【正文】 4330． [26] 朱曉農(nóng)，毛幼馨，梁艷梅等 ． 光學(xué)相干層析系 統(tǒng)噪聲分析（一） ——理論與計(jì)算 [J]． 光子學(xué)報(bào)， 2020， 36： 452456． [27] 朱曉農(nóng)，毛幼馨，梁艷梅等 ． 光學(xué)相干層析系統(tǒng)噪聲分析（二） ——時(shí)域 OCT 和頻域 OCT[J]． 光子學(xué)報(bào)， 2020， 36： 457461． [28] M. H. Frosz, M. H. Lang. Optical coherence tomography: system design 光學(xué)相干層析技術(shù)的圖像信息處理 30 and noise analysis, Technical University of Denmark， 2020. [29] 張永林，狄紅 衛(wèi) ． 光電子技術(shù) ． 高等教育出版社， 2020， 6668． [30] Michael P, Erich G, Rainer L, et al. Speckle reduction in optical coherence tomography by frequency pounding[J]. BioPhotonics, 2020. [31] 劉新文，王惠南，錢志余 ． 小波變化對(duì) OCT 圖像的降噪處理 [J]． 光子學(xué)報(bào) ， 2020(6)： 935939． [32] M. Pircher, E. Gotzinger, R. Leitgeb et al. Speckle reduction in optical coherence tomography by frequency pounding [J], Biomed. Opt., 2020, 8(3): 565569. [33] A. E. Desjardins, B. J. Vakoc, et al. Angleresolved optical coherence tomography with sequential angular selectivity for speckle reduction [J]. Opt. 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Ozcan 等人 [37]總結(jié)分析了各種濾波器在 OCT 圖像的去噪效果及在去噪過程中的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。在實(shí)際情況中，很難準(zhǔn)確的把噪聲的種類分辨出來(lái)，因此文中在去噪過程中不考慮單一種類噪聲的去除，而是綜合的對(duì)圖像中的噪聲用數(shù)字圖像處理方法進(jìn)行去除。目前 ， 針對(duì)如何減小OCT 散斑噪聲的方法除了偏振混合法 ，空域混合法，頻域混合法 [3234]外，還有去卷積算法，小波變換法，自適應(yīng)濾波 [35]等信號(hào)處理算法，這些方法雖然能減少散斑噪聲，但同時(shí)也犧牲了圖像的分辨率。不僅大量散射 顆粒形成多次散射，使散射波前形成復(fù)雜的畸變可形成散斑； 在相干長(zhǎng)度內(nèi)不同深度截面上的散射光，由于光程差引起的相位差已經(jīng)構(gòu)成了散斑生產(chǎn)的條件，也會(huì)形成散斑。散斑噪聲使圖像 像素 振幅隨機(jī)化分布，產(chǎn)生模糊的粒狀分布結(jié)構(gòu)，使圖像的細(xì)微特征變得模糊，只能從中分辨圖像的大致輪廓。探測(cè)器表面 工藝狀態(tài)對(duì)低頻噪聲影響很大。 ⑵ 熱噪聲 熱噪聲存在于任何導(dǎo)體與半導(dǎo)體中，它是由于載流子的熱運(yùn)動(dòng)而引起電流或電壓的隨機(jī)起伏。 探測(cè)器噪聲 探測(cè)器噪聲是指光電探測(cè)器在將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的過 程中引入的噪聲。信號(hào)帶寬由掃描速度決定，帶通濾波器帶寬的選擇既要保證系統(tǒng)具有較高的分辨率，又要具有很高的靈敏度，最佳帶寬為24 cf v L?? ? ? ，為了不喪失深度方向的分辨率，既要區(qū)分深度方向上相距cL 的兩個(gè)峰， 也要使系統(tǒng)的帶寬 大于信號(hào)帶寬。 OCT 系統(tǒng)參考臂大多數(shù)采用機(jī)械掃描，也有采用壓電陶瓷完成縱向掃描的。 OCT 系統(tǒng)的噪聲分析 OCT 成像過程中，由于系統(tǒng)中存在各種噪聲干擾，使光電流的變化出現(xiàn)異常，而圖像的灰度與弱相干光對(duì)應(yīng)的電信號(hào)成比例，因此光電流的異常造成圖像清晰度變差。 光學(xué)相干層析技術(shù)的圖像信息處理 15 3. OCT 圖像 去噪 在 OCT 系統(tǒng)中由于組織的高散射性、掃描和光電檢測(cè)的非線性、光源和電路的量子干擾，系統(tǒng)中存在著多種噪聲，使得圖像失真、分辨率下降，影響了成像的清晰度。 一般情 況下，一個(gè)系統(tǒng)的信噪比近似地與入射光功率成正光學(xué)相干層析技術(shù)的圖像信息處理 14 比，與系統(tǒng)的帶寬成反 比 [23,24]。由于 Rs 最大 值是 1，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍可表示為 sR 的最大值與最小可探測(cè)量 minsR 的比值。 提高成像的對(duì)比度主要是從后續(xù)的圖像信息處理著手。 成像深度 ：在 OCT 系統(tǒng)中，我們對(duì)所要探測(cè)的樣品組織要有一定成像深度的要求，由于 OCT 技術(shù)的 領(lǐng)域主要是用于探測(cè)活體組織，例如 眼球 ，由于眼球是透明組織，選取合適的波長(zhǎng)，其成像深度可以達(dá)到 2cm， 而對(duì)于皮膚等高散射性組織，其成像深度可以達(dá)到 2~3mm[19]。 OCT 系統(tǒng) 的性能評(píng)價(jià)參數(shù) 評(píng)價(jià) OCT 系統(tǒng)性能的參數(shù)主要包括分辨率、成像深度、成像速度、 成像對(duì)比度 以及動(dòng)態(tài)范圍和信 噪比 ，下面 對(duì)幾個(gè)參數(shù)進(jìn)行逐一分析 [18]。并且功率過高的 光源會(huì)帶來(lái)額外的噪聲。除了光源的寬帶以外，光源光譜形狀以及光譜的平滑程度，也是影響 OCT 成像的至關(guān)重要的因素，它們不僅影響著系統(tǒng)的分辨率，也對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍有一定的影響，不平滑的光譜會(huì)引 起自相關(guān)函數(shù)的旁瓣，這些旁瓣不能通過帶通濾波去掉，會(huì)降低圖像的對(duì)比度 [17]。光源的時(shí)間相關(guān)性決定了 OCT 技術(shù)的縱向分辨率 ，光源的相干長(zhǎng)度反比于光源光譜帶寬，可以表示為： 光學(xué)相干層析技術(shù)的圖像信息處理 11 20c cl c t v ? ?? ? ? ??? () 其中 cl 為相干長(zhǎng)度 ， c 為光速， t? 為相干時(shí)間， t a v? ? ?? ，比例系數(shù) a 與譜型有關(guān)， ? 為光源中心波長(zhǎng)， v? 和 ?? 分別為光源的頻寬和譜寬半峰全寬（簡(jiǎn)稱 FWHM）。對(duì)于生物組織特別是對(duì) 于軟組織來(lái)說，吸收系數(shù)和散射系數(shù)隨著波長(zhǎng)的增加而減少 。 OCT 系統(tǒng)光源的選擇主要從波長(zhǎng)、帶寬、功率、 穩(wěn)定性等幾個(gè)方面考慮。它們的信號(hào)轉(zhuǎn)換功率增益為 2m a x( ) 4 rssI PGIP?? () 通常情況下 rsPP?? ， G 可高達(dá) 7810 ~10 。 OCT 系統(tǒng)采用的就是固定頻移法（光學(xué)超外差法）外差檢測(cè)方式。令入射到探測(cè)器上的信號(hào)光為 Es，參考光為 Er, sin( )s s s sE A t???? () sin( )r r r rE A t???? () 那么到探測(cè)器光敏單元上兩束光疊加時(shí)的總輻射場(chǎng) [12]： ( ) ( ) ( ) sin( ) sin( )s r s s s r r rE t E t E t A t A t? ? ? ?? ? ? ? ? ? () 根據(jù)探測(cè)器的平方律特性，探測(cè)器的響應(yīng)（電壓或 電流）與入射輻射場(chǎng)振幅的平方成正比， 22222222 2 2[ sin ( ) sin ( ) ][ sin ( ) 2 sin ( ) sin ( )sin ( ) ]1{ [ c o s( 2 2 ) c o s ( 2 2 )22c o s[ ( ) ( ) ] c o s[ ( ) ( ) ] ]h s s s s r r rs s s s r s s s sr r rsrs s s r r rs r s r s r s r s r s rI K A t A tK A t A A t tAtAAK A t A tA A t A A t? ? ? ?? ? ? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? }() 在上式中 K