CN118203301A - 傅立叶域光学相干层析成像系统中的成像目标移动补偿 - Google Patents

傅立叶域光学相干层析成像系统中的成像目标移动补偿 Download PDF

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CN118203301A CN202311635238.7A CN202311635238A CN118203301A CN 118203301 A CN118203301 A CN 118203301A CN 202311635238 A CN202311635238 A CN 202311635238A CN 118203301 A CN118203301 A CN 118203301A
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米格尔·安吉尔·普雷西亚多
伊万·赖克罗夫特
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Abstract

本申请涉及傅立叶域光学相干层析成像系统中的成像目标移动补偿。一种傅立叶域光学相干层析成像系统(10),包括傅立叶域光学相干层析扫描仪(20),该扫描仪(20)被布置成通过执行成像目标(30)的扫描来生成复数光学相干层析成像数据(25),以采集其复数值指示在成像目标中的相应扫描位置处的成像目标的光学特性的样本。成像系统(10)还包括控制器(40),该控制器(40)被布置成使用所采集的样本的相位信息来计算二维互相关,并且基于所计算的互相关来控制扫描仪(20),以补偿扫描期间成像目标(30)和扫描仪(20)之间的相对移动。

Description

傅立叶域光学相干层析成像系统中的成像目标移动补偿
领域
本文的示例方面总体上涉及傅立叶域光学相干层析(FD-OCT)成像系统的领域,并且特别地涉及用于补偿由FD-OCT扫描仪对成像目标的扫描期间在成像目标和FD-OCT扫描仪之间的相对移动的技术。
背景
光学相干层析(OCT)是一种基于低相干干涉测量的成像技术,其被广泛用于采集诸如生物组织的光学散射介质的高分辨率的二维图像和三维图像。
众所周知,根据如何实现深度测距,OCT成像系统可以被分类为时域OCT(TD-OCT)或傅立叶域OCT(FD-OCT)(也称为频域OCT)。在TD-OCT中,成像系统的干涉仪的参考臂的光路长度在采集由OCT成像系统成像的散射介质(本文中称为“成像目标”)的反射率分布(reflectivity profile)期间随时间变化,反射率分布通常被称为“深度扫描”或“轴向扫描”(“A扫描”)。在FD-OCT中,由干涉仪的参考臂和样本臂之间在每个A扫描位置处的干涉产生的光谱干涉图被傅立叶变换,以同时采集沿着A扫描的深度的所有点,而不需要参考臂的光路长度的任何变化。FD-OCT可以允许比干涉仪中的样本臂镜(sample arm mirror)的扫描快得多的成像,因为来自样本的所有背反射(back reflection)都是同时测量的。两种常见的FD-OCT类型是光谱域OCT(SD-OCT)和扫频源OCT(SS-OCT)。在SD-OCT中,宽带光源向成像目标传递许多波长,并且使用光谱仪作为检测器来同时测量所有波长。在SS-OCT(也称为时间编码的频域OCT)中,光源扫过一个波长范围,并且检测器的时间输出被转换为光谱干涉。
OCT成像系统也可以被分类为点扫描(也称为“点检测”或“扫描点”)、线扫描或全场(full-field),这取决于成像系统如何被配置成横向采集OCT数据。点扫描OCT成像系统通过以下方式采集OCT数据:在成像目标的表面上扫描聚焦的样本光束,通常沿着成像目标表面上的单条线(例如,可以是直的,或者替代地是弯曲的以限定圆形或螺旋形)或一组(通常基本平行的)线进行扫描,并采集沿着线的多个点中的每一个的轴向深度分布(A扫描),一次一个点,以建立OCT数据,该OCT数据包括表示样本的二维或三维(体积)反射比分布(reflectance profile)的一维或二维A扫描阵列。
尽管技术进步使得OCT成像系统能够以越来越快的速度采集样本图像数据,但成像期间的不自主眼球运动(例如微扫视)仍然是OCT图像中伪影的重要原因,即使在超高速系统中也是如此。尽管已经开发了后处理算法来消除这种眼球运动的伪影,但是这种方法可能无法充分处理大而快速的眼球运动,这可能导致所采集的OCT数据中的间隙(gap),这些间隙不能在后处理中得到补偿。减少眼球运动伪影的更有效的方法采用第二(快速)成像模态(imaging modality),诸如扫描激光检眼镜(SLO)或眼底相机,例如以采集基于强度的视网膜图像,用于在OCT成像期间监控视网膜的被成像区域的运动,并使用从其采集的眼球运动信号来控制OCT扫描镜,以将OCT扫描网格(grid)保持在目标上。
概述
根据本文的第一示例方面,提供了一种傅立叶域光学相干层析(FD-OCT)成像系统,包括:FD-OCT扫描仪和控制器,该FD-OCT扫描仪被布置成通过执行成像目标的扫描来生成复数OCT数据(complex OCT data),以采集其复数值指示在成像目标中的相应扫描位置处的成像目标的光学特性的样本;该控制器被布置成执行使用所采集的样本的相位信息的互相关计算,并且基于该互相关计算控制FD-OCT扫描仪,以补偿扫描期间成像目标和FD-OCT扫描仪之间的相对移动。
在第一示例方面的FD-OCT成像系统的示例实施例中,控制器可以被布置成通过以下操作执行互相关计算:采集第一组样本,第一组中的样本包括由FD-OCT扫描仪沿着成像目标上的第一扫描线扫描成像目标而采集的样本;采集第二组样本,第二组中的样本包括由FD-OCT扫描仪沿着成像目标上的第二扫描线扫描成像目标而采集的样本,其中第二扫描线与第一扫描线至少部分地重叠;以及执行互相关计算,以计算包括第一组样本中的至少一些样本的第三组样本与包括第二组样本中的至少一些样本的第四组样本之间的互相关,第三组样本中的至少一些样本和第四组样本中的至少一些样本从成像目标的公共区域采集,第一扫描线和第二扫描线在该公共区域处重叠,互相关计算基于第三组样本中的相位信息和第四组样本中的相位信息。在示例实施例中,控制器还可以被布置成通过以下操作控制FD-OCT扫描仪,以补偿扫描期间成像目标和FD-OCT扫描仪之间的相对移动:使用所计算的互相关来使第一组样本和第二组样本相对于彼此配准,以确定偏移指示符的值,该值指示第一组样本的扫描位置和第二组样本的扫描位置之间的偏移;以及使用所确定的偏移指示符的值来在扫描期间控制FD-OCT扫描仪,以补偿在FD-OCT扫描仪采集第一组样本和采集第二组样本之间发生的成像目标和FD-OCT扫描仪之间的相对移动。
在上述示例实施例的第一变型中,FD-OCT扫描仪可以被布置成通过沿着成像目标上的重叠扫描线执行成像目标的重复线性扫描作为扫描来生成复数OCT数据,使得所采集的样本限定成像目标的重复B扫描。在第一变型中,控制器可以被布置成通过以下操作执行互相关计算:采集重复B扫描的第一B扫描作为第一组样本;采集重复B扫描的第二B扫描作为第二组样本;以及执行互相关计算以计算第一B扫描的一个或更多个A扫描与第二B扫描的A扫描之间的互相关作为互相关计算,其中第二B扫描的A扫描包括与第一B扫描中的一个或更多个A扫描相对应地位于第二B扫描中的A扫描。在第一变型中,控制器还可以被布置成通过以下操作控制FD-OCT扫描仪,以补偿扫描期间成像目标和FD-OCT扫描仪之间的相对移动:通过使用所计算的互相关使作为第一组样本的第一B扫描和作为第二组样本的第二B扫描相对于彼此配准,以确定指示第一B扫描和第二B扫描之间的偏移的偏移值作为偏移指示符的值;以及通过使用所确定的偏移值来控制FD-OCT扫描仪,以补偿在FD-OCT扫描仪采集第一B扫描和采集第二B扫描之间发生的成像目标和FD-OCT扫描仪之间的相对移动。
在上述第一变型中,控制器可以被布置成执行互相关计算,以计算第一B扫描的预定数量的A扫描与第二B扫描的A扫描之间的互相关作为互相关计算,互相关计算基于第一B扫描的预定数量的A扫描中的相位信息和第二B扫描的A扫描中的相位信息,其中选择预定数量使得第一B扫描的预定数量的A扫描中的相位信息的变化小于预定的变化程度。在这种情况下,控制器还可以被布置成通过以下操作控制FD-OCT扫描仪,以补偿扫描期间成像目标和FD-OCT扫描仪之间的相对移动:执行多个互相关计算,以计算第一B扫描的多组预定数量的A扫描中的每一组与第二B扫描的相应A扫描之间的相应互相关,第二B扫描的相应A扫描包括与该组中预定数量的A扫描相对应地位于第二B扫描中的A扫描;组合所计算的互相关以确定指示第一B扫描和第二B扫描之间的偏移的值作为偏移值;以及通过使用所确定的指示第一B扫描和第二B扫描之间的偏移的偏移值来控制FD-OCT扫描仪,以补偿成像目标和FD-OCT扫描仪之间的相对移动。
在上述示例实施例的FD-OCT成像系统的第二变型中,FD-OCT扫描仪可以被布置成通过执行成像目标的区域OCT扫描(area OCT scan)作为扫描来生成复数OCT数据,以采集具有复数值的样本,该复数值指示在三维地分布在成像目标中的相应扫描位置处的成像目标的光学特性,并且控制器可以被布置成通过采集一组样本作为第一组样本来执行互相关计算,该组样本包括由FD-OCT扫描仪沿着第一扫描线扫描成像目标作为区域OCT扫描的至少一部分而采集的样本,其中第二扫描线与第一扫描线斜交叉。
在第二变型中,第一扫描线可以是成像目标上的多个平行扫描线之一,FD-OCT扫描仪被布置成通过沿着多个平行扫描线扫描成像目标来执行区域OCT扫描,并且基于区域OCT扫描生成OCT C扫描作为复数OCT数据。控制器可以被布置成通过采集C扫描的复数OCT数据作为第一组样本来执行互相关计算。
替代地,在第二变型中,第一扫描线可以在成像目标的表面上沿着两个维度延伸,并且可以在成像目标的表面上限定例如正方形、三角形、菱形、圆形、椭圆形、螺旋形、方形螺旋、利萨如图形(Lissajous figure)、外旋轮线(epitrochoid)或内旋轮线(hypotrochoid)。
作为另一替代,在第二变型中,第一扫描线和第二扫描线可以是单个扫描线的不同的相应部分,该单个扫描线在成像目标的表面上沿着两个维度延伸并且与其自身交叉(相交)。例如,单个扫描线可以在成像目标的表面上限定利萨如图形、外旋轮线或内旋轮线。
根据本文的第二示例方面,提供了一种控制FD-OCT扫描仪的计算机实现的方法,该FD-OCT扫描仪通过执行成像目标的扫描来生成复数OCT数据,以采集其复数值指示在成像目标中的相应扫描位置处的成像目标的光学特性的样本,从而补偿扫描期间成像目标和FD-OCT扫描仪之间的相对移动。该方法包括执行使用所采集的样本的相位信息的互相关计算,以及基于互相关计算控制FD-OCT扫描仪,以补偿扫描期间成像目标和FD-OCT扫描仪之间的相对移动。
在第二示例方面的计算机实现的方法的示例实施例中,可以通过以下操作执行互相关计算:采集第一组样本,第一组中的样本包括由FD-OCT扫描仪沿着成像目标上的第一扫描线扫描成像目标而采集的样本;采集第二组样本,第二组中的样本包括由FD-OCT扫描仪沿着成像目标上的第二扫描线扫描成像目标而采集的样本,其中第二扫描线与第一扫描线至少部分地重叠;以及执行互相关计算,以计算包括第一组样本中的至少一些样本的第三组样本与包括第二组样本中的至少一些样本的第四组样本之间的互相关,第三组样本中的至少一些样本和第四组样本中的至少一些样本从成像目标的公共区域采集,第一扫描线和第二扫描线在该公共区域处重叠,互相关计算基于第三组样本中的相位信息和第四组样本中的相位信息。此外,在第二示例方面的计算机实现的方法的示例实施例中,可以通过以下操作控制FD-OCT扫描仪,以补偿扫描期间成像目标和FD-OCT扫描仪之间的相对移动:使用所计算的互相关使第一组样本和第二组样本相对于彼此配准,以确定偏移指示符的值,该值指示第一组样本的扫描位置和第二组样本的扫描位置之间的偏移;以及使用所确定的偏移指示符的值来在扫描期间控制FD-OCT扫描仪,以补偿在FD-OCT扫描仪采集第一组样本和采集第二组样本之间发生的成像目标和FD-OCT扫描仪之间的相对移动。
在上述计算机实现的方法的示例实施例的第一变型中,FD-OCT扫描仪可以通过沿着成像目标上的重叠扫描线执行成像目标的重复线性扫描作为扫描来生成复数OCT数据,使得所采集的样本限定成像目标的重复B扫描,并且该方法可以包括通过以下操作执行互相关计算:采集重复B扫描的第一B扫描作为第一组样本;采集重复B扫描的第二B扫描作为第二组样本;以及执行互相关计算以计算第一B扫描的一个或更多个A扫描与第二B扫描的A扫描之间的互相关作为互相关计算,其中第二B扫描的A扫描包括与第一B扫描中的一个或更多个A扫描相对应地位于第二B扫描中的A扫描。该方法可以包括通过以下操作控制FD-OCT扫描仪,以补偿扫描期间成像目标和FD-OCT扫描仪之间的相对移动:通过使用所计算的互相关使作为第一组样本的第一B扫描和作为第二组样本的第二B扫描相对于彼此配准,以确定指示第一B扫描和第二B扫描之间的偏移的偏移值作为偏移指示符的值;以及通过使用所确定的偏移值来控制FD-OCT扫描仪,以补偿在FD-OCT扫描仪采集第一B扫描和采集第二B扫描之间发生的成像目标和FD-OCT扫描仪之间的相对移动。
如上所述的第一变型的方法可以包括执行互相关计算以计算第一B扫描的预定数量的A扫描和第二B扫描的A扫描之间的互相关作为互相关计算,互相关计算基于第一B扫描的预定数量的A扫描中的相位信息和第二B扫描的A扫描中的相位信息,其中选择预定数量使得第一B扫描的预定数量的A扫描中的相位信息的变化小于预定的变化程度。可以通过以下操作控制FD-OCT扫描仪以补偿扫描期间成像目标和FD-OCT扫描仪之间的相对移动:执行多个互相关计算,以计算第一B扫描的多组预定数量的A扫描中的每一组与第二B扫描的相应A扫描之间的相应互相关,第二B扫描的相应A扫描包括与该组中预定数量的A扫描相对应地位于第二B扫描中的A扫描;组合所计算的互相关以确定指示第一B扫描和第二B扫描之间的偏移的值作为偏移值;以及通过使用所确定的指示第一B扫描和第二B扫描之间的偏移的偏移值来控制FD-OCT扫描仪,以补偿成像目标和FD-OCT扫描仪之间的相对移动。
替代地,在上述示例实施例的第二变型的计算机实现的方法中,FD-OCT扫描仪可以通过执行成像目标的区域OCT扫描作为扫描来生成复数OCT数据,以采集具有复数值的样本,该复数值指示在三维地分布在成像目标中的相应扫描位置处的成像目标的光学特性,并且该方法可以包括通过采集一组样本作为第一组样本来执行互相关计算,该组样本包括由FD-OCT扫描仪沿着第一扫描线扫描成像目标作为区域OCT扫描的至少一部分而采集的样本,其中第二扫描线与第一扫描线斜交叉。第一扫描线可以是成像目标上的多个平行扫描线之一,其中FD-OCT扫描仪通过沿着多个平行扫描线扫描成像目标来执行区域OCT扫描,并基于区域OCT扫描生成OCT C扫描作为复数OCT数据。在这种情况下,互相关计算可以包括采集C扫描的复数OCT数据作为第一组样本。
替代地,在第二变型的计算机实现的方法中,第一扫描线可以在成像目标的表面上沿着两个维度延伸,并且可以在成像目标的表面上限定例如正方形、三角形、菱形、圆形、椭圆形、螺旋形、方形螺旋、利萨如图形、外旋轮线或内旋轮线。
作为另一替代,在第二变型的计算机实现的方法中,第一扫描线和第二扫描线可以是单个扫描线的不同的相应部分,该单个扫描线在成像目标的表面上沿着两个维度延伸并且与其自身交叉(相交)。例如,单个扫描线可以在成像目标的表面上限定利萨如图形、外旋轮线或内旋轮线。
根据本文的第三示例方面,还提供了包括计算机可读指令的计算机程序,当该计算机可读指令由处理器执行时,使得处理器通过执行根据第二示例方面、其示例实施例或上述其任何变型的方法来控制FD-OCT扫描仪,以补偿成像目标的扫描期间成像目标和FD-OCT扫描仪之间的相对移动,该处理器控制FD-OCT扫描仪以通过执行该扫描来生成复数OCT数据,从而采集其复数值指示在成像目标中的相应扫描位置处的成像目标的光学特性的样本。计算机程序可以存储在非暂时性计算机可读存储介质(例如,诸如计算机硬盘或CD)上,或者可以由计算机可读信号携带。
附图简述
现在将仅通过非限制性示例的方式参考下面描述的附图来详细解释示例实施例。除非另有指示,否则在附图中的不同附图中出现的相似的附图标记可以表示相同的元素或在功能上相似的元素。
图1是根据本文示例实施例的傅立叶域OCT成像系统的示意图。
图2是示例实施例中采用的FD-OCT扫描仪的部件的示意图。
图3是可编程信号处理硬件的示意图,其可以被配置为执行本文描述的控制器的功能。
图4是示出根据示例实施例的控制FD-OCT扫描仪以补偿扫描期间成像目标和FD-OCT扫描仪之间的相对移动的方法的流程图。
图5是示出一种方法的流程图,通过该方法可以执行图4中的过程S10的互相关计算。
图6示出了:(a)由示例实施例的FD-OCT成像系统的控制器处理的B扫描的示例;(b)图6(a)所示的B扫描的相应相位分量的大小如何沿x轴方向和z轴方向变化的绘图;以及(c)通过从图6(a)的B扫描610的相位分量值中减去B扫描620的相位分量值而获得的相位分量差绘图。
图7示出了:(a)基于图6(a)的整个B扫描610的复数OCT数据和整个B扫描620的复数OCT数据之间的复数互相关(complex cross-correlation)的互相关曲线图;以及(b)在图6(a)的整个B扫描610的复数OCT数据和整个B扫描620的复数OCT数据之间计算的二维互相关。
图8示出了选定的一组相邻A扫描,其限定了具有高相位稳定性的A扫描块(block)。
图9示出了:(a)图6(a)示出的B扫描610的一组10个相邻A扫描的示例,其限定了具有高相位稳定性的A扫描块;(b)图6(a)的B扫描620;(c)互相关曲线图,其通过将图9(a)的A扫描块与图9(b)的B扫描进行互相关而获得;以及(d)二维互相关值绘图,其通过将图9(a)的A扫描块与图9(b)的B扫描进行互相关而获得。
图10示出了:(a)图6(a)示出的B扫描610的一组10个相邻A扫描的示例,其限定了具有高相位稳定性的A扫描块;(b)图6(a)的B扫描620;(c)互相关曲线图,其通过将图10(a)的A扫描块与图10(b)的B扫描进行互相关而获得;以及(d)二维互相关值绘图,其通过将图10(a)的A扫描块的数据元素的绝对值与图10(b)的B扫描的数据元素的绝对值进行互相关而获得。
图11示出了:(a)图6(a)示出的B扫描610的一组四个相邻A扫描的示例,其限定了具有高相位稳定性的A扫描块;(b)图6(a)的B扫描620;(c)互相关曲线图,其通过将图11(a)的A扫描块与图11(b)的B扫描进行互相关而获得;以及(d)二维互相关值绘图,其通过将图11(a)的A扫描块与图11(b)的B扫描进行互相关而获得。
图12示出了:(a)图6(a)示出的B扫描610的一组四个相邻A扫描的示例,其限定了具有高相位稳定性的A扫描块;(b)图6(a)的B扫描620;(c)互相关曲线图,其通过将图12(a)的A扫描块与图12(b)的B扫描进行互相关而获得;以及(d)二维互相关值绘图,其通过将图12(a)的A扫描块与图12(b)的B扫描进行互相关而获得。
图13示出了:(a)图6(a)中示出的B扫描610的单个A扫描的示例,其被选择用于互相关计算;(b)图6(a)的B扫描620;(c)互相关曲线图,其通过将图13(a)的A扫描与图13(b)的B扫描进行互相关而获得;以及(d)二维互相关值绘图,其通过将图13(a)的A扫描与图13(b)的B扫描进行互相关而获得。
图14是示出一种方法的流程图,通过该方法可以在图4的过程S20中控制FD-OCT扫描仪,以补偿在由此执行的扫描期间成像目标和FD-OCT扫描仪之间的相对移动。
图15示出了:(a)由平行扫描线限定的光栅扫描的参考网格;以及(b)与第一扫描线(L1)交叉的第二扫描线(L2),该第一扫描线(L1)形成限定光栅扫描的参考网格的平行扫描线中的一个。
图16示出了序列,其中示例实施例的FD-OCT扫描仪可以沿着垂直扫描线和水平扫描线扫描OCT光束,以采集成像目标的被成像区域的体积OCT扫描。
图17以以下形式示出了示例稀疏参考扫描:(a)螺旋形;(b)利萨如图形;(c)外旋轮线/内旋轮线;(d)圆形(作为椭圆形的示例);(e)三角形;(f)正方形;(g)菱形;和(h)正方形螺旋。
示例实施例的详细描述
鉴于上面讨论的背景,发明人设计了一种方案,用于至少部分地避免在FD-OCT扫描期间采集的OCT数据中的运动伪影,而不需要用于去除具有明显缺点的伪影的上述类型的后处理算法,或者不需要第二成像模态,该第二成像模态提供对成像目标的跟踪以用于运动补偿。更具体地,发明人已经认识到,由FD-OCT成像系统采集的复数OCT数据中的相位信息可以提供被成像结构的详细和可再现的“指纹”,该指纹可以足够快地被采集和使用,以能够对OCT数据采集过程进行运动跟踪和实时控制,从而补偿FD-OCT成像系统和成像目标之间的相对运动。发明人相应地设计了一种傅立叶域OCT成像系统,包括:FD-OCT扫描仪和控制器,该FD-OCT扫描仪被布置成通过执行成像目标的扫描来生成复数OCT数据,以采集其复数值指示在成像目标中的相应扫描位置处的成像目标的光学特性的样本;该控制器被布置成执行使用所采集的样本的相位信息的互相关计算,并且基于该互相关计算来控制FD-OCT扫描仪,以补偿扫描期间成像目标和FD-OCT扫描仪之间的相对移动。
控制器可以使用第一组样本和第二组样本来执行互相关计算,第一组样本和第二组样本可以例如由FD-OCT扫描仪分别沿着成像目标上的第一扫描线和沿着成像目标上的第二、部分重叠的扫描线扫描样本光束而采集。扫描线是虚拟线(其可以是弯曲的或直的),表示成像目标的表面上的路径,该路径在扫描期间被光束跟随。第一组样本和第二组样本可以从沿着第一扫描线和第二扫描线进行的一个或更多个扫描中采集,第一扫描线和第二扫描线可以以多种不同形式中的一种提供,如下面的示例实施例中所述。例如,第一扫描线和第二扫描线可以完全重叠,并且在由FD-OCT扫描仪执行的不同的相应扫描中被光束跟随,例如,如下面的第一示例实施例中,在FD-OCT扫描仪采集成像目标的被成像部分的重复B扫描的情况下。第一扫描线和第二扫描线可以替代地在成像目标上的一个或多个离散点处彼此交叉,并且在由FD-OCT扫描仪执行的单独扫描中(例如,在初步“参考(reference)”扫描和随后的“测量(measurement)”扫描中)被光束跟随。作为另一替代方案,第一扫描线和第二扫描线可以在成像目标表面上的一个或更多个点处彼此交叉,并形成由FD-OCT扫描仪执行的单个连续(“自参考(self-referencing)”)扫描的部分。下面关于第二示例实施例更详细地描述这些替代方案。
现在将参照附图详细描述FD-OCT成像系统的示例实施例。
第一示例实施例
图1是根据第一示例实施例的FD-OCT成像系统10的示意图。FD-OCT成像系统10包括FD-OCT扫描仪(OCT扫描和数据采集系统)20,其被布置成通过执行成像目标30的扫描来生成复数OCT数据25,以采集其复数值指示在成像目标30中的相应扫描位置处的成像目标30的光学特性(例如反射率(reflectivity)或反射比(reflectance))的样本。
如在本示例实施例中,FD-OCT扫描仪20可以是扫频源OCT(SS-OCT)系统。然而,FD-OCT扫描仪20不需要以这种形式提供,并且可以例如采取光谱域OCT(SD-OCT)的替代形式。更具体地,示例实施例可以作为任何形式的FD-OCT成像系统被提供,该成像系统能够生成复数OCT数据25,即表示针对在扫描期间进行OCT测量的每个扫描位置而获得的复数A扫描信息的各个光谱干涉图(干涉谱)的傅立叶变换。这种复数OCT数据25对来自采集的OCT测量值的相位信息进行编码,该相位信息可以如本文所述由控制器40使用,以在FD-OCT扫描仪20执行成像目标30的扫描的同时,补偿FD-OCT扫描仪20和成像目标30之间的相对移动。
FD-OCT扫描仪20可以包括众所周知的部件,包括扫描系统22、光检测器24、OCT数据处理硬件26和光束发生器28,如图2所示。
扫描系统22可以被布置成在成像目标30上执行光束Lb的一维和/或二维点扫描,并收集在点扫描期间由成像目标30散射的光Lc。扫描系统22因此被布置成通过用光束Lb顺序地照射扫描位置(一次一个扫描位置),并收集由成像目标30在每个扫描位置处散射的光Lc的至少一部分,来采集分布在成像目标30的表面上的各个扫描位置处的A扫描。扫描系统22可以使用本领域技术人员已知的任何合适的扫描模式来执行点扫描,例如单向扫描(其中在公共方向上跟随一组(例如,平行或重叠)扫描线,这些扫描线沿着该公共方向延伸)、蛇形扫描(serpentine scan)或螺旋形扫描。尽管在本示例实施例中扫描系统22被布置成执行点扫描,但是在其他示例实施例中,扫描系统22可以替代地被布置成使用本领域人员公知的硬件来执行线扫描。
在本示例实施例中,FD-OCT成像系统10是眼科FD-OCT成像系统,其被布置成从眼睛视网膜区域形式的成像目标30采集OCT数据,但是可以通过OCT被成像的眼睛的任何其他部位(诸如眼睛的前段(anterior segment)的一部分)可以替代地或附加地形成成像目标30。然而,成像目标30不限于眼睛的一部分,并且可以替代地是任何组织(例如皮肤)、生物样本,或者更一般地,可以替代地是其次表面结构要通过OCT成像的任何散射介质。
光束发生器28可以包括光源28-1和光源孔28-2。在这种情况下,光源28-1被布置成发射通过光源孔28-2的光,以生成光束Lb,使得光源孔28-2的形状和尺寸(例如,在光源孔28-2为圆形的情况下的直径)限定光束Lb的横截面形状和尺寸(例如直径)(即,使得这些尺寸和形状是相同的)。在一些示例实施例中,光束发生器28可以包括其他部件(图2中未示出),例如,诸如用于准直来自光源28-1的光的一个或更多个准直透镜。
光检测器24被布置成基于干涉光Li生成检测信号Sd,该干涉光Li由参考光Lr与由扫描系统22在扫描期间收集的光Lc之间的干涉产生。换言之,在点扫描期间参考光和由扫描系统收集的光被引导以彼此重合和干涉,并且得到的干涉光Li指向光检测器24的光检测部件(未示出)并由该光检测部件接收。光检测器24通过对接收到的干涉光Li进行光电转换来生成检测信号Sd。光检测器24可以采取的具体形式将取决于实现FD-OCT扫描仪20所采取的形式。例如,在FD-OCT扫描仪20被实现为SD-OCT扫描仪的情况下,光检测器24包括光谱仪,该光谱仪可以具有衍射光栅、傅立叶变换透镜和检测器阵列(或行扫描相机)。在FD-OCT扫描仪20被实现为SS-OCT扫描仪的情况下,如在本示例实施例中,光检测器24可包括平衡光电检测器装置,该平衡光电检测器装置包括两个光电检测器(例如,反向偏置的光电二极管),这两个光电检测器的输出光电流彼此相减,其中,相减后的电流信号通过跨阻放大器(transimpedance amplifier)被转换成电压检测信号。
检测信号Sd然后由OCT数据处理硬件26处理。OCT数据处理硬件26被布置成使用众所周知的数据处理技术来基于检测信号Sd生成成像目标30的复数OCT数据。
再次参考图1,FD-OCT成像系统10还包括控制器40,该控制器40被布置成使用所采集的样本的相位信息执行复数互相关计算,以计算所采集的样本之间的复数互相关。控制器40还被布置成基于互相关计算的结果来控制FD-OCT扫描仪20,以补偿扫描期间成像目标30和FD-OCT扫描仪20之间的相对移动。
如在本示例实施例中,FD-OCT扫描仪20可以被布置成通过沿着成像目标30的表面上的一个或更多个扫描线扫描成像目标30来采集复数OCT数据25的样本,并且控制器40可以被布置成首先通过采集复数OCT数据25的样本组来执行互相关计算。更具体地,控制器40可以采集第一组样本,其中第一组中的样本包括由FD-OCT扫描仪20沿着成像目标30表面上的第一扫描线扫描成像目标30而采集的样本,并且控制器40可以采集第二组样本,其中第二组中的样本包括由FD-OCT扫描仪20沿着成像目标30上的第二扫描线扫描成像目标30而采集的样本,其中第二扫描线与第一扫描线至少部分地重叠。如在本示例实施例中,第一组样本中的样本可以包括第一A扫描和成像目标30上的扫描位置的相应指示,在该扫描位置处采集了第一A扫描中的每个A扫描。同样,如在本示例实施例中,第二组样本中的样本可以包括第二A扫描和成像目标30上的扫描位置的相应指示,在该扫描位置处采集了第二A扫描中的每个A扫描。
FD-OCT扫描仪20可以通过以几种不同方式中的一种扫描成像目标30来采集这样的第一组样本和第二组样本,例如通过被预配置成执行特定类型的扫描,通过该扫描可以采集第一组样本和第二组样本,或者通过可在几种不同的操作模式下操作,其中这些模式中的至少一些允许FD-OCT扫描仪20采集第一组样本和第二组样本。成像目标的表面上的第一扫描线和第二扫描线可以例如完全重叠,并且在由FD-OCT扫描仪20执行的单独扫描中(例如,在FD-OCT扫描仪20采集成像目标30的被成像部分的重复B扫描的情况下)被光束Lb跟随。第一扫描线和第二扫描线可替代地在成像目标30的表面上的一个或更多个点处彼此交叉,并且在由FD-OCT扫描仪20执行的单独扫描中(例如,在初步的“参考”扫描和随后的“测量”扫描中)被光束Lb跟随。作为另一替代方案,第一扫描线和第二扫描线可以在成像目标表面上的一个或更多个点处彼此交叉,并形成由FD-OCT扫描仪执行的单个连续(“自参考”)扫描的部分。下面更详细地描述这些替代扫描方案。
一旦采集了这些样本组,控制器40执行互相关计算,以计算包括第一组样本中的至少一些样本的第三组样本与包括第二组样本中的至少一些样本的第四组样本之间的(至少二维)互相关,其中第三组样本中的至少一些样本和第四组样本中的至少一些样本是从成像目标30的公共区域采集的,在该公共区域处第一扫描线和第二扫描线重叠。互相关计算基于第三组样本中的相位信息和第四组样本中的相位信息,并且更具体地,可以是第三组样本中的相位信息与第四组样本中的相位信息之间的互相关。
控制器40被布置成控制FD-OCT扫描仪20,以首先通过使用所计算的互相关使第一组样本和第二组样本相对于彼此配准来补偿扫描期间成像目标30和FD-OCT扫描仪20之间的相对移动。控制器40使用该过程来确定指示第一组样本的扫描位置和第二组样本的扫描位置之间的偏移(即位移或平移)的偏移指示符的值,该偏移是在由FD-OCT扫描仪20进行的第一组样本的采集和第二组样本的采集之间、由扫描期间FD-OCT扫描仪20和成像目标30之间的相对移动引起的。控制器40还被布置成在扫描期间使用所确定的偏移指示符的值来控制FD-OCT扫描仪20,以补偿相对移动。控制器40可以通过使FD-OCT扫描仪20的扫描系统22调整一个或更多个扫描参数来实现这一点,该一个或更多个扫描参数确定在成像目标30上扫描光束Lb的一个或更多个扫描元件的移动,以至少部分地抵消由偏移指示符指示的偏移,使得由沿第二扫描线的先前扫描中使用的扫描参数定义的随后重复扫描(如基于偏移指示符调整的),将产生比第一组样本的扫描位置和第二组样本的扫描位置之间的偏移更小的第一组样本的扫描位置和随后采集的一组样本的扫描位置之间的偏移。
OCT数据处理硬件26和控制器40可以以任何合适的形式提供。作为示例,这两个部件都以图3中示意性示出的那种(单个)可编程信号处理硬件100的形式实现。然而,应该注意的是,OCT数据处理硬件26和控制器40可以替代地各自在图3所示的那种相应(单独的)可编程信号处理硬件100中实现。此外,这些部件中的一个或两个可以替代地在不可编程硬件中实现,诸如在ASIC、FPGA或专用于执行OCT数据处理硬件26和/或控制器40(视情况而定)的功能的其他集成电路中实现,或者在这种不可编程硬件和如上文参考图3所述的可编程硬件的组合中实现。
可编程信号处理硬件100包括通信接口(I/F)110,该通信接口(I/F)110用于从光检测器24接收检测信号Sd并且输出控制信号,该控制信号用于控制FD-OCT扫描仪20(具体地,FD-OCT扫描仪20的扫描系统22)以补偿扫描期间成像目标30和FD-OCT扫描仪20之间的相对移动。信号处理硬件100还包括处理器(例如,中央处理单元CPU和/或图形处理单元GPU)120、工作存储器130(例如,随机存取存储器)和存储计算机程序145的指令储存装置140,计算机程序145包括计算机可读指令,该计算机可读指令当由处理器120执行时使处理器120执行各种功能,包括本文描述的OCT数据处理硬件26和控制器40的那些功能。工作存储器130存储由处理器120在执行计算机程序145期间所使用的信息。指令储存装置140可以包括预加载有计算机可读指令的ROM(例如,电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)或闪存的形式)。可替代地,指令储存装置140可以包括RAM或类似类型的存储器,并且计算机程序145的计算机可读指令可以从计算机程序产品(例如CD-ROM、DVDROM等形式的非暂时性计算机可读存储介质150)或者携带计算机可读指令的计算机可读信号160输入到指令储存装置140。在任何情况下,计算机程序145在由处理器120执行时,使处理器120执行本文所述的控制器40的功能。换句话说,示例实施例的控制器40可以包括计算机处理器120和存储计算机可读指令的存储器140,当该计算机可读指令由计算机处理器120执行时,使计算机处理器120控制FD-OCT扫描仪20,该FD-OCT扫描仪20通过执行成像目标30的扫描来生成复数OCT数据25,以采集其复数值指示在成像目标30中的相应扫描位置处的成像目标30的光学特性的样本,从而补偿扫描期间成像目标30和FD-OCT扫描仪20之间的相对移动。
图4是示出示例实施例的控制器40控制FD-OCT扫描仪20的过程的流程图,该FD-OCT扫描仪20通过执行成像目标30的扫描来生成复数OCT数据25,以采集其复数值指示在成像目标30中的相应扫描位置处的成像目标30的光学特性的样本,从而补偿扫描期间成像目标30和FD-OCT扫描仪20之间的相对移动。
在图4的过程S10中,控制器40执行使用所采集的样本的相位信息的互相关计算。更具体地,在过程S10中,控制器40计算第一组样本和第二组样本中的相位信息之间的互相关。
在图4的过程S20中,控制器基于互相关计算控制FD-OCT扫描仪20,以补偿扫描期间成像目标30和FD-OCT扫描仪20之间的相对移动。更具体地,在过程S20中,控制器40使用互相关计算的结果来修改由FD-OCT扫描仪20执行的扫描,使得在修改扫描之后,执行扫描的剩余部分,其中(与不执行扫描的修改的情况相比)由FD-OCT扫描仪20采集的样本上的先前相对移动对扫描的剩余部分没有影响或影响减小。
图5是示出控制器40可以在图4的过程S10中执行互相关计算的过程的流程图。
在图5的过程S12中,控制器40采集已由FD-OCT扫描仪20采集的第一组样本。第一组中的样本包括由FD-OCT扫描仪20沿着成像目标30上的第一扫描线扫描成像目标30而采集的样本。如在本示例实施例中,第一组样本中的样本可以包括第一A扫描和成像目标30上的扫描位置的相应指示,在该扫描位置处采集了第一A扫描中的每个A扫描。
在图5的过程S14中,控制器40采集第二组样本,第二组中的样本包括由FD-OCT扫描仪20沿着成像目标30上的第二扫描线扫描成像目标30而采集的样本,其中第二扫描线与第一扫描线至少部分地重叠。如在本示例实施例中,第二组样本中的样本可以包括第二A扫描和成像目标30上的扫描位置的相应指示,在该扫描位置处采集了第二A扫描中的每个A扫描。
如上所述,FD-OCT扫描仪20可以通过以几种不同方式中的一种扫描成像目标30来采集这样的第一组样本和第二组样本。如在本示例实施例中,FD-OCT扫描仪20可以通过在成像目标30上沿着成像目标30上的重叠扫描线执行光束Lb的重复线性扫描作为扫描来生成复数OCT数据25,使得所采集的样本限定重复B扫描,该重复B扫描表示成像目标30的公共横截面的相应图像。因此,FD-OCT扫描仪40可以采集重复B扫描的第一B扫描作为第一组样本,并且采集重复B扫描的第二B扫描作为第二组样本。
图6(a)示出了第一B扫描(B扫描1)610的示例和第二B扫描(B扫描2)620的示例,第二B扫描620是在第一B扫描610之后、由FD-OCT扫描仪20采集的眼睛的视网膜的被成像部分(作为成像目标30)的重复B扫描序列中的下一个B扫描。第二B扫描620是在第一B扫描610之后0.02s采集的,尽管B扫描之间的间隔没有如此限制。第一B扫描610和第二B扫描620中的每一个都包括沿着x轴方向排列的200个A扫描,每个A扫描中的数据元素沿z轴方向排列,如图6(a)所示。延伸穿过图6(a)中的第一B扫描610和第二B扫描620中的每一个的带(band)对应于相对高反射率的视网膜层。例如,这种视网膜层可以包括外界膜、椭圆体带(IS/OS连接部(junction))、嵌合体带(interdigitation zone)和视网膜色素上皮。
图6(b)示出了第一B扫描610的相位分量630的大小以及第二B扫描620中的相位分量640的大小如何沿x轴方向和z轴方向变化的绘图。相位分量630和640看起来好像沿着x轴方向和z轴方向随机分布,在图6(b)中没有明显的图案。
然而,当从第一B扫描610的相位分量值中减去第二B扫描620的相位分量值时,在图6(c)中示出的得到的相位分量差绘图650揭示了两个B扫描中的相位信息是强相关的,在图6(c)的绘图650中,差值基本上恒定的垂直带是明显的。沿着z轴方向的波动是由于在B扫描的采集期间成像目标30和FD-OCT扫描仪20之间的相对运动。绘图650的上部区域660和绘图650的下部区域670中的带的缺失是由于在第一B扫描610和第二B扫描620的对应的区域中缺乏视网膜结构(以及随之而来的低信号水平)而引起的。
发明人已经认识到,重复B扫描610和620中的相位信息之间的强相关性可以被用于以快速和计算高效的方式可靠地配准B扫描。这又可以允许实时补偿由成像目标30和FD-OCT扫描仪20相对于彼此的移动引起的(沿着x轴方向和/或z轴方向的)偏移,从而允许在由FD-OCT扫描仪20执行的扫描期间提供有效的运动补偿,而不需要为此目的采用第二成像模态,诸如扫描激光检眼镜(SLO)或眼底相机。通过本文描述的技术,OCT体积可以在点扩展函数宽度水平上被精确地配准。
再次参考图5,在过程S16中,控制器40执行复数互相关计算,以计算第三组样本与第四组样本之间的二维互相关,第三组样本包括第一B扫描610的至少一些样本(在本示例实施例中,该B扫描构成前述第一组样本),第四组样本包括第二B扫描620的至少一些样本(在本示例实施例中,该B扫描构成前述第二组样本)。
更具体地,如在本示例实施例中,控制器40可以计算第一B扫描610的预定数量为N的A扫描(作为第三组样本)和第二B扫描620的一组A扫描(作为第四组样本)之间的二维互相关,其中第二B扫描620的该组A扫描包括与第一B扫描610中的一个或更多个A扫描相对应地位于第二B扫描620中的A扫描,并且N是大于或等于1的整数。互相关计算基于第三组样本中的相位信息和第四组样本中的相位信息。第三组样本中的至少一些样本和第四组样本中的至少一些样本从成像目标30的公共区域采集,在该公共区域处第一扫描线和第二扫描线重叠。
对于第三组样本(这里用f表示)和第四组样本(这里用g表示),f和g之间的复数互相关可以表示如下:ifftn(fftn(g)*conj(fftn(f))),其中“fftn”表示快速傅立叶变换(FFT),“ifftn”表示逆FFT,并且“conj()”表示共轭。
当配准多组复数OCT数据时,由于高度相关的相位,复数互相关可用于识别相位图案并执行配准。
在图5的过程S16中,控制器40可以计算整个第一B扫描610的复数OCT数据和整个第二B扫描620的复数OCT数据之间的复数互相关。在这种情况下,在互相关曲线图中观察到峰值,如图7(a)所示。在所计算的二维互相关的绘图中也有峰值,如图7(b)所示,尽管这在图7(b)中不是清晰可见。
然而,发明人已经发现,当使用相对较大的第一B扫描610执行互相关计算时,由扫描期间成像目标30相对于FD-OCT扫描仪20的相对移动引起的相位波动(其导致图6(c)中带的出现)会降低该互相关计算的结果。发明人已经发现,在这种情况下,在互相关计算中仅使用第一B扫描610的一些A扫描,并且特别地,使用与第一B扫描610相邻的预定数量为N的A扫描(作为第三组样本)可能是有利的,其中N被选择成使得第一B扫描610的N个A扫描中的相位信息的变化小于预定的变化程度。
N的值可以用几种不同方法中的一种来确定。作为一个示例,可以通过以下操作来确定N:计算第一B扫描610中的第i个A扫描和第一B扫描610中的第(i+1)个A扫描之间的相关程度,将所计算的相关程度与阈值进行比较,并且如果超过阈值,则计算第i个A扫描和第(i+2)个A扫描之间的相关程度,将所计算的相关程度与阈值进行比较,并且如果超过阈值,则计算第i个A扫描和限定第一B扫描610的A扫描序列中的下一个A扫描之间的相关程度,重复该过程(以在每次重复计算时计算第i个A扫描和远离第i个A扫描的A扫描之间的相关程度),直到第i个A扫描和第(i+N)个A扫描之间的相关性的计算产生不超过阈值的相关值。N的值可以替代地从图6(c)的差绘图650的检查中获得,其中可以通过计数绘图650中明显的垂直带中的一个带(例如,平均或最小宽度的带)中的A扫描的数量来确定N。图8示出了限定具有高相位稳定性的A扫描块的一组相邻A扫描800的示例。
图9(a)示出了第一B扫描610的一组10个相邻A扫描的示例,形成了“OCT条带(strip)”(作为上面提到的第三组样本),其与图9(b)中示出的整个第二B扫描(作为上面提到的第四组样本)进行互相关,以产生图9(c)中示出的互相关曲线图和图9(d)中示出的二维互相关值绘图。在该示例中,互相关被计算为:ifftn(fftn(第二B扫描)*conj(fftn(OCT条带))),其中“fftn”表示快速傅立叶变换(FFT),“ifftn”表示逆FFT,以及“conj()”表示共轭。如图9(d)中绘图的放大部分所示,在所计算的二维互相关中有明显的峰值。
为了进行比较,图10(a)示出了与图9(a)中相同的第一B扫描610的一组10个相邻A扫描,其与图10(b)中示出的整个第二B扫描(其与图9(b)中相同)进行互相关,以产生图10(c)中示出的互相关曲线图和图10(d)中示出的二维互相关值绘图。然而,这种情况下的互相关计算不涉及图10(a)和图10(b)的A扫描中的相位信息,并且仅基于其中的复数OCT数据的幅度。更具体地,基于幅度的互相关被计算为:ifftn(fftn(abs(第二B扫描))*conj(fftn(abs(OCT条带)))),其中“abs()”是返回其运算的数字的绝对值的函数。从而,图10(c)和图10(d)中的绘图中的任一个都没有单个峰值,并且B扫描不能被可靠地配准。
应当注意,形成部分第一B扫描610的OCT条带不需要由10个A扫描组成,并且可以替代地由较少数量的相邻A扫描组成,在这些相邻A扫描上,复数OCT数据的相位信息变化相对较小。作为示例,第一B扫描610的OCT条带可以具有四个相邻A扫描,如在图11(a)的示例中。该较小组的A扫描(作为上述第三组样本)与图11(b)中示出的整个第二B扫描(作为上述第四组样本)互相关,以产生图11(c)中示出的互相关曲线图和图11(d)中示出的二维互相关值绘图。和图9(a)至图9(d)的示例一样,互相关被计算为:ifftn(fftn(第二B扫描)*conj(fftn(OCT条带)))。如图11(d)中绘图的放大部分所示,在N=4的情况下,尽管OCT条带仅包括四个A扫描,但在所计算的二维互相关中再次存在单个峰值。
此外,即使当OCT条带中的A扫描的数量N减少到2时,也可以观察到所计算的互相关中的孤立峰值,如图12(c)和图12(d)所示,其分别示出了通过将第一B扫描610的两个相邻A扫描(如图12(a)所示)与整个第二B扫描(如图12(b)所示)进行互相关而获得的互相关曲线图和二维互相关值绘图。和图9(a)至图9(d)以及图11(a)至图11(d)的示例一样,在图12(a)至图12(d)的示例中,互相关被计算为:ifftn(fftn(第二B扫描)*conj(fftn(OCT条带)))。
事实上,即使是单个A扫描(作为OCT条带)也能在所计算的互相关中产生可观察的峰值,如图13(c)和图13(d)所示,其分别示出了通过将第一B扫描610的单个A扫描(如图13(a)所示)与整个第二B扫描(如图13(b)所示)进行互相关而获得的互相关曲线图和二维互相关值绘图。在该示例中,互相关也被计算为:ifftn(fftn(第二B扫描)*conj(fftn(OCT条带)))。
图14是示出控制器40在图4的过程S20中可以控制FD-OCT扫描仪20以补偿成像目标30和FD-OCT扫描仪20之间的相对移动的过程的流程图。
在图14的过程S22中,控制器40使用所计算的互相关使第一组样本和第二组样本相对于彼此配准,以确定指示第一组样本的扫描位置和第二组样本的扫描位置之间的偏移的偏移指示符的值。
在图14的过程S22中,控制器40可以通过使用所计算的互相关使第一B扫描610(作为上述第一组样本)和第二B扫描620(作为上述第二组样本)相对于彼此配准,以确定指示第一B扫描610和第二B扫描620之间在x-z平面中的偏移的偏移值,作为偏移指示符的值。控制器40可以通过识别所计算的二维互相关中的峰值的位置来执行该配准过程,从而获得x-z平面中的坐标,从该坐标可以导出偏移指示符的值。
如上所述,在控制器40仅取第一B扫描610的A扫描的子组作为用于互相关计算的第三组样本的情况下,控制器40可以在图14的过程S22中执行多个互相关计算,以计算第一B扫描610的N个相邻A扫描的多个不同组中的每一组(即,第一B扫描610被划分成的多个A扫描“块(chunk)”中的每一块)与第二B扫描620的相应A扫描之间的相应二维互相关,其中第二B扫描620的相应A扫描包括与该组中的N个A扫描相对应地位于第二B扫描620中的A扫描(因此可以与该组中的N个A扫描进行互相关)。多个“OCT块”中的每个块n(每个块由第一B扫描610的一组N个相邻A扫描限定,在这些A扫描中,复数OCT数据的相位信息变化不超过预定量)因此可以独立地与第二B扫描620(至少第二B扫描620的重叠部分)进行互相关以获得相应的互相关CA扫描块,n(x,y)。控制器40可以通过计算独立计算的互相关CA扫描块,n(x,y)的大小之和来计算组合互相关CB描描(x,y),以用于相对于第二B扫描620配准第一B扫描610,具体如下:
尽管较小的OCT块倾向于相对较少地受到运动的影响,但是使用小的OCT块(每个OCT块可以小到单个A扫描)的优点需要与它们的处理所引起的控制器40上增加的处理负担进行权衡。然后,控制器40可以基于CB扫描(x,y)确定指示第一B扫描610和第二B扫描620之间的偏移的值作为总偏移值(或“组合偏移值”)。
在图14的过程S24中,控制器使用在S22中确定的偏移指示符的值来在扫描期间控制FD-OCT扫描仪20,以补偿在由FD-OCT扫描仪20采集第一B扫描610(作为本实施例中第一组样本的示例)和采集第二B扫描(作为本实施例中第二组样本的示例)之间发生的成像目标30和FD-OCT扫描仪20之间的相对移动。
如上所述,在控制器40在图14的过程S22中执行多个互相关计算,以计算第一B扫描610的N个相邻A扫描的多个不同组中的每组(“OCT块”)与第二B扫描620的相应A扫描之间的相应二维互相关的情况下,控制器40可以在图14的过程S24中控制FD-OCT扫描仪20,以通过使用上述所确定的总偏移值(或组合偏移值)来补偿成像目标30和FD-OCT扫描仪20之间的相对移动,该偏移值指示第一B扫描610和第二B扫描620之间的偏移。
在过程S24中,控制器40使用所确定的偏移指示符的值(或上述所确定的偏移指示符的值的组合,视情况而定)来修改由FD-OCT扫描仪20执行的扫描,使得在修改扫描之后,执行扫描的剩余部分(包括一个或更多个重复B扫描的采集),其中(与不执行扫描的修改的情况相比)由FD-OCT扫描仪20采集的样本上的先前相对移动对扫描的剩余部分没有影响或影响减小。
第二示例实施例
在上述第一示例实施例中,FD-OCT扫描仪20被布置成通过在成像目标30上沿着成像目标30上的重叠扫描线执行光束Lb的重复线性扫描作为扫描来生成复数OCT数据25,使得所采集的样本限定重复B扫描,该重复B扫描表示成像目标30的公共横截面的相应图像。然而,如上所述,FD-OCT扫描仪20可以替代地以其他方式生成复数OCT数据25,运动补偿基于该复数OCT数据25。
如在本示例实施例中,FD-OCT扫描仪20可以被布置成通过执行成像目标30的区域OCT扫描作为扫描来生成复数OCT数据25,以采集具有复数值的样本,这些复数值指示在三维地分布在成像目标30中的各个扫描位置处的成像目标30的光学特性。FD-OCT扫描仪20可以以各种不同的方式执行这样的区域OCT扫描。
作为示例,上述第一扫描线可以是成像目标30上的多个平行扫描线中的一个,沿着这些平行扫描线,本示例实施例的FD-OCT扫描仪20被布置成扫描光束Lb,并因此采集OCTC扫描作为复数OCT数据25。这些平行扫描线限定了光栅扫描的参考网格,它们共同形成参考扫描,如图15(a)所示。参考网格优选地足够稀疏,以快速执行光栅扫描(使得参考扫描在典型的扫视速率下基本上是无运动(motion-free)的),但不能太稀疏以致参考扫描的密度不足以允许可靠地执行下面描述的配准过程。参考扫描的尺寸(横向范围)优选地覆盖眼底上的感兴趣的被成像区域,加上最大可能运动,使得眼底上的扫描位置即使远离被成像区域也可以由FD-OCT扫描仪20跟踪。
如图15(b)所示,上述第二扫描线在成像目标30表面上的点处与第一扫描线交叉,并且可以(如在图15(b)的例子中)在相应一个或更多个交叉点处与平行扫描线中的一个或更多个附加扫描线交叉。在图15(b)中,用上述第一扫描线标识的扫描线被标记为“L1”,并且用上述第二扫描线标识的扫描线被标记为“L2”。光束Lb跟随扫描线L1和L2以从成像目标30上的不同扫描位置(包括成像目标30的公共区域)采集样本,扫描线L1和L2在公共区域彼此相交。注意,扫描线L2可以是一组平行扫描线中的一个,FD-OCT扫描仪20沿着一组平行扫描线被布置成扫描光束Lb以采集成像目标30的C扫描。
虽然包括第一扫描线L1和平行于第一扫描线L1的扫描线的参考扫描可以在FD-OCT扫描仪20开始执行测量扫描以采集C扫描(该C扫描包括从沿着第二扫描线L2和平行于第二扫描线L2的其他扫描线的扫描中采集的复数OCT数据)之前由FD-OCT扫描仪20完成,并且测量扫描期间的眼运动由控制器40通过本文描述的使用参考扫描的复数OCT数据的技术来补偿,但是注意到,FD-OCT扫描仪20采用的扫描方案不受此限制。例如,FD-OCT扫描仪20可以替代地同时采集参考扫描和测量扫描,在执行分量水平线扫描和垂直线扫描之间交替,并且使用本文描述的技术将在每个水平扫描中采集的OCT数据与在前一个垂直扫描中采集的OCT数据配准,以采集用于校正例如下一个水平扫描的扫描位置的偏移。图16示出了其中交替地执行水平线扫描和垂直线扫描的序列的示例。在图16的示例中,首先执行标记为“序列1”的一组垂直(Y)扫描,接着执行标记为“序列2”的一组水平(X)扫描,然后执行标记为“序列3”并相对于“序列1”的垂直扫描沿X轴位移的另一组垂直(Y)扫描,等等。应当注意,FD-OCT扫描仪20可以沿着图16中示出的水平扫描线和/或垂直扫描线中的每一个扫描超过一次,例如在FD-OCT扫描仪20被用于采集用于OCT血管造影术(OCTA)的OCT数据的情况下。
还应当注意,在第一示例实施例的描述中提及的第一扫描线不需要是直的,并且可以是弯曲的,以便在成像目标的表面上沿着两个维度延伸并限定“稀疏”参考扫描,作为上面参考图15(a)、图15(b)和图16讨论的扫描的替代方案。由第一扫描线限定的稀疏参考扫描可以例如,在成像目标30上限定螺旋形(如图17(a)所示)、利萨如图形(如图17(b)所示)、外旋轮线或内旋轮线(如图17(c)所示)、圆形(如图17(d)所示)、三角形(如图17(e)所示)、正方形(如图17(f)所示)、菱形(如图17(g)所示)、方形螺旋(如图17(h)所示)或椭圆形。图17(a)至图17(h)中示出的参考扫描仅作为示例给出,并且第一扫描线可以限定在成像目标30的表面上延伸的许多其他形状。无论第一扫描线采取何种形式,第二扫描线都被布置成在至少一个点处与第一扫描线交叉,使得从沿着扫描线的扫描中采集来自成像目标30的至少一个公共区域(两个扫描线在该公共区域处交叉)的复数OCT数据。
还应该注意,第一扫描线和第二扫描线不必是不同的线段,并且可以替代地是单个连续的扫描线(线段)的不同的相应部分,该扫描线在成像目标30上沿着两个维度延伸并且与其自身相交。在这种情况下,例如,单个扫描线可以在成像目标30上限定利萨如图形、外旋轮线或内旋轮线。单个扫描线可以更一般地是任何类型的扫描线,当该扫描线延伸到眼底上的测量区域上以覆盖先前未被扫描覆盖的扫描位置(最终覆盖的扫描位置足够密集以提供所需的OCT扫描)时,该扫描线自相交。如上所述,该扫描方案可以与先前获得的稀疏参考扫描的使用相结合,以增加测量区域之外的运动校正能力。
在本示例实施例中,控制器40被布置成采集用于上述互相关计算的一组样本作为第一组样本,该组样本包括由FD-OCT扫描仪20沿着第一扫描线扫描成像目标30作为区域OCT扫描的至少一部分而采集的样本。
在第一扫描线是上述成像目标30上的多个平行扫描线之一的情况下,控制器40可以被布置成采集整个C扫描的复数OCT数据作为第一组样本。在第一扫描线采取上述替代形式中的一种的情况下,控制器40可以采集相应形式的第一扫描线的复数OCT数据作为第一组样本。
然后,控制器40可以基于掩模强度互相关(masked intensity cross-correlation)来计算采集的样本组之间的复数互相关。
没有归一化的掩模互相关可以表示为:
使用信号RMS归一化的掩模互相关可以表示为:
在上面的表达式中,平均值不需要归一化,因为复数信号往往具有平均值或零。
在上述的表达式中,对于MC(u,v,w)和MCN(u,v,w):
M1(x,y,z)=1对于函数f1(x,y,z)限定的区域
0其他情况
M2(x,y,z)=1对于函数f2(x,y,z)限定的区域
0其他情况
作为上述掩模互相关的替代方案,可以将区域划分为更小的子区域,例如,在函数f1或f2保持一致性的情况下(在复数OCT数据的相位不受运动影响的情况下)。否则,由于相消干涉,受随机运动相位影响的复数互相关将在最终结果中平均为零。
可以只为函数f1和f2中的一个限定子区域或者以最一般的方式为他们两个限定子区域。子区域的每个子相关(sub-correlation)可以像前面的表达式类似地计算,然后以绝对值求和。M1,i(x,y,z)=1对于复变函数f1(x,y,z)的子区域i
0其他情况
M2,j(x,y,z)=1对于复变函数f2(x,y,z)的子区域j
0其他情况
没有归一化的掩模互相关可以表示为:
使用信号RMS归一化的掩模互相关可以表示为:
相干区域被限定为其中复变函数f1(x,y,z)的相位不会受运动伪影显著影响的区域。该条件比仅形状的扭曲要严格得多,但它意味着运动应该明显小于OCT激光的中心波长。
互相关MC(u,v,w)或MCN(u,v,w)的最大值可以由控制器40找到,并且指示由函数f2限定的扫描线在由函数f1限定的参考扫描中的最可能的位置。基于从一组顺序执行的线扫描中的每个线扫描和参考扫描中采集的复数OCT数据之间的所计算的复数互相关,以这种方式确定的扫描位置可以由控制器40与关于顺序执行的线扫描的空间分布的信息一起使用,以实时移动FD-OCT扫描仪20的一个或更多个检流计(galvanometers)(“振镜(galvos)”)或其他扫描元件,从而补偿在执行线扫描期间成像目标30和FD-OCT扫描仪20的相对移动。具体地,控制器40可以使用上述信息和所确定的扫描位置来计算预期扫描位置和所确定的扫描位置之间的偏移,并且基于所计算的偏移来控制FD-OCT扫描仪20,以补偿扫描期间成像目标30和FD-OCT扫描仪20的相对移动。注意,复数互相关计算的结果可以由本示例实施例的控制器40用于不仅补偿成像目标30和FD-OCT扫描仪20在垂直于用于采集复数OCT数据25的OCT光束Lb的方向的平面内的相对移动,而且还用于补偿沿着轴的移动,OCT光束Lb在扫描期间沿着该轴传播。
在前述描述中,参考几个示例实施例描述了示例方面。因此,说明书应被视为说明性的而不是限制性的。类似地,在附图中示出的突出示例实施例的功能和优点的附图仅仅是为了示例目的而被呈现的。示例实施例的体系结构是足够灵活的和可配置的,使得它可以以除了在附图中所示的方式以外的方式被利用。
在一个示例实施例中,本文提出的示例的一些方面,诸如处理检测信号Sd以生成成像目标30的复数体积OCT数据、以及校正算法,可以作为计算机程序或软件被提供,诸如具有指令或指令序列的一个或更多个程序,该指令或指令序列被包括或存储在诸如机器可访问或机器可读介质、指令储存装置或计算机可读存储设备的制品中,机器可访问或机器可读介质、指令储存装置或计算机可读存储设备中的每一个都可以是非暂时性的。在非暂时性机器可访问介质、机器可读介质、指令储存装置、或计算机可读存储设备上的程序或指令可用于对计算机系统或其他电子设备编程。机器可读介质或计算机可读介质、指令储存装置和存储设备可以包括但不限于软盘、光盘和磁光盘或适合于存储或传输电子指令的其他类型的介质/机器可读介质/指令储存装置/存储设备。本文描述的技术不限于任何特定的软件配置。它们可能在任何计算或处理环境中得到应用。本文使用的术语“计算机可读”、“机器可访问介质”、“机器可读介质”、“指令储存装置”、和“计算机可读存储设备”应当包括能够存储、编码、或传输指令或指令序列以供机器、计算机、或计算机处理器执行并且使机器/计算机/计算机处理器执行本文描述的方法中的任一个方法的任何介质。此外,在本领域中常见的是以一种或另一种形式(例如,程序(program)、过程(procedure)、进程、应用、模块、单元、逻辑等)提及软件作为采取动作或引起结果。这种表达仅仅是陈述由处理系统执行软件使处理器执行动作以产生结果的简略方式。
OCT数据处理硬件26的一些或所有功能也可以通过准备专用集成电路、现场可编程门阵列或通过将传统部件电路的适当网络互连来实现。
计算机程序产品可以以一种或更多种存储介质、指令储存装置(多个指令储存装置)或存储设备(多个存储设备)的形式提供,该一种或更多种存储介质、指令储存装置或存储设备在其上或其中存储有可用于控制或促使计算机或计算机处理器执行本文所述的示例实施例的任何过程的指令。存储介质/指令储存装置/存储设备可以作为示例且非限制性地包括光盘、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、DRAM、VRAM、闪存、闪存卡、磁卡、光卡、纳米系统、分子存储器集成电路、RAID、远程数据存储/存档/仓储装置、和/或适合于存储指令和/或数据的任何其他类型的设备。
存储在一种或更多种计算机可读介质、指令储存装置(多个指令储存装置)、或存储设备(多个存储设备)中的任一者上的一些实现包括用于控制系统的硬件和用于使系统或微处理器能够利用本文描述的示例实施例的结果与人类用户或其他机构交互的软件。这种软件可以非限制性地包括设备驱动器、操作系统和用户应用。最终,如上所述,这种计算机可读介质或存储设备还包括用于执行本发明的示例方面的软件。
在系统的编程和/或软件中包括用于实现本文描述的过程的软件模块。在本文的一些示例实施例中,模块包括软件,但是在本文的其他示例实施例中,模块包括硬件或硬件和软件的组合。
虽然在上面描述了本发明的各种示例实施例,但是应该理解,它们通过示例而非限制的方式被呈现。对在相关领域中的技术人员将明显的是,可以在形式和细节上做出各种改变。因此,本发明不应受上述示例实施例中的任一个的限制,而应仅根据随附的权利要求及其等同物来被定义。
此外,摘要的目的是使通常专利局和公众、以及尤其是不熟悉专利或法律术语或措辞的本领域中的科学家、工程师和从业人员能够根据粗略的检查快速确定本申请的技术公开的性质和本质。摘要并不意欲以任何方式关于在本文呈现的示例实施例的范围进行限制。还应该理解的是,在权利要求中叙述的任何过程不需要以所呈现的顺序来执行。
虽然本说明书包含很多具体实施例细节,但这些不应该理解为对任何发明内容或可能要求保护的内容的范围的限制,而应该理解为是特定于本文描述的特定实施例的特征的描述。本说明书中在单独的实施例的背景下所描述的某些特征也可在单个实施例中以组合实现。相反地,也可以在多个实施例中单独地或以任何合适的子组合实现在单一实施例的背景下描述的各种特征。此外,尽管特征在上文中可被描述为作用在特定组合中并甚至起初如此要求保护,但是来自所要求保护的组合的一个或更多个特征可在一些情况下从组合中删除,且所要求保护的组合可针对子组合或子组合的变体。
在某些情形下,多任务和并行处理可能是有利的。此外,上述实施例中的各种组成部分的分离不应被理解为在所有实施例中都需要这样的分离,并且应当理解,所描述的程序组成部分和系统通常可以一起集成在单个软件产品中或者封装到多个软件产品内。
现在已经描述了一些说明性实施例和实施例,显然,前面的实施例是说明性的而不是限制性的,已经通过示例的方式呈现。特别地,尽管本文呈现的许多示例涉及装置或软件元素的特定组合,但是这些元素可以以其他方式组合以实现相同的目的。仅结合一个实施例讨论的动作、元素和特征并不意欲从实施例或其他实施例中的类似角色中被排除。

Claims (15)

1.一种傅立叶域OCT成像系统(10),包括:
FD-OCT扫描仪(20),其被布置成通过执行成像目标(30)的扫描来生成复数OCT数据(25),以采集其复数值指示在所述成像目标(30)中的相应扫描位置处的所述成像目标(30)的光学特性的样本;
控制器(40),其被布置成执行使用所采集的样本的相位信息的互相关计算,并基于所述互相关计算控制所述FD-OCT扫描仪(20),以补偿所述扫描期间所述成像目标(30)和所述FD-OCT扫描仪(20)之间的相对移动。
2.根据权利要求1所述的傅立叶域OCT成像系统(10),其中,所述控制器(40)被布置成:
通过以下操作执行所述互相关计算:
采集第一组样本,所述第一组中的样本包括由所述FD-OCT扫描仪(20)沿着所述成像目标(30)上的第一扫描线扫描所述成像目标(30)而采集的样本;
采集第二组样本,所述第二组中的样本包括由所述FD-OCT扫描仪(20)沿着所述成像目标(30)上的第二扫描线扫描所述成像目标(30)而采集的样本,其中,所述第二扫描线与所述第一扫描线至少部分地重叠;和
执行所述互相关计算,以计算包括所述第一组样本中的至少一些样本的第三组样本与包括所述第二组样本中的至少一些样本的第四组样本之间的互相关,所述第三组样本中的至少一些样本和所述第四组样本中的至少一些样本从所述成像目标(30)的公共区域采集,所述第一扫描线和所述第二扫描线在所述公共区域处重叠,所述互相关计算基于所述第三组样本中的相位信息和所述第四组样本中的相位信息,和
通过以下操作控制所述FD-OCT扫描仪(20)以补偿所述扫描期间所述成像目标(30)和所述FD-OCT扫描仪(20)之间的所述相对移动:
使用所计算的互相关来使所述第一组样本和所述第二组样本相对于彼此配准,以确定指示所述第一组样本的扫描位置和所述第二组样本的扫描位置之间的偏移的偏移指示符的值;和
使用所确定的所述偏移指示符的值来在所述扫描期间控制所述FD-OCT扫描仪(20),以补偿在所述FD-OCT扫描仪(20)采集所述第一组样本和采集所述第二组样本之间发生的所述成像目标(30)和所述FD-OCT扫描仪(20)之间的相对移动。
3.根据权利要求2所述的傅立叶域OCT成像系统(10),其中,
所述FD-OCT扫描仪(20)被布置成通过沿着所述成像目标(30)上的重叠扫描线执行所述成像目标(30)的重复线性扫描作为所述扫描来生成所述复数OCT数据,使得所采集的样本限定所述成像目标(30)的重复B扫描,并且
所述控制器(40)被布置成:
通过以下操作执行所述互相关计算:
采集所述重复B扫描的第一B扫描作为所述第一组样本;
采集所述重复B扫描的第二B扫描作为所述第二组样本;和
执行互相关计算以计算所述第一B扫描的一个或更多个A扫描与所述第二B扫描的A扫描之间的二维互相关作为所述互相关计算,其中,所述第二B扫描的A扫描包括与所述第一B扫描中的所述一个或更多个A扫描相对应地位于所述第二B扫描中的A扫描,和
通过以下操作控制所述FD-OCT扫描仪(20),以补偿所述扫描期间所述成像目标(30)和所述FD-OCT扫描仪(20)之间的相对移动:
通过使用所计算的互相关使作为所述第一组样本的所述第一B扫描和作为所述第二组样本的所述第二B扫描相对于彼此配准,以确定指示所述第一B扫描和所述第二B扫描之间的偏移的偏移值作为所述偏移指示符的值;和
通过使用所确定的偏移值来控制所述FD-OCT扫描仪(20),以补偿在所述FD-OCT扫描仪(20)采集所述第一B扫描和采集所述第二B扫描之间发生的所述成像目标(30)和所述FD-OCT扫描仪(20)之间的相对移动。
4.根据权利要求3所述的傅立叶域OCT成像系统(10),其中,所述控制器(40)被布置成:执行互相关计算以计算所述第一B扫描的预定数量的A扫描与所述第二B扫描的A扫描之间的二维互相关作为所述互相关计算,所述互相关计算基于所述第一B扫描的预定数量的A扫描中的相位信息和所述第二B扫描的A扫描中的相位信息,其中,选择所述预定数量使得所述第一B扫描的预定数量的A扫描中的相位信息的变化小于预定的变化程度。
5.根据权利要求4所述的傅立叶域OCT成像系统(10),其中,所述控制器(40)被布置成通过以下操作控制所述FD-OCT扫描仪(20),以补偿所述扫描期间所述成像目标(30)和所述FD-OCT扫描仪(20)之间的相对移动:
执行多个互相关计算,以计算所述第一B扫描的多组预定数量的A扫描中的每一组与所述第二B扫描的相应A扫描之间的相应二维互相关,所述第二B扫描的所述相应A扫描包括与所述组中的预定数量的A扫描相对应地位于所述第二B扫描中的A扫描;
组合所计算的互相关以确定指示所述第一B扫描和所述第二B扫描之间的偏移的值作为所述偏移值;和
通过使用所确定的指示所述第一B扫描和所述第二B扫描之间的所述偏移的偏移值来控制所述FD-OCT扫描仪(20),以补偿所述成像目标(30)和所述FD-OCT扫描仪(20)之间的相对移动。
6.根据权利要求2所述的傅立叶域OCT成像系统(10),其中,
所述FD-OCT扫描仪(20)被布置成通过执行所述成像目标(30)的区域OCT扫描作为所述扫描来生成所述复数OCT数据(25),以采集具有复数值的样本,所述复数值指示在三维地分布在所述成像目标(30)中的相应扫描位置处的所述成像目标(30)的光学特性,并且
所述控制器(40)被布置成通过采集一组样本作为所述第一组样本来执行所述互相关计算,所述一组样本包括由所述FD-OCT扫描仪(20)沿着所述第一扫描线扫描所述成像目标(30)作为所述区域OCT扫描的至少一部分而采集的样本,其中,所述第二扫描线与所述第一扫描线交叉。
7.根据权利要求6所述的傅立叶域OCT成像系统(10),其中,所述第一扫描线是所述成像目标(30)上的多个平行扫描线中的一个,所述FD-OCT扫描仪(20)被布置成通过沿着所述多个平行扫描线扫描所述成像目标(30)来执行所述区域OCT扫描,并且基于所述区域OCT扫描来生成OCT C扫描作为所述复数OCT数据(25)。
8.根据权利要求7所述的傅立叶域OCT成像系统(10),其中,所述控制器(40)被布置成通过采集所述C扫描的复数OCT数据作为所述第一组样本来执行所述互相关计算。
9.根据权利要求6所述的傅立叶域OCT成像系统(10),其中,所述第一扫描线在所述成像目标(30)上沿着两个维度延伸。
10.根据权利要求9所述的傅立叶域OCT成像系统(10),其中,所述第一扫描线在所述成像目标(30)上限定以下项中的一个:正方形、三角形、菱形、圆形、椭圆形、螺旋形、方形螺旋、利萨如图形、外旋轮线以及内旋轮线。
11.根据权利要求6所述的傅立叶域OCT成像系统(10),其中,所述第一扫描线和所述第二扫描线是单个扫描线的不同的相应部分,所述单个扫描线在所述成像目标(30)上沿着两个维度延伸并与其自身交叉。
12.根据权利要求11所述的傅立叶域OCT成像系统(10),其中,所述单个扫描线在所述成像目标(30)上限定以下项中的一个:利萨如图形、外旋轮线以及内旋轮线。
13.一种控制傅立叶域光学相干层析FD-OCT扫描仪(20)的计算机实现的方法,所述FD-OCT扫描仪(20)通过执行成像目标(30)的扫描来生成复数OCT数据(25),以采集其复数值指示在所述成像目标(30)中的相应扫描位置处的所述成像目标(30)的光学特性的样本,从而补偿所述扫描期间所述成像目标(30)和所述FD-OCT扫描仪(20)之间的相对移动,所述方法包括:
执行(S10)使用所采集的样本的相位信息的互相关计算;和
基于所述互相关计算控制(S20)所述FD-OCT扫描仪(20),以补偿所述扫描期间所述成像目标(30)和所述FD-OCT扫描仪(20)之间的相对移动。
14.根据权利要求13所述的计算机实现的方法,其中,
通过以下操作执行(S10)所述互相关计算:
采集(S12)第一组样本,所述第一组中的样本包括由所述FD-OCT扫描仪(20)沿着所述成像目标(30)上的第一扫描线扫描所述成像目标(30)而采集的样本;
采集(S14)第二组样本,所述第二组中的样本包括由所述FD-OCT扫描仪(20)沿着所述成像目标(30)上的第二扫描线扫描所述成像目标(30)而采集的样本,其中,所述第二扫描线与所述第一扫描线至少部分地重叠;和
执行(S16)所述互相关计算,以计算包括所述第一组样本中的至少一些样本的第三组样本与包括所述第二组样本中的至少一些样本的第四组样本之间的二维互相关,所述第三组样本中的至少一些样本和所述第四组样本中的至少一些样本从所述成像目标(30)的公共区域采集,所述第一扫描线和所述第二扫描线在所述公共区域处重叠,所述互相关计算基于所述第三组样本中的相位信息和所述第四组样本中的相位信息,并且
通过以下操作控制(S20)所述FD-OCT扫描仪(20),以补偿所述扫描期间所述成像目标(30)和所述FD-OCT扫描仪(20)之间的相对移动:
使用所计算的互相关来使所述第一组样本和所述第二组样本相对于彼此配准(S22),以确定指示所述第一组样本的扫描位置和所述第二组样本的扫描位置之间的偏移的偏移指示符的值;和
使用(S24)所确定的所述偏移指示符的值来在所述扫描期间控制所述FD-OCT扫描仪(20),以补偿在所述FD-OCT扫描仪(20)采集所述第一组样本和采集所述第二组样本之间发生的所述成像目标(30)和所述FD-OCT扫描仪(20)之间的相对移动。
15.一种存储计算机程序(145)的非暂时性计算机可读存储介质,所述计算机程序(145)包括计算机可读指令,当所述计算机可读指令由处理器(120)执行时,使得所述处理器(120)通过执行根据权利要求13或权利要求14的所述方法来控制傅立叶域光学相干层析FD-OCT扫描仪(20),以补偿扫描期间所述成像目标(30)和所述FD-OCT扫描仪(20)之间的相对移动,所述处理器(120)控制所述FD-OCT扫描仪(20)以通过执行所述成像目标(30)的扫描来生成复数OCT数据(25),从而采集其复数值指示在所述成像目标(30)中的相应扫描位置处的所述成像目标(30)的光学特性的样本。
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US9759544B2 (en) * 2014-08-08 2017-09-12 Carl Zeiss Meditec, Inc. Methods of reducing motion artifacts for optical coherence tomography angiography

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