头61上,3D打印机系统60通过电缆控制打印喷头61在x横梁51上运动及控制x横梁51整体在y横梁52上运动。打印平台用于打印样品。
参见图29所示的一种OCT成像系统应用于3D打印的样品探头安装结构示意图;其中样品探头20安装在打印喷头61上。样品探头20安装在微调支架21的可活动部分,微调支架21的不可活动部分通过螺丝固定在打印喷头61上。通过该方式固定可以校准样品探头20在xy平面、xz平面及yz平面的俯仰、倾斜、旋转等。具体可以通过以下步骤41-步骤43实现进行安装:
步骤41,调节打印平台30使之在xy平面水平,x横梁51与y横梁52的水平性及垂直性是由工业加工精度决定;
步骤42,仔细调节使得样品探头在xz、yz平面不存在倾斜,在xy平面不存在旋转倾斜;
步骤43,此时认为样品探头20安装完成。
其中,调整微调支架21保证在整个监测范围,样品探头的轴向光轴方向始终垂直于运动模块的XY面,方便不同区域OCT图像的横向拼接。或者通过直角标准具结合回光功率法记录样品探头相对运动模块的XY面的旋转角度,以备后面不同区域OCT图像横向拼接调整所用。
通过上述实施例中OCT成像系统校准第一振镜和第二振镜的方式,对本实施例中的OCT成像系统振镜进行自适应校准,通过上述实施例中扫频OCT成像系统对被测样品的原始干涉信号进行处理的方式,对本实施例中的OCT成像系统的扫描数据进行补偿处理等。
参见图30所示的一种OCT成像系统速度匹配的示意图,在进行打印过程成像监控前,首先要进行S51OCT成像系统B-Scan扫描速度V_B与S52运动模块移动速度V_P的匹配。
式中s、N为打印喷头61移动s距离采集N幅B-Scan图像,R为B-Scan扫描量程。其中OCT成像系统B-Scan的扫描速度V_B由扫频激光器101的扫频速率决定,比如扫频激光器101的扫频速率为50kHz,B-Scan扫描范围为10mm,采样点数为1000,则OCT B-Scan扫描速度为V_B=500mm/s。若设置3D打印机系统60在10mm的运动范围内采500条B-Scan,则此时3D打印机系统60的速度V_P≦1mm/s。根据实际OCT系统采用的扫频激光器与采样数计算对应的运动模块匹配速度。
其中,运动模块与x横梁移动也可以互换,即x横梁移动实现另一维扫描,而运动模块运动沿着x轴方向实现图像拼接。
在对打印过程进行成像监控时,首先需要计算打印喷头61与样品探头20之间的空间距离(dx,dy,dz),具体可以通过以下步骤61-步骤64实现:
步骤61,在结构设计时可以提前计算好打印喷头61与样品探头20在x、y轴之间的距离(dx,dy);
步骤62,调节样品探头20与打印平台30之间的距离,测试OCT系统回光功率,记录回光功率最大时的位置z1;
步骤63,调节打印喷头61与打印平台30之间的距离,使得打印喷头61的针尖刚好接触传感器,记录此时打印喷头61的位置z2。由于样品探头20的物镜207不变因此回光功率最大时的位置z1始终不变,而打印喷头61的针尖位置z2需要根据使用的针尖类型实时测试,这也是打印开始前的必要步骤;
步骤64,打印喷头61的针尖与样品探头20聚焦位置相距dz=z1-z2。
校准了打印喷头61针尖与样品探头20聚焦位置之后,可以进行3D打印过程的OCT成像,具体可通过以下步骤71-步骤73实现:
步骤71,导入打印模型,生成打印路径,记录打印路径的最小值位置(x_min,y_min,z0)和最大值位置(x_max,y_max,z0);
步骤72,打印结束之后,移动样品探头至位置(x_min+dx-D,y_min+dy-D,z0+dz)开始扫描,直到(x_max+dx+D,y_max+dy+D,z0+dz)完成打印第一层扫描,D为打印喷头内径。由于此处采用的3D打印系统的x横梁、y横梁的加工安装精度足够,因此采用前述实施例不重叠方式以加快成像速度。由于此处可以通过打印路径获取被测物体的边缘位置,因此不需要通过机器视觉成像模块获取。完成第一层扫描后即可按照上述实施例中的图像处理方法,实现打印第一层的OCT图像拼接;
步骤73,打印平台位置下降至z1位置,打印第二层,重复上述扫描操作完成第二层扫描,重复上述打印、扫描直至结束。
本发明实施例还提供了一种电子设备,参见图31所示,该电子设备包括处理器340和存储器341,该存储器341存储有能够被处理器340执行的机器可执行指令,该处理器340执行机器可执行指令以实现上述OCT成像系统。
进一步地,图31所示的电子设备还包括总线342和通信接口343,处理器340、通信接口343和存储器341通过总线342连接。
其中,存储器341可能包含高速随机存取存储器(RAM,Random Access Memory),也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory),例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口343(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接,可以使用互联网,广域网,本地网,城域网等。总线342可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示,图31中仅用一个双向箭头表示,但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
处理器340可能是一种集成电路芯片,具有信号的处理能力。在实现过程中,上述方法的各步骤可以通过处理器340中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器340可以是通用处理器,包括中央处理器(Central Processing Unit,简称CPU)、网络处理器(Network Processor,简称NP)等;还可以是数字信号处理器(DigitalSignal Processor,简称DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit,简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成,或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器,闪存、只读存储器,可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器341,处理器340读取存储器341中的信息,结合其硬件完成前述实施例的方法的步骤。
本发明实施例还提供了一种机器可读存储介质,该机器可读存储介质存储有机器可执行指令,该机器可执行指令在被处理器调用和执行时,该机器可执行指令促使处理器实现上述OCT成像系统,具体实现可参见方法实施例,在此不再赘述。
本发明实施例所提供的OCT成像系统、电子设备和机器可读存储介质的计算机程序产品,包括存储了程序代码的计算机可读存储介质,所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法,具体实现可参见方法实施例,在此不再赘述。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种OCT成像系统,其特征在于,所述OCT成像系统用于对被测样品的原始干涉信号进行处理;所述OCT成像系统还用于对探头扫描所述被测样品得到的B-Scan图像进行处理;所述OCT成像系统包括扫频OCT技术构建的OCT成像系统、谱域OCT技术构建的OCT成像系统或时域OCT技术构建的OCT成像系统;
所述OCT成像系统包括主机箱、探头、处理模块;所述主机箱分别与所述探头和所述处理模块连接;
所述主机箱控制所述探头扫描所述被测样品,采集所述被测样品的扫描数据;所述处理模块用于生成控制信息、校准所述探头和处理所述扫描数据;
所述探头包括光纤准直器、第一振镜、第一透镜、反射镜、第二透镜、第二振镜和物镜;
所述主机箱用于为所述探头提供光源;所述光纤准直器用于对所述光源发出的光束进行准直,并发射至所述第一振镜;所述第一振镜用于偏转所述光束的方向,以使所述光束进入所述第一透镜;所述第一透镜用于聚焦所述光束,通过所述反射镜使所述光束进入所述第二透镜;所述第二透镜用于聚焦所述光束,并发射至所述第二振镜,所述第二振镜用于偏转所述光束的方向,通过所述物镜照射在被测样品上;
所述OCT成像系统还用于对所述探头中的振镜进行校准;所述OCT成像系统通过以下方式校准所述第一振镜和所述第二振镜:
在所述OCT成像系统的光源开启状态下,对所述第一振镜进行校准,获取所述第一振镜的第一零位电压;
对所述第二振镜进行校准,获取所述第二振镜的第二零位电压;
所述OCT成像系统还用于:
设置所述第一振镜的第一零位电压为预设的第一初始零位电压;
控制所述第一振镜进行X轴方向的B-Scan扫描,所述第二振镜静止,采集所述X轴方向的B-Scan数据;
分析所述X轴方向的B-Scan数据,得到第一光程差;
判断所述第一光程差是否对称;
如果不对称,调整所述第一零位电压,重复执行控制所述第一振镜进行X轴方向的B-Scan扫描的步骤,直至所述第一光程差对称;
获取所述第一零位电压;
如果所述OCT成像系统为扫频OCT成像系统,所述扫频OCT成像系统通过以下方式对被测样品的原始干涉信号进行处理:
获取所述被测样品的原始干涉信号和数值补偿数据;
对所述原始干涉信号进行处理,得到所述原始干涉信号的原始相位信号;
根据所述数值补偿数据,对所述原始相位信号进行处理,得到数值补偿后的干涉信号;
对所述数值补偿后的干涉信号进行处理,得到数值补偿后的A-Scan信号;
所述扫频OCT成像系统还用于:
在被测样品为平面镜的状态下,调节所述OCT成像系统中的延时线,以获取多个光程差对应的多个第一干涉信号;
对所述多个第一干涉信号分别进行加窗和去直流项,得到多个第二干涉信号;
对所述多个第二干涉信号进行希尔伯特变换和相位解缠,得到与所述多个第二干涉信号对应的多个相位信号;
对所述多个相位信号进行线性拟合,得到线性拟合相位信号;
根据所述线性拟合相位信号,对所述多个相位信号分别进行处理,得到与所述多个光程差分别对应的多个相位差信号;
对所述多个相位差信号进行加权平均,得到所述数值补偿数据。
2.根据权利要求1所述的OCT成像系统,其特征在于,所述OCT成像系统还用于:
设置所述第二振镜的第二零位电压为预设的第二初始零位电压;
控制所述第二振镜进行Y轴方向的B-Scan扫描,所述第一振镜静止,采集所述Y轴方向的B-Scan数据;
分析所述Y轴方向的B-Scan数据,得到第二光程差;
判断所述第二光程差是否对称;
如果不对称,调整所述第二零位电压,重复执行控制所述第二振镜进行Y轴方向的B-Scan扫描的步骤,直至所述第二光程差对称;
获取所述第二零位电压。
3.根据权利要求1所述的OCT成像系统,其特征在于,所述扫频OCT成像系统还用于:
对所述原始干涉信号进行加窗和去直流项,得到第三干涉信号;
对所述第三干涉信号进行希尔伯特变换和相位解缠,得到所述原始干涉信号的原始相位信号。
4.根据权利要求1所述的OCT成像系统,其特征在于,所述扫频OCT成像系统还用于:
对所述数值补偿后的干涉信号进行傅里叶变换,得到位置信号;
对所述位置信号中的噪声进行处理,得到数值补偿后的A-Scan信号。
5.根据权利要求1-2任一项所述的OCT成像系统,其特征在于,所述OCT成像系统通过以下方式对探头扫描所述被测样品得到的B-Scan图像进行处理:
获取光程差修正数据、所述探头的安装偏差;
在所述探头位于第一坐标对应的位置时,扫描被测样品,获取预设数量的第一B-Scan图像;
沿指定轴方向移动所述探头,以使所述探头位于第二坐标对应的位置,扫描所述被测样品,获取预设数量的第二B-Scan图像;
根据所述光程差修正数据和所述探头的安装偏差,对所述第一B-Scan图像和所述第二B-Scan图像进行修正;
在修正后的所述第一B-Scan图像和修正后的所述第二B-Scan图像的预设重叠区域内,从修正后的所述第一B-Scan图像中选取指定B-Scan图像;
从修正后的所述第二B-Scan图像中选取与所述指定B-Scan图像相似度最高的第二B-Scan图像;
根据所述相似度最高的第二B-Scan图像的位置和所述指定B-Scan图像的位置,对修正后的所述第一B-Scan图像和修正后的所述第二B-Scan图像进行拼接。
6.根据权利要求5所述的OCT成像系统,其特征在于,所述OCT成像系统还用于:
在被测样品为平面镜的状态下,获取所述平面镜的初始点对应的第一成像深度;
控制所述探头沿X轴方向扫描所述平面镜,得到B-Scan扫描数据;
获取所述B-Scan扫描数据中的指定像素点对应的第二成像深度;
根据所述第一成像深度和所述第二成像深度,得到所述光程差修正数据。
7.根据权利要求5所述的OCT成像系统,其特征在于,所述OCT成像系统还用于:
沿X轴方向移动所述探头,以使所述探头位于第二坐标对应的位置,扫描所述被测样品,获取预设数量的第二B-Scan图像;
或者,沿Y轴方向移动所述探头,以使所述探头位于第二坐标对应的位置,扫描所述被测样品,获取预设数量的第二B-Scan图像。
8.根据权利要求7所述的OCT成像系统,其特征在于,所述探头的安装偏差包括探头在XZ轴方向上的安装偏差,以及所述探头在YZ轴方向上的安装偏差;
所述OCT成像系统还用于:
如果沿X轴方向移动所述探头,则根据所述光程差修正数据和所述探头在XZ轴方向上的安装偏差,对所述第一B-Scan图像和所述第二B-Scan图像进行修正;
如果沿Y轴方向移动所述探头,则根据所述光程差修正数据和所述探头在YZ轴方向上的安装偏差,对所述第一B-Scan图像和所述第二B-Scan图像进行修正。
9.根据权利要求5所述的OCT成像系统,其特征在于,所述OCT成像系统还用于:
对所述指定B-Scan图像进行归一化处理,得到指定大小的第一图像;
在所述预设重叠区域内,从修正后的所述第二B-Scan图像中,选取预设数量的修正后的所述第二B-Scan图像;
针对修正后的每个所述第二B-Scan图像,对所述预设数量的修正后的各个所述第二B-Scan图像进行归一化处理,得到预设数量的指定大小的第二图像;
计算所述第一图像的第一平均灰度值;
针对所述第一图像中的每个像素,比较所述第一图像的各个像素与所述第一平均灰度值的第一差值,如果所述第一差值大于0,标记为1;如果所述第一差值小于0,标记为0,得到所述第一图像的第一指纹编码;
针对每个所述第二图像,计算所述第二图像对应的预设数量的第二平均灰度值;
针对所述第二图像中的每个像素,分别比较所述第二图像的各个像素与对应的所述第二平均灰度值的第二差值,如果所述第二差值大于0,标记为1;如果所述第二差值小于0,标记为0,得到与所述第二图像分别对应的预设数量的第二指纹编码;
针对每个所述第二指纹编码,比较所述第一指纹编码与每个所述第二指纹编码的相似度,得到相似度比较结果;
从所述相似度比较结果中选取相似度最高的结果所对应的第二B-Scan图像。
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