瞳面调制技术对提高眼底成像分辨率的应用研究

发布时间：2020-04-24 23:59

【摘要】：眼睛是人类重要的器官,一方面它可以从外界获取信息,另一方面它可以将人体自身的健康状态传递给外界。将自适应光学技术应用于活体人眼成像后,可以得到视网膜的高分辨率图像。进一步提高图像分辨率得到视网膜上的更多信息,对于相关疾病的预防和治疗有着重大的医学意义。光瞳滤波器对主瓣宽度的减小以及共焦显微镜的旁瓣抑制特性,为在自适应共焦检眼镜应用瞳面调制技术来提高视网膜图像分辨率提供了可能。本文针对这一方法,从反射式共焦扫描系统成像理论、瞳面调制超分辨成像理论、双光源自适应共焦检眼镜的设计、相位调制超分辨成像实验研究等多个方面开展工作,最终实现了瞳面调制技术在活体人眼视网膜成像中的应用,并在此基础上对暗场成像进行了初步的研究。本文首先以单透镜成像理论为数值仿真的基础,推导得到了反射式共焦检验镜的点扩散函数和相干传递函数,并分析了针孔尺寸对于系统三维分辨率和光能利用率的影响。然后对瞳面调制超分辨成像理论进行了研究,通过分析比较不同光瞳滤波器的超分辨性能,确定了相位滤波器的相应参数。进一步计算分析了二区相位型光瞳滤波器对于相干传递函数和点扩散函数的影响。此外,还研究了光瞳滤波器对图像质量的影响,以及高斯光束分布对于相干传递函数的影响。再根据实验需求,设计了一套基于双光源的自适应共焦检眼镜以实现成像光线和波前探测光线的相互独立,从而在校正像差的同时进行相位调制成像。在人眼安全曝光剂量的限制下,对选取的两个光源进行了分析,并计算了不同光源的主要像差,为后续校正提高了参考。提出利用液晶相位调制器实现相位光瞳滤波器功能,设计了相位调制系统并进行了误差分析。根据上述理论工作,逐步搭建了一套超分辨共焦检眼镜。以模拟人眼为成像对象,分别研究了双光源系统的像差校正功能以及针孔对成像质量的影响,再在入射光瞳和出射光瞳分别进行相位调制,分析所得图像对理论进行验证。最后以活体人眼视网膜为观察目标,首先得到了系统闭环后的高分辨率图像,进一步对入射光瞳进行相位调制,实现提高视网膜图像的分辨率的目的。最后在双光源自适应共焦检眼镜基础上,对在活体人眼成像中进行暗场成像的可行性进行了研究。首先对利用半圆形光瞳实现暗场成像的方案进行了理论计算,并进一步分析了获得全场暗场图像和微分相位对比图像的方法,最后在模拟人眼上开展了原理性验证实验研究,得到了其明场和暗场图像。
【图文】：

结构示意图,介绍人,第二性,生理结构

信界器官，能正确的信信息是是通界，对许多重要意义部分。上介绍人分介绍人部完备的[2]：能够辨别不同信息。在实际通过人眼获得多疾病都有相义。从功能上人眼的生理结人眼光学特性的照相机，各同的颜色和际生活中，眼得的。另一相应的表征上来说人眼是结构；第二性等内容。各个生理结构和不同眼睛是一方征[1]。是一二部分构都

视网膜,多层结构

是一层由视网膜感觉层和色素上皮经细胞和神经纤维[3]。它的主要作用是中枢形成视觉并在大脑中建立图像。称为黄斑（Macula），其直径约为 1-3 虽然视网膜偏薄，但是色素上皮细胞中央为黄斑中心凹，是视觉最敏锐的视网膜上视觉纤维汇集向视觉中枢传过，没有视觉细胞存在，故视野上呈讲是一个复杂的细胞网络，它具有初十层，每层均具有不同的形态特征。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP391.41;R77

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