[发明专利]一种相位差分分析多普勒成像方法

权利要求书

1.一种相位差分分析多普勒成像方法，特征在于包括如下步骤：

1)利用正弦相位调制复频域光学相干层析成像系统对高速运动且大幅度震动的待测样品进行成像：参考镜沿光轴方向做正弦振动，从而在干涉信号中引入正弦相位；利用二维振镜系统对样品进行横向扫描，获得二维干涉谱信号；

2)将采集到的二维干涉谱信号沿波数域进行傅里叶变换，得到随时间变换的复层析信号；

3)提取该复层析信号的相位信息，对信号相邻采集时间间隔的相位信息逐一进行差分处理，获得随时间变化的二维层析相位差；

4)用步骤3中得到的随时间变化的二维层析相位差和步骤2中得到的随时间变换的复层析信号的振幅重构形成包含相位差的二维差分层析信号；

5)对包含相位差的二维差分层析信号沿时间域进行傅里叶变换，通过相位解调得到差分频域层析信号，其中的相位即为被测生物样品随时间变化的多普勒图像。

2.根据权利要求1所述的一种相位差分分析多普勒成像方法，其特征在于：步骤1中，待测样品的的震动表示为：z₁₀(t)＝z₀+bcos(2πf₀t+θ₀)；

所述参考镜沿光轴方向做幅度为a，初始相相位为θ的正弦振动acos(2πf_ct+θ)，从而在干涉信号中引入正弦相位2kacos(2πf_ct+θ)；

其中，f_c为参考镜正弦振动的频率；b为待测样品的振动幅度；a为参考镜振动的振幅，f_o为待测样品的振动频率；θ₀为待测样品震动的初始相位；Z₀为待测样品的初始位置，Z₁₀(t)表示样品在t时刻的位置。

3.根据权利要求2所述的一种相位差分分析多普勒成像方法，其特征在于：步骤1中，二维干涉谱信号I(k,t)为：

其中，I₀(k)为干涉谱信号中的自相关项，S(k)为光源光谱密度函数，R_Sn为待测样品第n层反射面的反射率，R_R为参考镜的反射率，t表示探测光束扫描到被测样品不同横向探测点所对应的时间，2k(z₀+bcos(2πf_ot+θ₀))是待测样品第n层反射面与参考镜反射面的相位差。

4.根据权利要求3所述的一种相位差分分析多普勒成像方法，其特征在于：步骤2中，所述随时间变换的复层析信号I(z,t)表示为：

等式中第一项为直流分量，第二项为互相干项，该项反映了被测样品内部的信息；第三项是对探测器采集到的实数干涉谱信号进行傅里叶变换而产生的厄米共轭项，即共轭镜像；

其中，F_k表示沿波数k做傅里叶变换，Γ(z)为光源光谱密度函数沿波数的傅里叶变换，表示卷积，δ是狄拉克函数。

5.根据权利要求4所述的一种相位差分分析多普勒成像方法，其特征在于：步骤3中，随时间变化的二维层析相位差提取上述的二维层析信号I(z,t)中第二项中的相位，对探测器相邻采集时间间隔Δt的信号的相位逐一做差，得到相邻采集时间的相位差为：

其中，t_m为探测光束扫描到被测样品第m个横向扫描点时的信号采集时间，k₀为光源光谱的中心波长对应的中心波数；Δt表示探测器采集相邻两个信号的时间间隔，由探测器的信号采集频率决定，即w_c＝2πf_c，w_o＝2πf_o。

6.根据权利要求5所述的一种相位差分分析多普勒成像方法，其特征在于：步骤4中，包含相位差的二维差分层析信号为：

其中，

7.根据权利要求6所述的一种相位差分分析多普勒成像方法，其特征在于：步骤5中，差分频域层析信号为：