【摘 要】
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光学相干断层扫描成像（OCT）和线扫描共聚焦多光谱成像（LSCM）都是高灵敏度、高分辨率的无损生物光学在体成像技术。OCT通过相干探测的方式对目标组织进行成像获得结构信息,LSCM则利用光吸收特性对目标表面进行共聚焦多光谱成像,因此两种成像模式呈现出了互补性。本文设计并研发了一种融合OCT和LSCM成像技术的双模态系统,并通过皮肤成像评估该成像系统的医学应用可行性,具体工作内容如下:1.设计开发了
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光学相干断层扫描成像（OCT）和线扫描共聚焦多光谱成像（LSCM）都是高灵敏度、高分辨率的无损生物光学在体成像技术。OCT通过相干探测的方式对目标组织进行成像获得结构信息,LSCM则利用光吸收特性对目标表面进行共聚焦多光谱成像,因此两种成像模式呈现出了互补性。本文设计并研发了一种融合OCT和LSCM成像技术的双模态系统,并通过皮肤成像评估该成像系统的医学应用可行性,具体工作内容如下:1.设计开发了 LSCM成像系统,并采用Zemax光学软件对系统进行仿真和优化设计,评估系统主要光学指标。LSCM系统在光谱成像中融合线扫共聚焦技术,提升光谱成像分辨率,通过线扫描代替点扫描的方式提升成像速度。随后将LSCM系统和SD-OCT系统结合,设计开发了 LSCM/SD-OCT双模态成像系统。其中,LSCM子系统是基于超连续谱激光器而设计的,视场范围约为7mm×6mm,横向分辨率为7.8μm（波长＜600nm）。SD-OCT子系统是基于中心波长为850nm的超辐射二极管光源设计的,成像深度1.7mm（空气中）,轴向和横向分辨率分别为2.8μm和24.75μm。2.基于VS2012平台完成了双模态系统的软件设计,包括时序控制、数据采集、信号处理和UI界面。信号处理包括LSCM图像重构（数据重排列和灰度处理）和SD-OCT图像重构（去直流项、波数线性化、色散补偿、傅里叶变换和灰度映射）。双模态系统的UI界面可以同步实时显示OCT信号（干涉光谱,A-scan和B-scan）和LSCM图像。3.基于LSCM/SD-OCT双模态系统进行人体皮肤成像,并设计了一种融合Canny边缘检测和Harris角点检测的多特征值配准算法,以实现双模态信息融合。该算法联合双模态图像的边缘和角点特征提取特征点,通过RANSAC算法对上述特征点进行筛选。然后将多特征值配准算法与传统Powell算法、Powell-PSO算法、NCC改进算法和Fourier-Mellin算法相比,结果表明本文设计的多特征值算法在视觉评价和客观指标都取得更优的结果。综上,本文设计了一种新颖的LSCM/SD-OCT双模态成像系统,并将该系统应用于人体皮肤成像,实验结果表明该双模态成像系统具备良好的临床应用潜力。
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