一种移位复用复频域光学相干层析扫描探测方法和系统.pdf

本发明涉及移位复用复频域光学相干层析扫描探测方法和系统，包括发射光路系统、接收光路系统、分光棱镜反射光路系统、以及分光棱镜透射光路系统，通过移动载物平移台，依次改变探测主点位置，针对每个探测主点位置，用压电陶瓷平移台产生相移，获取一组定步长相移干涉图，直到达到要求的探测深度，对于获得的多组定步长相移干涉图，分别进行相移去镜像和直流项处理，得到m幅与探测主点位置对应的无镜像和直流项样品层析图；分别截取每幅样品层析图中心位置横向前后各N/2个像素，得到m幅截取图像，将按探测方向排列的m幅截取图像合成为一张层析图。

权利要求书一种移位复用复频域光学相干层析扫描探测方法，其特征在于包括以下步骤：
1)改变探测主点位置，分别获取每一个探测主点位置对应的一组定步长相移干涉图，直到达到要求的探测深度；
2)对于获得的m组定步长相移干涉图，分别进行相移去镜像和直流项处理，得到m幅与探测主点位置对应的无镜像和直流项样品层析图；
3)分别截取每幅无镜像和直流项样品层析图中心位置横向前后各N/2个像素，样品层析图横向像素数N为截取参数，得到m幅截取图像，其中

式中，N为截取参数，d为有效探测范围，A为相移干涉图上干涉条纹所包含的横向像素值，步骤1中所述的相移干涉图上干涉条纹所包含的横向像素值均相等，B为无镜像和直流项样品层析图图像的横向像素值，λ0是光源的中心波长，λmin是最小波长，λmax是最大波长，n1是样品折射率；
4）将m幅截取图像按探测方向排列，相邻两幅截取图像中心位置的像素间距为合成参数M，再将相距距离为合成参数M、按探测方向排列的m幅截取图像合成为一张层析图，其中，

式中，M为合成参数，Δd为移位间隔距离，A为相移干涉图上 干涉条纹所包含的横向像素值，步骤1中所述的相移干涉图上干涉条纹所包含的横向像素值均相等，B为无镜像和直流项样品层析图图像的横向像素值，λ0是光源的中心波长，λmin是最小波长，λmax是最大波长，n2是空气折射率。
根据权利要求1所述的探测主点位置为反射镜虚像在样品臂的位置。 
根据权利要求1所述的有效探测范围为无镜像和直流项样品层析图中所取的探测主点前后深度范围，其取值小于等于最大探测深度范围。
根据权利要求3所述的最大探测深度范围Dimax的计算公式如下，

式中，A为相移干涉图上干涉条纹所包含的横向像素值，步骤1中所述的相移干涉图上干涉条纹所包含的横向像素值均相等，λ0是光源的中心波长，λmin是最小波长，λmax是最大波长，n1是样品折射率。
根据权利要求1所述的移位间隔距离Δd表示探测主点每次移动的间隔距离。 
一种移位复用复频域光学相干层析扫描探测系统，其特征在于包括以下部分：发射光路系统，接收光路系统，分光棱镜反射光路系统，即样品臂，分光棱镜透射光路系统，即参考臂；
其中，发射光路系统包括超辐射发光二极管红外光源1、扩束准直系统2、衰减装置3、以及分光棱镜4；接收光路系统包括光栅5、透镜6、图像采集器7；分光棱镜反射光路系统包括载物平移台8，用于放置样品9；分光棱镜透射光路系统包括压 电陶瓷平移台10、以及反射镜11；
通过移动载物平移台8，将探测主点位置移动移位间隔距离Δd，针对该探测主点位置，用电陶瓷平移台10产生相移，获取一组定步长相移干涉图，获取定步长相移干涉图过程为超辐射发光二极管红外光源1产生的短相干红外光，经过扩束准直系统2变为扩束平行光，通过衰减装置3进行光强的衰减，到达分光棱镜4，分光棱镜4分出透射光和反射光，反射光到达样品9并由样品9反射回反射光回到分光棱镜4，分光棱镜4分出的透射光到达反射镜11并由反射镜反射回反射光回到分光棱镜4，两反射光汇聚到光栅5上发生衍射，经过透镜6将干涉图聚焦到图像采集器7上，并由图像采集器7接收相移干涉图传入电脑存储。依照上述方法按移位间隔距离Δd依次移动到m个探测主点位置，直至达到要求的探测深度，分别得到对应每个探测主点位置的定步长相移干涉图。
根据权利要求6所述载物平移台用于实现探测主点位置的移动，所述压电陶瓷平移台用于实现相移。
根据权利要求6所述的探测主点位置为反射镜虚像在样品臂的位置。

说明书一种移位复用复频域光学相干层析扫描探测方法和系统
技术领域
本发明涉及一种光学相干成像探测的方法和系统，特别是涉及一种移位复用复频域光学相干层析扫描探测方法和系统。
背景技术
光学相干层析扫描技术又称为光学相干层析技术（Optical Coherence Tomography，简称OCT），主要利用干涉原理来实现对样品的深度信息采集。根据是否进行深度方向上的扫描，可以将其分为时域OCT和频域OCT。时域OCT是典型的OCT系统，通过改变参考臂和样品臂的光程差，探测获得不同深度的样品信息。由于时域OCT基于逐点扫描探测，每点测量都需要移动参考臂来改变参考臂和样品臂的光程差，耗费大量时间。频域OCT是在光路系统加入光栅，利用光栅的分光性能，不需要改变光程差，一次成像即可得到一定深度内的样品深度图像信息；复频域OCT探测方法是通过相移法去除镜像，可以使频域OCT最大探测范围扩大一倍。频域OCT和复频域OCT受到系统中的光栅分辨本领、图像采集器像元尺寸等因素的限制，其最大成像探测深度有限。
现有的复频域光学相干层析扫描探测技术主要包括以下两个步骤：
1. 图像采集过程：基于迈克尔逊干涉仪为核心结构的频域光学相干层析扫描系统，调整参考臂和样品臂的光程差满足干涉条件，采用平移台完成相移，并通过图像采集器记录下多幅相移干涉图。
2. 图像处理过程：对得到干涉图像进行相移去镜像处理，并对去镜像处理后的干涉图做傅里叶逆变换，可以得到所需要的样品层析信息。
现有复频域OCT探测存在的缺陷是，如果样品的深度大于复频域OCT探测系统的最大探测深度，则无法实现对整个样品深度的探测。
发明内容
本发明目的在于提供一种扩大频域OCT和复频域OCT系统最大探测深度的方法和系统，即移位复用复频域光学相干层析扫描探测方法和系统。
本发明的移位复用复频域光学相干层析扫描探测方法和系统，将反射镜虚像位置确定为探测主点位置，在以探测主点为中心的有效探测范围，获得有效探测范围内的样品深度信息；以确定的移位间隔距离进行探测主点移动，实现探测深度扩展。具体技术方案如下：
一种移位复用复频域光学相干层析扫描探测方法，其特征在于包括以下步骤：
1)改变探测主点位置，分别获取每一个探测主点位置对应的一组定步长相移干涉图，直到达到要求的探测深度；
2)对于获得的m组定步长相移干涉图，分别进行相移去镜像和直流项处理，得到m幅与探测主点位置对应的无镜像和直流项样品层析图；
3)分别截取每幅无镜像和直流项样品层析图中心位置横向前后各N/2个像素，样品层析图横向像素数N为截取参数，得到m幅截取图像，其中