作者单位
摘要
1 上海大学精密机械工程系, 上海 200444
2 近地面探测技术重点实验室, 江苏 无锡 214035
采用高精度纳米位移台作为被测振动体目标,研究基于超小自聚焦(GRIN)光纤探头的扫频光学相干层析成像(SS-OCT)测振技术。解析基于超小GRIN光纤探头的集成化SS-OCT工作性能,理论上该系统可测振动的最大峰峰值达12.5 mm,最大频率达25 kHz。搭建相应的测振实验系统,并进行微小振动的测试及分析。结果显示,设置纳米位移台振动峰峰值范围1 nm~5 μm、频率范围1~200 Hz,该集成化SS-OCT测振系统可测出频率1 Hz、峰峰值6 nm及以上的微小振动。对振幅为25 nm、频率为10Hz的单频正弦振动信号,系统的重复性实验标准偏差为0.003。结果表明,基于超小GRIN光纤探头的集成化SS-OCT系统具有测量微小振动的可行性,为进一步研究其在微小振动和位移等精确测量领域的应用提供了实验基础。
成像系统 扫频光学相干层析成像技术 超小自聚焦光纤探头 微小振动测量 低相干干涉 
光学学报
2021, 41(15): 1511002
作者单位
摘要
1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院,天津 300072
2 上海美沃精密仪器股份有限公司,上海 200237
多帧叠加平均处理是去除扫频光学相干层析系统散斑噪声、获得较为清晰结构信息的有效方法,但眼睛的震颤、漂移、微眼跳等生理特性和系统光路特性会使图像之间存在错位,导致叠加效果不佳、结构稳定性差,为此本文提出一种基于灰度分布信息和目标几何信息相结合的配准算法。该方法根据图像平均灰度分布提取包含目标信息的感兴趣区域,通过相位相关算法和基于分段拟合的灰度投影算法的双重作用校正图像的平移变换;通过拟合视网膜上边界作为特征点迭代确定最佳旋转参数,并再次重新估计平移参数,实现图像的刚性配准;最后通过轴向扫描一对一映射法以能量函数为约束条件实现图像的非刚性配准。对活体兔眼进行实验,结果表明,本文算法配准后的叠加图像边界清晰,结构信息增强,信噪比和对比度平均有效提高一倍多。本算法适用于强噪声视网膜B-Scans图像的配准,能满足多种类型OCT系统的叠加成像需要,具有较高的鲁棒性和图像配准精度。
扫频光学相干层析 视网膜图像 图像去噪 图像配准 swept-source optical coherence tomography retinal image image denoising image registration 
中国光学
2021, 14(2): 289
Author Affiliations
Abstract
1 School of Control Engineering Northeastern University at Qinhuangdao Qinhuangdao 066004, P. R. China
2 School of Computer Science and Engineering Northeastern University Shenyang 110169, P. R. China
Cerebral edema is a severe complication of acute ischemic stroke with high mortality but limited treatment. Although parameters such as brain water content and intracranial pressure may represent the global assessment of edema, optical properties can appear heterogeneously throughout the cerebral tissue relative to the site of injury. In this study, we have monitored the edema formation and progression in both permanent and transient middle cerebral artery occlusion models in rats. Edema was reflected by the decrease of optical attenuation coefficient (OAC) value in OCT system. By utilizing swept-source optical coherence tomography (SS-OCT), we found that in photochemically induced permanent focal stroke model, both the edema size and edema index, steadily developed until the end of monitor (7 h). Comparatively, when transient ischemia was introduced with endothelin-1 (ET-1), the edema was detected as early as 15 min, and began to recover after 30 min until monitor was finished (3 h). Despite the majority of the edema being recovered to some extent, the condition of a small region within the edema kept deteriorating, presumably due to the reperfusion damage which might result in serious clinical outcomes. Our study has compared the edema characteristics from two different acute ischemic stroke situations. This work not only confirms the capability of OCT to temporal and spatial monitor of edema but is also able to locate focal conditions at some areas that might highly determine the prognosis and treatment decisions.
Swept-source optical coherence tomography ischemic stroke cerebral edema optical attenuation coefficient middle cerebral artery occlusion 
Journal of Innovative Optical Health Sciences
2021, 14(1): 2140006
Gu Zheng 1,2,3Yanfeng Jiang 1,2,3Ce Shi 1,2,3Hanpei Miao 1,2,3[ ... ]Meixiao Shen 1,2,3
Author Affiliations
Abstract
1 School of Ophthalmology and Optometry Wenzhou Medical University Wenzhou, Zhejiang, P. R. China
2 Eye Hospital and School of Ophthalmology and Optometry Wenzhou Medical University Wenzhou, Zhejiang, P. R. China
3 National Clinical Research Center for Ocular Disease Wenzhou, Zhejiang, P. R. China
Accurate segmentation of choroidal thickness (CT) and vasculature is important to better analyze and understand the choroid-related ocular diseases. In this paper, we proposed and implemented a novel and practical method based on the deep learning algorithms, residual U-Net, to segment and quantify the CT and vasculature automatically. With limited training data and validation data, the residual U-Net was capable of identifying the choroidal boundaries as precise as the manual segmentation compared with an experienced operator. Then, the trained deep learning algorithms was applied to 217 images and six choroidal relevant parameters were extracted, we found high intraclass correlation coefficients (ICC) of more than 0.964 between manual and automatic segmentation methods. The automatic method also achieved great reproducibility with ICC greater than 0.913, indicating good consistency of the automatic segmentation method. Our results suggested the deep learning algorithms can accurately and efficiently segment choroid boundaries, which will be helpful to quantify the CT and vasculature.
Deep learning choroid segmentation swept-source optical coherence tomography 
Journal of Innovative Optical Health Sciences
2021, 14(1): 2140002
作者单位
摘要
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
2 珠海光库科技股份有限公司, 广东 珠海 519080
基于半导体光放大器和高速光纤法布里-珀罗滤波器,搭建了一个用于产生高速扫频激光的短环形腔。滤波器从长波到短波扫描时,关闭半导体光放大器的偏置电流,可以获得50%占空比的扫频激光。借助交织器,可以获得占空比为100%的扫频激光。再利用二级半导体光放大器,可以进一步提高扫频激光的输出功率。经测试,本扫频激光的扫描频率为500 kHz,中心波长为1550 nm,扫描范围达到67 nm,有效相干长度为6.5 mm,平均输出功率大于20 mW。
激光光学 扫频光源 光纤法布里-珀罗滤波器 环形腔 相干长度 
光学学报
2021, 41(4): 0436001
作者单位
摘要
中国电子科技集团公司第二十六研究所, 重庆 400060
扫频光源是扫频光学相干层析(SSOCT)的关键器件。高质量的扫频光源可以提高系统的成像速度、分辨率和信噪比。该文采用光纤声光可调滤光器(FAOTF)、保偏半导体光放大器(PMBOA)、光纤隔离器和光纤耦合器搭建了环形腔结构的扫频光源, 实验得到一种全光纤扫频光源,其扫频速率为100 kHz, 扫频范围为119 nm(1 550.146 2~1 619.470 0 nm), 单光谱3 dB带宽可达0.096 6 nm, 平均输出功率12 mW。该扫频光源具有扫频范围广、速度快、相干性好等优点, 在SSOCT系统中具有一定的实用价值。
扫频激光器 扫频光学相干层析 光纤声光可调滤光器 sweep laser swept source optic coherence tomography fiber acousto-optical tunable filter 
压电与声光
2020, 42(3): 293
作者单位
摘要
南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京210094
利用随机相矢量和模型,描述了光学相干层析术(OCT)结构信号的强度概率密度分布,推导出振幅差分信号的概率密度分布,从理论上确定了差分图像的动态与静态区域的阈值模型。利用一套可对人体皮肤的微血管进行扫描成像的扫频光学相干层析系统,通过阈值模型生成二值化图像,将实验室已有的基于体数据的互相关图像与二值化图像相结合。结果表明该模型有助于减小图像的散斑噪声,从而获得更清晰的结构信息。
医用光学 生物医学成像 扫频光学相干层析术 统计光学 互相关图像 信噪比 
中国激光
2020, 47(12): 1207004
作者单位
摘要
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
2 珠海光库科技股份有限公司, 广东 珠海 519080
为了制作高速扫频光源,基于光纤法布里-珀罗可调滤波器和半导体光放大器搭建了一个短环形腔。首先,通过半导体光放大器的通断电控制,实现占空比为50%的扫频激光输出。然后,利用交织器把激光分成两路再进行错位叠加,从而获得占空比为100%、扫描频率为可调滤波器振动频率两倍的扫频激光。最后,扫频激光经过二级半导体光放大器进行再放大,实现更高功率的扫频输出。所获得的扫频激光,扫描频率为245 kHz,中心波长约为1544 nm,扫描范围达到73 nm,有效相干长度为12 mm,平均输出功率大于20 mW。本文采用的设计方案对于制备高性能、低成本的高速扫频光源具有重要的实用意义。
激光光学 扫频光源 光纤法布里-珀罗滤波器 环形腔 相干长度 
光学学报
2020, 40(24): 2414001
吴彤 1,2吴超 1,2潘瑞斌 1,2张磊 1,2[ ... ]刘友文 2
作者单位
摘要
1 南京航空航天大学空间光电探测与感知工业和信息化部重点实验室, 江苏 南京 210016
2 南京航空航天大学理学院, 江苏 南京 211106
当前墨迹伪造造成的经济损失逐年增加,基于此,提出一种基于扫频光学相干层析(SSOCT)的墨迹鉴别方法。使用自主搭建的SSOCT成像系统采集墨迹样品背向反射光强随深度下降的数据,通过数据拟合获得墨迹层的衰减系数,用以区分同种颜色不同品牌墨水在白纸上书写的墨迹。实验测得百乐牌墨迹衰减系数范围为0.1333~0.1434,得力牌墨迹衰减系数范围为0.1501~0.1695,英雄牌墨迹衰减系数范围为0.1748~0.1892。重建了使用三种墨水书写的“OCT”字母的X-Y横截面图像,实现了墨迹的鉴别与区分,验证了方法的可行性。
测量 墨迹鉴别 扫频光学相干层析 衰减系数 阈值处理 
中国激光
2020, 47(11): 1104007
作者单位
摘要
1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院 光电信息技术教育部重点实验室,天津 300072
2 上海美沃精密仪器股份有限公司,上海 200237
针对现有眼轴测量仪器无法同时实现大量程眼轴测量及眼前节成像的功能,设计了眼轴和眼前节同步测量的大量程扫频光学相干层析成像系统。该系统通过设计大量程扫频光源增加成像深度,并在外部设计搭建标定光路进行k域重采样以提高大量程干涉范围内的成像质量,从而在获取高精度眼轴信息的同时对眼前节成像;针对该系统OCT图像信噪比较低的问题,文中采用基于各向异性滤波的保边去噪算法对图像中的散斑噪声进行抑制以提高图像对比度。系统分别使用等比例人眼模型和离体鱼眼进行成像实验,实验结果表明:该系统成像深度可达到69 mm,在精准测量眼轴纵向五层结构的同时完成12 mm范围内的眼前节横向扫描,眼轴长度平均测量误差0.04 mm,成像时间约为0.45 s,满足临床医学应用中实时性的要求。
扫频光学相干层析成像 眼轴测量 眼前节成像 k域重采样 图像增强 swept-source optical coherence tomography eye axis measurement anterior imaging k-domain resampling image enhancement 
红外与激光工程
2020, 49(4): 0413006

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