基于LabVIEW的扫频OCT系统研究

发布时间：2017-05-01 18:16

  本文关键词：基于LabVIEW的扫频OCT系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：光学相干层析成像（Optical Coherence Tomography，OCT）技术诞生于上个世纪90年代，该技术基于低相干光干涉原理和外差探测技术，并与共焦显微技术相结合，是一种新发展起来的可以观察生物组织的断层成像技术。相比于传统的医学成像技术，OCT技术具有很明显的优势，具有无辐射、非侵入、成像分辨率高、成像速度快、探测灵敏度高等优点，被称为“光学活检”。所以，OCT技术在生物医学成像、工艺品检测等方面有着非常普遍的应用，发展前景良好。 扫频OCT（Swept Source OCT，，简称为SS-OCT）属于傅立叶域OCT技术，结合了快速扫频激光技术和点探测技术，具有谱域OCT技术快速成像的特点，兼备了时域OCT系统的点探测优势。目前，扫频OCT系统已成为OCT技术的研究热点之一。 本课题分析了国内外OCT技术的研究和应用的现状，对扫频OCT系统进行了较为深入的研究，主要研究内容和创新点如下： 1、综述了OCT成像系统的基本理论知识，概括了不同种类OCT系统的成像原理，发展现状和应用前景，研究了扫频OCT的一些关键技术参数、影响系统性能的主要因素以及优化的方法。 2、搭建了一套基于LabVIEW的高速三维扫频OCT系统，该系统是由扫频激光光源、成像干涉仪、样品扫描系统和数据采集系统等模块构成的。扫频激光光源的扫频速率达到了50kHz，中心波长是1310nm，波长扫描范围从1266.6到1369.2nm，平均功率为22mW。扫频OCT系统的最大成像深度可以达到5mm，实际测得系统的轴向分辨率8.9μm，横向分辨率是12.4μm，利用此套系统完成了人体皮肤组织、水果果皮、工艺品等的成像实验。 3、编写了一套基于LabVIEW的扫频OCT系统成像软件，主要包括了系统时序控制、数据采集及保存、数据处理和图象重建。系统选用模块化设计方案，基于LabVIEW的软件开发平台，在LabVIEW中调用MATLAB程序，实现了两者的混合编程。LabVIEW开发平台和MATLAB混合编程大大缩短了扫频OCT系统的软件开发周期，同时它还提高了系统的可操作性、可靠性以及稳定性，有利于系统的维护、功能扩展和升级。 4、研究了OCT系统的光谱标定方式。扫频光源能同步输出k线性时钟，系统基于k线性时钟触发模式实现采集数据，所以不需要额外的光谱标定即可得到等波数间隔分布的干涉光谱信号。这是一种基于硬件的光谱标定方式，它非常适合高速扫频OCT的实时标定。
【关键词】：生物医学成像 光学相干层析成像 扫频OCT LabVIEW 光谱标定
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH776
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 OCT 技术概述10-13
• 1.1.1 OCT 技术简介及研究意义10
• 1.1.2 OCT 成像技术与其他医学成像技术10-12
• 1.1.3 OCT 成像技术的优点12-13
• 1.2 OCT 技术的原理和分类13-15
• 1.2.1 时域 OCT 技术13
• 1.2.2 频域 OCT 技术13-15
• 1.3 OCT 技术的发展与应用15-17
• 1.3.1 OCT 技术的发展及研究现状15-16
• 1.3.2 OCT 技术的应用16-17
• 1.4 本文的主要内容和创新点17-18
• 1.4.1 本文主要研究内容17-18
• 1.4.2 本文的主要创新点18
• 1.5 本章小结18-19
• 第2章 扫频 OCT 的基本理论19-23
• 2.1 扫频 OCT 技术概论19-20
• 2.2 扫频 OCT 的关键技术参数20-22
• 2.2.1 信噪比20
• 2.2.2 灵敏度20-21
• 2.2.3 OCT 系统分辨率21-22
• 2.2.4 成像深度22
• 2.3 本章小结22-23
• 第3章 扫频 OCT 系统硬件设计23-30
• 3.1 扫频 OCT 系统总体设计23-24
• 3.2 扫频激光光源24-25
• 3.3 干涉仪25-26
• 3.4 样品扫描系统26-29
• 3.5 数据采集系统29
• 3.6 本章小结29-30
• 第4章 基于 LabVIEW 的扫频 OCT 系统软件设计30-48
• 4.1 LabVIEW 简介30-31
• 4.2 系统软件框架31-32
• 4.3 系统时序控制32-35
• 4.3.1 硬件同步时序33-34
• 4.3.2 数据采集时序34-35
• 4.4 光束扫描35-38
• 4.5 数据采集和保存38-41
• 4.6 数据处理41-45
• 4.6.1 减除直流项信号41-42
• 4.6.2 光谱整形42-44
• 4.6.3 傅里叶变换44-45
• 4.7 图像重建45-47
• 4.8 本章小结47-48
• 第5章 实验和结果分析48-58
• 5.1 系统参数测定48-51
• 5.1.1 灵敏度48
• 5.1.2 轴向分辨率48-49
• 5.1.3 横向分辨率49-50
• 5.1.4 成像深度50-51
• 5.2 成像结果与分析51-57
• 5.2.1 手指皮肤组织成像实验51-53
• 5.2.2 水果成像实验53-54
• 5.2.3 工艺品成像实验54-56
• 5.2.4 胶囊成像实验56-57
• 5.3 本章小结57-58
• 第6章 工作总结及展望58-60
• 6.1 本文工作总结58-59
• 6.2 今后工作展望59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-66
• 附录66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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中国博士学位论文全文数据库 前2条

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本文编号：339424