光学相干断层成像的信号与图像处理的研究.doc

光学相干断层成像的信号与图像处理的研究 目 录 目 录 1 摘要 4 Abstract 5 第一章 绪论 6 1.1 研究背景及现状 6 1.1.1 研究背景 6 光学相干断层技术,又称光学相干断层技术，自1991年首次被提出以来,便迅速发展成为一种新型的断层成像诊断技术。由于它具有图像分辨率高，可以对生物组织无接触，无损伤，实时探测成像,且操作简单，便携，易与内窥镜结合等优点,因此在眼科，皮肤科，牙科，胃肠以及心血管等生物医疗检测领域中具有巨大的应用潜力。生物医学影像是辅助医生诊断疾病的重要工具之一,其最终的图像质量将真正决定该技术的实际应用价值。由于生物组织本身的特点以及技术内在的一些特点,使得图像存在对比度低。噪声等影响成像质量的问题,本文从后续数字处理的角度,研究优化成像质量的数字信号和图像处理技术以去除图像的非信息成分。 6 1.1.2 OCT技术发展现状 6 1.2 研究的目的及意义 6 由于光学相干断层技术在医学上有着广泛应用前景,而光学相干断层系统最终获得的是样品的图像信息,因此提高技术的成像质量非常重要。提高成像质量可以分为两个主要工作一是对成像系统设备的改进,比如采用宽带光源，高信噪比的光电探测设备以及线性扫描装置等,即所谓的硬件处理。其次是成像后对数字信号或数字图像的后续处理,即用软件对图像进行处理。近几年来,尽管光学相干断层技术在硬件上的研制取得了很大进展,例如专用宽带光源的研制等,但是,探测方法本身的特性以及高散射生物组织本身特性所带来的问题使其仅靠硬件的提高不能够完全改善图像的质量,同时优化硬件在一定程度上会增加整个系统的成本,而且也不能达到最优效果。在实际光学相干断层系统中,光源光电检测电路,扫描振镜等硬件会不可避免带来噪声,高散射组织本身的吸收和散射会使得图像对比度下降,因此改善图像质量,提高图像可读性即用图像处理方法对图像进行预处理成为技术研究的一个重要方向。 7 1.3 本论文的主要工作 7 完成信号的去旁瓣，图像的去噪，图像对比度等的处理算法,并希望能应用于实际的系统。 7 1.4 论文总体结构 7 第一章 绪论 介绍了OCT技术的发展现状，研究的目的及意义，以及论文的任务和总体结构。 7 第二章 光学相干断层成像原理 介绍了OCT技术的基本原理,分析采用的信号，并介绍了光源的选择。 7 第三章 光学相干断层信号去旁瓣问题 介绍和讨论了图像中旁瓣的产生原因以及现阶段存在的旁瓣去除方法,并在旁瓣产生原理的基础上尝试性的论证提出了适合OCT信号去旁瓣的方法。 7 第四章 光学相干断层图像去噪问题 首先对图像的噪声作系统介绍和总结了去噪声方法,之后提出以基于上下文模型的空间自适应小波为背景用新的闽值函数对图像进行去噪。 8 第五章 光学相干断层图像的对比度问题 介绍和讨论了图像对比度增强的方法,通过分析各种增强图像对比度方法,提出了一种在小波域依据对比度测量来进行对比度增强的方法。 8 第六章 总结和展望。 8 第二章 光学相干断层成像技术及其原理分析 9 2.1 光学相干断层成像技术（OCT） 9 2.1.1 光学相干断层成像特点 9 2.1.2 为何采用低相干光源 9 2.1.3 数字信号处理部分 9 2.2 光学相干断层成像工作原理 10 2.3 本章小结 12 第四章 OCT在冠状动脉的应用研究分析 17 4.1 光学相干断层扫描在冠脉临界病变的应用 17 4.1.1 实验背景 17 4.1.2 实验目的 17 4.1.3 实验材料与方法 17 4.1.4 结果 18 4.1.5 讨论 19 4.2 光学相干断层成像在大鼠早期急性心肌缺血中的研究 19 4.2.1 实验目的 19 4.2.2 实验材料与方法 20 4.2.3 结果 21 4.2.4 讨论 24 4.3 光学相干断层成像在临床中的应用分析 24 4.3.1 光学相干断层成像在冠状动脉上的应用优势 24 第五章 OCT图像去噪 26 5.1 OCT系统噪声分析 26 5.1.1 扫描噪声 26 5.1.2 探测器噪声 26 5.1.3 电路噪声 27 5.1.4 散斑噪声 27 5.2 OCT图像的去噪方法 27 5.2.1 小波去噪方法 27 5.2.2 小波去噪原理 28 5.2.3 程序代码 28 5.2.4 实验结果及分析 29 5.3 本章小结 29 第六章 结束语 30 6.1 总结 30 6.2 工作展望 31 参考文献 32 致谢 33 翻译 34 摘要 光学相干断层成像(OCT)是一种将光学相干技术与激光扫描共焦技术相结合起来的新的医学成像技术，它在现有成像技术中的优势在于其高分辨率(径向分