[发明专利]一种光学相干断层多点分布式成像方法

说明书

本发明公开了一种光学相干断层多点分布式成像方法，将相干光源在测量臂和参考臂分成若干子光路干涉对，通过对参考臂进行偏移，使得每个子光路干涉对在系统成像深度范围内不同的深度区间内干涉成像，最后根据预先设定的A扫窗口位置及宽度对每个干涉对进行截断与后处理，得到每个相应测点的A扫图。相较于传统机械式扫描方法，本发明能够同步高速地采集多个兴趣点的断层图像，具有布点灵活、检测原位同步等优点，特别是对多测点同步要求高的高频动态过程监测，以及测点分布在狭窄、凹凸复杂的空间等机械式扫描难以扫描到的应用场景。另外，相较于现有的多探头系统实现多点分布式测量，本发明具有同步性高、算力功耗小、集成度高、硬件成本低的优势。

技术领域

本发明属于光学相干断层扫描(Optical Coherence Tomography，简称OCT)技术领域，更为具体地讲，涉及一种光学相干断层多点分布式成像方法。

背景技术

光学相干断层扫描技术(OCT)是生物光学和医学影像学中的一种主要成像技术。通过测量穿透组织的背向散射光，OCT能够实现对生物组织内部微观三维体积的高分辨率成像。通过OCT，组织病理可以原位和实时成像，分辨率为1-15微米，这比传统超声波精细两个数量级。这些独特的优点使得OCT被广泛应用在临床以及基础生物科学研究中。近年来，OCT也被用在工业生产当中，包括表面三维测量，透光涂层测厚，高频动态过程监测等领域。

为了获得三维体积的数据，一般采用机械扫描方式进行光学相干断层扫描。机械扫描方式需要在探头部分加装一个机械扫描装置以实现对测点的二维扫描。机械扫描方式在一些特定场合存在如下缺点：1、不能满足特定形状的扫描要求，比如在圆柱棒的径向原位测厚中，机械扫描方式难以实现360度全覆盖扫描；2、不能满足对测点同步要求高的应用场合，例如，对于高速动态振动平台的监测，频率高达100kHz，采用机械扫描方式会因为从一点到另外一点的运动延时而不能获取加工现场多点在同一个时刻的状态，这将使得机械扫描方式不适合用于观测高速动态变化的过程。

另外，机械扫描方式固有的低扫频已经成为OCT技术在扫描成像速度上进一步提升的瓶颈，目前A扫采样频率可以高达200kHz，但是B扫和C扫的频率却因为机械式扫描系统的运动性能限制只能达到1kHz(6度角度B扫)，限制了其在工业高速成像领域的应用。

随着OCT技术在科学研究和工业生产中的不断发展，通过机械扫描方式来实现空间点扫描的弊端越来越凸显。如何克服这些缺陷，提高OCT在科研生产中的实用性是亟待解决的问题。

为克服机械扫描方式的缺点，现有解决方案是采用多套OCT系统协同扫描，这样不仅价格会随着测点数目增加而成倍增加，而且很难实现测点的高度同步。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种光学相干断层多点分布式成像方法，以弥补传统机械扫描的不足，实现传统机械扫描不能实现的同步性、高速性以及采点空间分布的灵活性的基础上，进一步以节省光学器件硬件成本，实现多测点高同步性。

为实现上述发明目的，本发明光学相干断层多点分布式成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、一束相干光从光源通过光学介质传导出来，该束相干光经过第一道分光镜被分成两束子相干光，分别进入参考臂及测量臂；

(2)、进入测量臂的子相干光被进一步分光，根据测点的数目被细分到每一个测点，测量臂上第i个测点的测量臂长即第一道分光镜到测点界面的光程为s_i；

(3)、进入参考臂的子相干光也以步骤(2)同样的方式进行分光，根据测点的数目被细分到每个测点对应的反射镜面上，参考臂上第i个测点对应的参考臂长即第一道分光镜到反射镜面的光程为r_i；