一种背景多普勒消除系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光电子技术领域，尤其涉及一种背景多普勒消除系统及方法。
【背景技术】
[0002] 许多视网膜疾病与非正常的眼部血液流量有关，例如，糖尿病引起的视网膜病变、 视网膜静脉阻塞以及与年纪有关的黄斑退化。而在青光眼病研究中，视网膜供血不足被认 为是青光眼病发生和发展的一个可能原因。因此，对视网膜血液流量进行测量对于视网膜 疾病的临床诊断、治疗和研究具有重要意义。
[0003] 光学相干层析成像技术（OpticalCoherenceTomography，0CT)是一种非侵入的 探测技术。OCT技术现已被广泛应用于生物组织的活体截面结构成像。通过测量与深度有 关的散射光，OCT可以提供高分辨，高灵敏度的组织结构。同时，OCT技术也可以探测散射光 的多普勒频移，以获得流体和样品的运动信息，因而适合用于测量视网膜内的血液流量。为 获得视网膜内的血液流量，人们发展了一系列与OCT技术相关的方法来获得血管中的实际 流速：
[0004] (1)通过OCT技术对视网膜进行三维扫描，获得视网膜中血管在空间中的走向，从 而确定出探测光的多普勒角度，再利用多普勒角度，计算出实际的流速。
[0005] (2)利用OCT技术中多束、多角度探测光扫描样品中的同一点，以便获得血管中真 实的流体速度。具体而言，OCT探测光被一个玻璃平板分成两束，这两束光会聚在流体中， 形成双光束，双角度照明方式，通过分析两束光探测到的多普勒频移，可以得到血管中的 真实流体速度。其中，方法（2)由于两路光有延迟，对于频域的OCT系统并不适用。
[0006] 另外，还可利用由偏振光分束的双光束OCT系统，测量视网膜血管中的流速和流 量，或利用一个DOVE棱镜与OCT扫描机构同步，实现了双光束在视网膜上的环形扫描。
[0007] 不论采取什么样的机械装置或系统，都需要提取生物组织（如，血管）的频移信 号，再通过相应的速度计算公式就可以计算出血流速度和血流量。
[0008] 然而，无论采用哪一种方法，在测量过程中避免不了额外引入的背景多普勒。背景 多普勒不仅包括由于轻微移动（例如，人眼的轻微晃动）而带来的低频背景多普勒，还包括 由于探测光的主光轴没有入射到扫描单元的转动轴上带来的高频背景多普勒。若对背景多 普勒数据不做处理，将会直接影响到最终的测量结果。目前，常用的消除由于轻微移动所带 来的背景多普勒数据的方法有：对获得的多普勒图像中每列轴向扫描（A-SCAN)数据进行 直方图统计，具体地说，将-Ji到平均划分为多个（例如，90个）区域进行纵向直方图 统计，并将统计个数最多的区域作为该列的背景多普勒数值，然后再用原始多普勒图减去 统计出来的背景多普勒数值。图7即为通过上述方法去背景多普勒后的多普勒图像。该方 法的好处为快速简洁，但这种方法统计出来的背景多普勒数据与真实的背景多普勒数据之 间有一定的偏差，对于大血管存在的区域容易将血管信号当做背景多普勒数据减掉，对于 统计结果中存在两个统计结果最大的情况，则更无法辨别哪一个才是真正的背景多普勒数 据。此外，通过统计去背景多普勒的方法更无法正确去除由于探测光的主光轴没有入射到 扫描单元的转动轴上带来的高频背景多普勒。进一步地，该方法没有考虑干涉信号的强度 对位相信号的影响，对于多普勒图像中的某一点，其干涉信号强度越高，相对应的位相信号 越可信，反之则越不可信。
[0009] 由于探测光的主光轴没有入射到扫描单元的转动轴上而带来的高频背景多普勒 的原理如下。如图8-A，当扫描单元为X-Y振镜时，若探测光的主光轴落入振镜的转动轴 上，随着振镜的摆动，探测光的入射方向e与探测光在透镜LL像面d上的扫描方向相互垂 直，在此情况下不会引入额外的背景多普勒。如图8-B，若探测光的主光轴未落入振镜的转 动轴上，随着振镜的摆动，探测光的入射方向e与探测光在透镜LL像面d上的扫描方向不 再垂直。假若入射光偏离振镜轴的距离为L，振镜扫描角速度为w，透镜LL焦距为f，则由此
要在纵向一条线一条线的去除，且极易找错相应的背景。而背景找错将直接影响测量的准 确性；
【发明内容】
[0010] 有鉴于此，有必要提供一种背景多普勒消除系统，其可以通过权重去背景多普勒 的方法，将干涉信号的强度值作为权重因子来参与背景多普勒的消除方法，该方法不仅能 够消除轻微移动（例如，人眼的轻微晃动）而带来的低频背景多普勒，还能消除由于探测光 的主光轴没有入射到扫描单元的转动轴上带来的高频背景多普勒，如此一来，提高了多普 勒图像的准确度，也提高了生物组织测量的准确度。
[0011] 此外，还有必要提供一种背景多普勒消除方法，其可以通过权重去背景多普勒的 方法，将干涉信号的强度值作为权重因子来参与背景多普勒的消除方法，该方法不仅能够 消除轻微移动（例如，人眼的轻微晃动）而带来的低频背景多普勒，还能消除由于探测光的 主光轴没有入射到扫描单元的转动轴上带来的高频背景多普勒，提高了多普勒图像的准确 度，也提高了生物组织测量的准确度。
[0012] -种背景多普勒消除系统，应用于光学相干层析成像仪中，其特征在于，该系统包 括：处理模块，用于对通过光学相干层析成像仪扫描得到的生物组织的原始数据（光学相 干层析成像仪的CCD读取到的数据）进行处理，以得到复数矩阵；范围确定模块，用于通 过所述复数矩阵计算出多普勒图像，并根据多普勒图像确定用于计算背景多普勒的纵向范 围；计算模块，用于根据所述背景多普勒的纵向范围，计算出背景多普勒；消除模块，用于 在多普勒图像中消除所述计算得到的背景多普勒。
[0013] -种背景多普勒消除方法，适用于光学相干层析成像仪中，该方法包括：对通过光 学相干层析成像仪扫描得到的生物组织的原始数据（光学相干层析成像仪的CCD读取到的 数据）进行处理，以得到复数矩阵；通过所述复数矩阵计算出多普勒图像，并根据多普勒图 像确定用于计算背景多普勒的纵向范围；根据所述用于计算背景多普勒的纵向范围，计算 出背景多普勒；在多普勒图像中消除所述计算得到的背景多普勒。
[0014] 本发明有益效果是，利用多普勒图像中血管上方组织的信号计算背景多普勒，避 免了将血流信号作为背景多普勒被减掉，并运用了权重的方法，使得计算出的背景多普勒 更准确，并且能够去除由于探测光的主光轴没有入射到扫描单元的转动轴上而带来的高频 背景多普勒，此外还运用横向多线权重平均的方法，将图像中的明显噪点被滤掉，使得最终 计算结果更准确。
[0015] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段， 而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够 更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
【附图说明】
[0016] 图1是本发明较佳实施例中背景多普勒消除系统的架构图。
[0017] 图2是本发明图1中背景多普勒消除系统的功能模块图。
[0018] 图3是本发明较佳实施例中背景多普勒消除方法的流程图。
[0019] 图4是本发明较佳实施例中多普勒图像。
[0020] 图5是本发明较佳实施例中背景多普勒数据。
[0021] 图6是本发明较佳实施例中消除背景多普勒后的多普勒图像。
[0022] 图7是本发明较佳实施例中采用统计的方法消除背景多普勒后的多普勒图像。
[0023] 图8是本发明较佳实施例中由于探测光的主光轴没有入射到扫描单元的转动轴 上带来的高频背景多普勒的示意图。
【具体实施方式】
[0024] 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合 附图及较佳实施例，对本发明的【具体实施方式】、结构、特征及其功效，详细说明如下。
[0025] 如图1所示，是本发明实施例中背景多普勒消除系统的架构图。所述背景多普勒 消除系统600运行在光学相干层析成像技术（OpticalCoherenceTomography，0CT)成像 仪1的计算机60中。在通过OCT成像仪1对血液流量进行测量的过程中，该背景多普勒消 除系统600用于消除背景多普勒。
[0026] 该OCT成像仪1包括，光源10、