【正文】 最后，感謝師姐林惠珍碩士、師兄金重星碩士，謝謝他們?cè)诶碚搶W(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)工作中給予莫大的幫助。2. 提出利用雙樹復(fù)小波算法對(duì)OCT圖像進(jìn)行去噪，發(fā)現(xiàn)雙樹復(fù)小波算法對(duì)圖像去噪有很好的效果，但是此算法去噪方式粗糙，難以滿足OCT圖像散斑噪聲消除與細(xì)節(jié)紋理等有效信號(hào)保存雙重效果的處理需要，有待進(jìn)一步改善。 泡沫(上排)和螺絲(下排)OCT圖像用雙樹復(fù)小波去噪前后的圖像 珍珠(上排)和視網(wǎng)膜(下排)OCT圖像用雙樹復(fù)小波去噪前后的圖像從處理的圖像可以看出，雙樹復(fù)小波具有很好的去噪效果，但是雙樹復(fù)小波算法去噪同時(shí)不能有效的保持邊緣，不利于后續(xù)邊緣特征提取處理。 OCT圖像處理實(shí)驗(yàn)從實(shí)驗(yàn)室獲取的泡沫、螺絲、珍珠、視網(wǎng)膜OCT圖像用雙樹復(fù)小波算法來實(shí)現(xiàn)噪聲消除。75176。15176。Kingsbury指出用兩個(gè)平行的獨(dú)立離散小波變換構(gòu)建雙樹復(fù)小波變換： ()式中實(shí)部為偶函數(shù)，虛部為奇函數(shù)，同時(shí)是的近似Hilbert變換，即。雙樹復(fù)小波（DTCWT）就是在這種背景下發(fā)展起來的。Idivergence regulartion[38]（I型散度規(guī)整化）是基于最小均方根原理，利用Csiszar Idivergence矩形對(duì)圖像進(jìn)行規(guī)整化的一種傅里葉域?yàn)V波器，這種方法可以在降低噪聲時(shí)避免圖像的模糊，使得細(xì)節(jié)信息更容易分辨，但是此方法在理論和操作上面比較復(fù)雜。其中，混合中值濾波器結(jié)合了自適應(yīng)中值濾波器優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)可以很好的保留圖像的邊緣，特別適合用于不太穩(wěn)定的信號(hào)；對(duì)稱最近鄰濾波器是在一個(gè)平滑的區(qū)域把空間對(duì)稱和最近鄰方法結(jié)合在一起的一種保存邊緣和紋路信息的方法，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是不需要確定平滑域內(nèi)邊緣位置和方向，因此可以節(jié)約運(yùn)行時(shí)間并且降低復(fù)雜性。 空間域?yàn)V波法當(dāng)OCT系統(tǒng)中的硬件發(fā)展到一定水平時(shí)，為了得到更容易分辨的圖像使OCT技術(shù)應(yīng)用到更廣泛的領(lǐng)域，優(yōu)化硬件設(shè)備變得復(fù)雜而昂貴，因此圖像處理技術(shù)成了提高OCT效率不可或缺的手段。 OCT圖像去噪的算法及實(shí)現(xiàn)在OCT技術(shù)發(fā)展的過程中，探索了很多減弱噪聲的方法。另外生物組織一定的空間頻率分布，相當(dāng)于一個(gè)帶通濾波器，光照時(shí)必然會(huì)引起光的一部分頻率丟失，使頻率變化出現(xiàn)類似散斑的起伏[30,31]。散斑是經(jīng)由不同粒子面散射的光振動(dòng)在空間相遇時(shí)發(fā)生的干涉形成的，具有無規(guī)則分布顆粒狀結(jié)構(gòu)的衍射圖樣。幾乎所有的探測(cè)器都存在這種噪聲。熱噪聲的均方電流和均方電壓由下式?jīng)Q定： ()式中，k為波爾茲曼常數(shù)，T是熱力學(xué)溫度，R是器件的電阻值，為所取得通帶寬度。它主要可分為散粒噪聲、熱噪聲和低頻噪聲三大類[29]。若掃描速度不穩(wěn)，就會(huì)引起多普勒頻移改變、信號(hào)頻帶中心頻率偏移，這樣使圖像信號(hào)受到干擾，圖像出現(xiàn)噪聲。機(jī)械掃描過程可能對(duì)圖像產(chǎn)生下列影響：①掃描器的速度較慢，致使在采集活體圖像時(shí)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)模糊；②縱向掃描速度不均勻?qū)е碌牟蓸狱c(diǎn)抖動(dòng)；③同步位置傳感器受干擾或重復(fù)性差導(dǎo)致的掃描錯(cuò)位。影響成像質(zhì)量的噪聲種類很多，主要有散斑、掃描噪聲、探測(cè)器噪聲、光源的噪聲和電路的噪聲等。此外，信號(hào)光隨光程差分布曲線在非等光程點(diǎn)，會(huì)出現(xiàn)相干信號(hào)峰，得到的OCT圖像具有明顯的邊峰效應(yīng)，造成圖像的模糊，使得很難觀察組織的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)并判斷其穿透深度，從而無法做出正確的醫(yī)學(xué)判斷。但是，光學(xué)相干層析系統(tǒng)中低相干光源引發(fā)的額外噪聲的影響，隨著入射到樣品表面的光功率的增大，系統(tǒng)的信噪比會(huì)趨于某一個(gè)極限值。對(duì)于理論分析模型，動(dòng)態(tài)范圍DR[22]為： ()由于探測(cè)器后續(xù)信號(hào)處理電路的附加噪聲較大，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍隨參考臂的反射率單調(diào)遞增。動(dòng)態(tài)范圍：可探測(cè)的動(dòng)態(tài)范圍（Dynamic Range，DR）也是表征OCT性能的一個(gè)主要參數(shù)。成像速度：OCT系統(tǒng)的成像速度主要取決于掃描裝置的縱向掃描速度，掃描速度越快，成像速度就越高。分辨率：分辨率是衡量圖像細(xì)節(jié)表現(xiàn)力的一個(gè)技術(shù)參數(shù)，它影響著生成圖像的質(zhì)量和使用性能，如果圖像掃描分辨率過低，會(huì)導(dǎo)致輸出圖像的效果非常模糊。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)當(dāng)在成像靈敏度和成像最大光功率限制之間折中考慮。探測(cè)生物組織內(nèi)部弱散射光信號(hào)的必備條件是光源具有較高的輻射能量，高的輻射功率可以帶來更寬的動(dòng)態(tài)范圍和更高的圖像獲取靈敏度。OCT系統(tǒng)的縱向分辨率[16]可表示為： ()上式中表示相干長(zhǎng)度，因此，光源的光譜帶寬直接影響OCT系統(tǒng)的縱向分辨率。因此，近紅外區(qū)的光在生物組織中的散射和吸收系數(shù)較小，使入射光盡可能進(jìn)入生物組織縱深內(nèi)部，使得干涉信號(hào)較強(qiáng)，保證系統(tǒng)具有足夠的成像深度和較大的對(duì)比度。對(duì)于大多數(shù)的OCT系統(tǒng)而言，光源的選取主要是基于以下三個(gè)方面的要求[14]：⑴光源的輻射波長(zhǎng)要求在近紅外區(qū)；⑵光源具有較短的相干長(zhǎng)度；⑶光源具有較高的輻射功率。因此外差探測(cè)與直接探測(cè)相比有更高的探測(cè)靈敏度。它是利用縱向掃描在參考光和信號(hào)光之間引入頻率差，形成中頻光拍信號(hào)而被探測(cè)器所響應(yīng)。其中倍頻分量與和頻分量的振動(dòng)周期遠(yuǎn)小于光電探測(cè)器的響應(yīng)時(shí)間，因此無法被接收到，從而可以忽略。由相干光強(qiáng)公式可知，光強(qiáng)I1和I2為定值，沒有攜帶樣品的信息，而干涉項(xiàng)攜帶了樣品的信息。由于干涉圖樣和光譜強(qiáng)度之間互為傅里葉正逆變換，在光譜儀的輸出端，將光譜強(qiáng)度進(jìn)行傅里葉逆變換就可以得到與通過低相干干涉測(cè)量法得到的相同信號(hào)。上述過程，得到了樣品深度方向（Z軸）的一維測(cè)量數(shù)據(jù)，再掃描測(cè)量平行于樣品表面（XY方向）的數(shù)據(jù)，將得到的信號(hào)經(jīng)計(jì)算機(jī)處理，便可得到樣品的立體層析圖像。在低相干光干涉測(cè)量中，寬帶光被分開沿著兩個(gè)方向傳輸，一束射往樣品，另一束則射在參考光臂反射鏡上，參考鏡的位置為已知?？偨Y(jié)了本文所做的主要工作。闡述了OCT系統(tǒng)的基本原理和外差探測(cè)技術(shù)，并對(duì)系統(tǒng)所用的光源進(jìn)行了詳細(xì)分析，最后介紹了OCT系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)參數(shù)。論文解決的主要問題是：從OCT基本原理和實(shí)際實(shí)驗(yàn)過程出發(fā)，分析影響圖像質(zhì)量的因素，主要是圖像中可能存在的各種噪聲，通過分析噪聲產(chǎn)生的原因和特征，給出去除噪聲的算法，并通過實(shí)驗(yàn)取得對(duì)圖像去噪、平滑等最佳處理效果。但是，在OCT系統(tǒng)中，光源、光學(xué)掃描振鏡等都會(huì)帶來噪聲；信號(hào)在實(shí)際采集、獲取以及傳輸?shù)倪^程中，也會(huì)受到噪聲的污染，影響了圖像的視覺觀察。因此可以提高對(duì)散斑高散射特性的噪聲對(duì)比度，很好的消除散斑噪聲。由于噪聲的類型不同，這些方法不能消除所有噪聲的干擾，盡管在一定程度上提高了圖像質(zhì)量，但還是有一定的局限性。但是，從硬件考慮的話，在一定程度上會(huì)增加整個(gè)系統(tǒng)的成本，而且也不能達(dá)到最優(yōu)效果。 OCT圖像信息處理技術(shù)的研究意義與現(xiàn)狀與傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)相比較，OCT技術(shù)具有縱深方向圖像分辨率高（1~15mm），可對(duì)生物組織無接觸、無損傷、高動(dòng)態(tài)范圍（﹥100dB）實(shí)時(shí)探測(cè)成像，且操作簡(jiǎn)單、便攜、易于與內(nèi)窺鏡結(jié)合等優(yōu)點(diǎn)，因此在眼科、皮膚科、牙科、胃腸以及心血管等生物醫(yī)療檢測(cè)領(lǐng)域中具有巨大的應(yīng)用潛力。鑒于光學(xué)相干層析成像技術(shù)的諸多優(yōu)勢(shì)及其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重要應(yīng)用，國(guó)內(nèi)也積極地開展研究。2007年，MIT的研究人員開發(fā)了一種新的激光技術(shù)用于OCT層析成像，他們對(duì)眼睛視網(wǎng)膜掃描，以生成時(shí)間小于1秒的高速掃描獲得高分辨率視網(wǎng)膜三維圖像。Chen小組[2]基于相位分離技術(shù)，成功地將多普勒光學(xué)相干層析成像應(yīng)用于鮮紅斑痣的激光治療、藥物對(duì)血流的影響、大腦血流分布，以及微流體芯片中流體動(dòng)態(tài)測(cè)量等諸多研究中。在此后的幾十年間，國(guó)際上在實(shí)驗(yàn)工作方面，已經(jīng)能獲得層析成像達(dá)微米量級(jí)的空間分辨率，而且也給出了前所未有的動(dòng)態(tài)時(shí)間分辨圖像。 doubletree plex wavelet transformation目 錄1. 緒論 1 OCT技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 1 OCT圖像信息處理技術(shù)的研究意義與現(xiàn)狀 3 本文的主要工作 42. 光學(xué)相干層析技術(shù) 6 OCT技術(shù)的基本原理 6 外差探測(cè)技術(shù) 7 OCT系統(tǒng)的光源選擇 10 OCT系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)參數(shù) 123. OCT圖像的去噪 15 OCT系統(tǒng)的噪聲分析 15 掃描噪聲 15 探測(cè)器噪聲 16 散斑噪聲 17 OCT圖像去噪的算法及實(shí)現(xiàn) 18 空間域?yàn)V波法 19 變換域?yàn)V波 20 OCT圖像處理實(shí)驗(yàn) 23結(jié)論 25致謝 26參考文獻(xiàn) 271. 緒論OCT作為一種可靠的活體組織層析成像方法，它可以對(duì)活體組織內(nèi)部微結(jié)構(gòu)產(chǎn)生高分辨率層析圖像，是繼X射線CT、MRI、超聲診斷技術(shù)之后的又一種新的醫(yī)學(xué)層析成像方法，它集半導(dǎo)體激光技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、超靈敏探測(cè)技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)于一身，能夠?qū)θ梭w、生物體進(jìn)行無傷害的活體組織檢測(cè)診斷，可獲得生物組織內(nèi)部微結(jié)構(gòu)的高分辨截面圖像。但是此算法不能有效的保護(hù)圖像的邊緣特征，需要進(jìn)一步改進(jìn)。本論文在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室OCT系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，從圖像處理的角度，結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，討論了OCT技術(shù)的基本原理和圖像處理技術(shù)，從圖像的噪聲著手，研究了減小圖像噪聲的算法。暨南大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文光學(xué)相干層析技術(shù)的圖像信息處理【摘要】光學(xué)相干層析技術(shù)(Optical Coherence Tomography，簡(jiǎn)稱OCT)是近年來繼共焦掃描顯微鏡之后發(fā)展起來的光學(xué)成像技術(shù)，它利用弱相干光干涉儀的基本原理，檢測(cè)生物組織不同深度層面對(duì)弱相干光的背向散射信號(hào)，通過掃描可得到生物組織的二維或三維圖像。小波變換在圖像去噪中具有很好的效果，隨著近幾年的發(fā)展，雙樹復(fù)小波被廣泛的應(yīng)用于圖像去噪。【關(guān)鍵詞】光學(xué)相干層析技術(shù)；圖像處理；去除噪聲；雙樹復(fù)小波變換