CN110584603B - 一种基于相对位移分析的运动散射粒子造影成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于相对位移分析的运动散射粒子造影成像方法，所述方法包括：对待测样品中的待测位置进行t次扫描，采集扫描得到的干涉光信号；对干涉光信号进行预处理，得到待测区域的深度信息；将同一横截面的深度信息，按空间位置关系排列，即可得到待测位置的t张截面图像；对所述t张截面图像进行两两组合来计算相对位移，得到所述待测位置在不同时刻的信号位置的相对位移值；根据所述待测位置在不同时刻的信号位置的相对位移值得到所述待测位置的运动散射粒子造影图像。本发明的散射粒子与背景对比度更强，基本消除了背景信号，有效提高信噪比，有效提高成像质量。

Description

一种基于相对位移分析的运动散射粒子造影成像方法

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，更具体地说涉及一种基于相对位移分析的运动散射粒子造影成像方法。

背景技术

现有技术中对运动散射粒子的成像处理，尤其是对血流进行造影成像的方法是用OCT光学相干层析成像系统对样品进行激光扫描，对采集到的原始图像进行处理得到运动粒子的造影成像和运动范围边缘轮廓。对采集得到的样品原始图像用不同的处理方法处理出来的结果图均不相同。目前使用的处理方法是光强相减、复数相减和相位相减。这三种方法处理出来的图像都不能很好的去除背景和噪声，信噪比不高。

发明内容

本发明型要解决的技术问题是：现有技术中的运动散射粒子的成像信噪比较低，成像质量差。

本发明提供基于一种基于相对位移分析的运动散射粒子造影成像方法，高信噪比，提高成像质量。

本发明解决其技术问题的解决方案是：

一种基于相对位移分析的运动散射粒子造影成像方法，所述方法包括：

对待测样品中的待测位置进行t次扫描，采集扫描得到的干涉光信号；

对干涉光信号进行预处理，得到待测区域的深度信息；

将同一横截面的深度信息，按空间位置关系排列，即可得到待测位置的t张截面图像；

对所述t张截面图像进行两两组合来计算相对位移，得到所述待测位置在不同时刻的信号位置的相对位移值；

根据所述待测位置在不同时刻的信号位置的相对位移值得到所述待测位置的运动散射粒子造影图像。

作为上述技术方案的进一步改进，所述对待测样品中的待测位置进行扫描，采集扫描得到的干涉光信号的过程包括：

通过光学相干断层扫描系统对所述待测位置进行扫描和采集干涉光信号，所述光学相干断层扫描系统包括参考臂和样品臂。

作为上述技术方案的进一步改进，所述根据所述待测位置在不同时刻的信号位置的相对位移值得到所述待测位置的运动散射粒子造影图像的过程：

其中，S_T(Δz_n,m)为相对位移值，M(Δz_n,m)为运动散射粒子造影图像，T＝1,2,…,t-1，所述Δz_n为所述参考臂的光束和样品臂的光束的光程差，其中n＝1,2,…,j，其中j为干涉光信号中不同光程差的数量值，其中m＝1,2,…,k，k为待测样品扫描一次的列数。

作为上述技术方案的进一步改进，所述对干涉光信号进行预处理，得到待测区域的深度信息的过程包括：

对干涉光信号的波矢空间进行傅里叶变化，得到待测区域的深度信息。

本发明的有益效果是：本发明通过对用OCT光学相干断层扫描系统采集到的干涉光信号进行在同一空间位置不同时刻的相对位移计算，分别得到运动散射粒子的相对位移值与背景的相对位移值，再进行成像，散射粒子与背景对比度更强，基本消除了背景信号，有效提高信噪比。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员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设计方案和附图。

图1是本实施例的流程示意图；

图2是本实施例的运动散射粒子造影图像；

图3是待测位置的原始成像图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少连接辅件，来组成更优的连接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

实施例1，参照图1，一种基于相对位移分析的运动散射粒子造影成像方法，所述方法包括：

对待测样品中的待测位置进行t次扫描，采集扫描得到的干涉光信号；

对干涉光信号进行预处理，得到待测区域的深度信息；

将同一横截面的深度信息，按空间位置关系排列，即可得到待测位置的t张截面图像；

对所述t张截面图像进行两两组合来计算相对位移，得到所述待测位置在不同时刻的信号位置的相对位移值；

根据所述待测位置在不同时刻的信号位置的相对位移值得到所述待测位置的运动散射粒子造影图像。

进一步作为优选的实施方式，所述对待测样品中的待测位置进行扫描，采集扫描得到的干涉光信号的过程包括：

通过光学相干断层扫描系统对所述待测位置进行扫描和采集干涉光信号，所述光学相干断层扫描系统包括参考臂和样品臂。

进一步作为优选的实施方式，所述根据所述待测位置在不同时刻的信号位置的相对位移值得到所述待测位置的运动散射粒子造影图像的过程：

其中，S_T(Δz_n,m)为相对位移值，M(Δz_n,m)为运动散射粒子造影图像，T＝1,2,…,t-1，所述Δz_n为所述参考臂的光束和样品臂的光束的光程差，其中n＝1,2,…,j，其中j为干涉光信号中不同光程差的数量值，其中m＝1,2,…,k，k为待测样品扫描一次的列数。

进一步作为优选的实施方式，所述对干涉光信号进行预处理，得到待测区域的深度信息的过程包括：

对干涉光信号的波矢空间进行傅里叶变化，得到待测区域的深度信息。

本实施例的工作原理：

首先通过光学相干断层扫描(OCT)系统对待测样品中的同一待测位置进行t次重复扫描采集，采集扫描得到的干涉光信号。所述OCT系统包括参考臂和样品臂，所述参考臂提供参考光束，所述参考光束用于提供参考光程，所述样品臂用于扫描待测样品，扫描光束在待测样品的待测位置的表面和内部发生反射，反射光与所述参考光束发生干涉，产生干涉光信号。

本发明提出的方法在同一待测位置可只进行2次采集即可成像出运动散射粒子造影图像。本实施例中的t＝8，当t＝8时，成像质量好，与t＝16时的成像质量基本相同。

采集到的干涉光信号的光强为：

其中r₁、r₂分别为参考臂、样品臂的反射系数；A为激光振幅幅度；k_y为波矢空间，y＝1,2,…,a，其中a为干涉光信号中不同波长的个数，一个波长λ对应一个波矢k；Δz_n为所述参考臂的参考光束和样品臂的反射光的光程差；其中n＝1,2,…,j，其中j为干涉光信号中不同光程差的数量，Δz_n与I_n一一对应。

对待测区域进行扫描分为纵向扫描和横向扫描。

所述每次纵向扫描以列为单位，每扫描一列可以得到所述待测区域的一个横截面，其中每列中可以得到j层待测区域内部的反射层的数量，因为样品臂的扫描光束在每一层反射层发生反射，则所述反射层的数量等于所述干涉光信号中不同光程差的数量。本实施例通过CCD相机采集干涉光信号，所述反射层的数量取决于CCD相机的感光元件的个数。

所述每次横向扫描扫描以面为单位，每扫描一面包括k列。在待测区域内建立坐标系，则待测区域内的点可表示为(n,m)，其中n＝1,2,…,j，以及m＝1,2,…,k。

对k_y波矢空间进行傅里叶变换，得到不同Δz_n对应的光强信息，得到待测样品的深度信息。

其中i是虚数单位。将同一横截面的深度信息A(Δz_n)，按空间位置关系排列，即可得到待测样品的截面图像B(Δz_n,m)，扫描的次数对应所述截面图像的数量，因此得到B_s(Δz_n,m)，其中s＝1,2,…,t。

对所述t张截面图像进行两两组合来计算相对位移，得到所述待测位置在不同时刻的信号位置的截面图像B_s(Δz_n,m)从时间上进行相对位移计算，得到采集信号同一待测位置不同时刻的信号的位置相对改变值S_T(Δz_n,m)，得到t-1张相位位移图。

其中T＝1,2,…,t-1，对同一待测位置不同时间的截面图像计算相对位移计算，将高斯噪声和其它原因造成的背景相对位移值进行削减，能有效的提高运动散射粒子造影成像的信噪比。

最后对得到的同一待测位置不同时刻的t-1张相对位移图进行处理，得到该位置的运动散射粒子造影图像M(Δz_n,m)。

参考图2和图3，本发明的运动散射粒子造影成像方法，是对用OCT光学相干断层扫描系统采集到的干涉光信号进行在不同时刻的相对位移计算，进而得到运动散射粒子与不动的背景的相对位移值，再进行成像，散射粒子与背景对比度更强，基本消除了背景信号，有效提高信噪比。

以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (2)

1.一种基于相对位移分析的运动散射粒子造影成像方法，其特征在于，所述方法包括：

对待测样品中的待测位置进行t次扫描，采集扫描得到的干涉光信号；

对干涉光信号进行预处理，得到待测区域的深度信息；

将同一横截面的深度信息，按空间位置关系排列，即可得到待测位置的t张截面图像；

对所述t张截面图像进行两两组合来计算相对位移，得到所述待测位置在不同时刻的信号位置的相对位移值；

根据所述待测位置在不同时刻的信号位置的相对位移值得到所述待测位置的运动散射粒子造影图像；

所述对待测样品中的待测位置进行扫描，采集扫描得到的干涉光信号的过程包括：

通过光学相干断层扫描系统对所述待测位置进行扫描和采集干涉光信号，所述光学相干断层扫描系统包括参考臂和样品臂；

所述根据所述待测位置在不同时刻的信号位置的相对位移值得到所述待测位置的运动散射粒子造影图像的过程：

其中，S_T(Δz_n,m)为相对位移值，M(Δz_n,m)为运动散射粒子造影图像，T＝1,2,…,t-1，所述Δz_n为所述参考臂的光束和样品臂的光束的光程差，其中n＝1,2,…,j，其中j为干涉光信号中不同光程差的数量值，其中m＝1,2,…,k，k为待测样品扫描一次的列数。

2.根据权利要求1所述的一种基于相对位移分析的运动散射粒子造影成像方法，其特征在于，所述对干涉光信号进行预处理，得到待测区域的深度信息的过程包括：

对干涉光信号的波矢空间进行傅里叶变化，得到待测区域的深度信息。

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