阅读说明：本技术 一种快速成像相干光层析扫描检眼镜装置 (Quick imaging coherent optical tomography scanning ophthalmoscope device ) 是由 秦嘉 安林 于 2020-04-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种快速成像相干光层析扫描检眼镜装置,首先基于大范围扫描出发-采用快速扫描振镜和慢速扫描振镜结合,使用扫描振镜对样品进行实时地快速扫描,系统的成像速率,成像的质量与振镜的扫描直接相关,选择一种合适的振镜是提高系统性能的主要因素。本发明为面向眼部血流快速成像的相干光扫描检眼镜,不仅能够快速成出en face二维图像,还可以获取三维图像,获取的图像信息更全面,可以深入聚焦到组织深层进行成像,成像优点是：二维和三维的成像速度更高,不仅能快速获取感兴趣层的二维信息,更能获取三维空间的总体信息。(The invention discloses a quick imaging coherent optical tomography scanning ophthalmoscope device, which is based on large-range scanning, adopts a combination of a quick scanning galvanometer and a slow scanning galvanometer, uses the scanning galvanometer to quickly scan a sample in real time, has the imaging rate of a system and the imaging quality directly related to the scanning of the galvanometer, and selects a proper galvanometer as a main factor for improving the performance of the system. The invention relates to a coherent light scanning ophthalmoscope for rapid imaging of eye blood flow, which can not only rapidly generate an en face two-dimensional image, but also acquire a three-dimensional image, has more comprehensive acquired image information, can be deeply focused to a deep tissue layer for imaging, and has the advantages that: the two-dimensional and three-dimensional imaging speed is higher, and not only can two-dimensional information of a layer of interest be quickly acquired, but also total information of a three-dimensional space can be acquired.)

一种快速成像相干光层析扫描检眼镜装置

技术领域

本发明涉及OCT扫描技术与扫描检眼镜技术领域，具体涉及一种快速成像相干光层析扫描检眼镜装置。

背景技术

对比其他技术，虽然已有基于将双目立体视觉三维成像系统和眼底OCT系统集成的硬件基础，利用算法上的改进对图像进行校正，然后数据拼接实现高分辨，大范围、清晰的眼底OCT三维结构成像和血流成像，为与眼底结构和血流变化有关疾病的诊断提供有效的依据。是在B-scan(B扫描)横截面上做血流分析，该血流分析方式是目前常用的方式。传统的基于自适应的SLO系统通过基于通过聚焦位置比所述血管的区域中的至少一部分深的信号光所获得的SLO图像来识别与所述血管的血流速度有关的信息，其中SLO表示扫描激光检眼镜，传统的扫描激光检眼镜只能获取en face二维信息，不能获取三维图像信息。

发明内容

本发明的目的在于提出一种快速成像相干光层析扫描检眼镜装置，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

本发明设计的一种快速成像相干光层析扫描检眼镜装置，检眼镜装置为面向眼部血流快速成像的相干光扫描检眼镜，不仅能够快速成出en face二维图像(en face二维图像为en face-OCT，是在传统高密度“B-scan”的基础上经软件运算处理而成的所谓“C-scan”图像,可提供视网膜及脉络膜不同深度层次的平面影像。)，还可以获取三维图像，获取的图像信息更全面，可以深入聚焦到组织深层进行成像，成像优点是：二维和三维的成像速度更高，不仅能快速获取感兴趣层的二维信息，更能获取三维空间的总体信息。

本发明提供一种快速成像相干光层析扫描检眼镜装置，所述检眼镜装置包括：准直光源，分光模块，干涉系统，扫描装置，探测器和采集处理器；

其中：

所述准直光源，用于提供准直光束；

所述分光模块，将准直光束一分为二，形成第一直线光束和第二直线光束，并提供给干涉系统；同时接收由干涉系统反射回来的光束，将其提供给探测器；

所述干涉系统，用于收集第一直线光束经固定反射镜后，散射的部分光束作为参考光，及第二直线光束经过扫描装置后散射的部分光束作为样品光；

所述扫描装置，包括快速扫描振镜和慢速扫描振镜，所述第二直线光束依次经过快速扫描振镜和慢速扫描振镜到达待测样品进行扫描；

探测器，用于接收参考光和样品光干涉产生的干涉光信号，并将光信号转换为电信号；

采集处理器，用于采集所述探测器探测到的信号并通过利用图像处理算法处理图像信号获得信号中的图像信息，并且进而进行被测物的三维图像重建。

采集处理器，用于采集所述探测器探测到的信号并通过利用图像差分(把两幅图像的对应像素值相减，以削弱图像的相似部分，突出显示图像的变化部分。)和Movingaverage(移动平均)方法获得信号中的图像信息，并且进而进行被测物的三维图像重建。

进一步地，所述准直光源为激光光源，所述激光光源的中心波长为中心波长为840nm、带宽范围为±5nm，平均功率为20mW，轴向分辨率为1μm-12μm，。

进一步地，所述快速扫描振镜采用EOPC SC30-3X4-5-16KH，镜面尺寸3mm×4mm，扫描角度5度，共振振镜。

进一步地，所述慢速扫描振镜采用Cambridge Technology 6210H，671-1-FS40，电流计XY组合，孔径尺寸7mm，波长范围宽带镀膜：350nm-12μm，最大扫描角度为40度。

进一步地，所述检眼镜装置的成像范围在6×6mm-12×12mm。

进一步地，三维图像的重建的方法为Shading,Texture,Stereo,Motion,Photometric,Silhouettes,Defocus中任意一种方法。

进一步地，图像处理算法包括图像差分和移动平均平滑方法。

本发明提出了一种快速成像相干光层析扫描检眼镜装置，实现高分辨，大范围、清晰的视网膜en face成像，可以获取结构和血流特征；且一次成像就能获取整个层析面方向上的二维图像(en face图像)，通过调节参考臂和样品臂的光程差，可以实现对各个待测面进行成像，从而可观测到大视场范围内的视网膜层面的病理变化，有助于全面检测和评价视网膜。不仅能够快速成出en face二维图像，还可以获取三维图像，获取的图像信息更全面，可以深入聚焦到组织深层进行成像，成像优点是：二维和三维的成像速度更高，不仅能快速获取感兴趣层的二维信息，更能获取组织的三维总体信号。

附图说明

通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明，本公开的上述以及其他特征将更加明显，本公开附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，在附图中：

图1为一种快速成像相干光层析扫描检眼镜装置的横向血流分析示意图；

图2为传统的B-scan血流分析示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

如图1所示为一种快速成像相干光层析扫描检眼镜装置的横向血流分析示意图，图2为传统的B-scan血流分析示意图，下面结合图1和图2来阐述根据本公开的实施方式的一种快速成像相干光层析扫描检眼镜装置。

本系统的技术方案主要是基于检眼镜的硬件和算法软件改进来实现高分辨，大范围、清晰的视网膜en face成像，获取结构和血流特征，具体见图1。

本发明提供一种快速成像相干光层析扫描检眼镜装置，所述检眼镜装置包括：准直光源，分光模块，干涉系统，扫描装置，探测器和采集处理器；

其中：

所述准直光源，用于提供准直光束；

所述分光模块，将准直光束一分为二，形成第一直线光束和第二直线光束，并提供给干涉系统；同时接收由干涉系统反射回来的光束，将其提供给探测器；

所述干涉系统，用于收集第一直线光束经固定反射镜后，散射的部分光束作为参考光，及第二直线光束经过扫描装置后散射的部分光束作为样品光；

所述扫描装置，包括快速扫描振镜和慢速扫描振镜，所述第二直线光束依次经过快速扫描振镜和慢速扫描振镜到达待测样品进行扫描；

探测器，用于接收参考光和样品光干涉产生的干涉光信号，并将光信号转换为电信号；

采集处理器，用于采集所述探测器探测到的信号并通过利用图像处理算法处理图像信号获得信号中的图像信息，并且进而进行被测物的三维图像重建。

采集处理器，用于采集所述探测器探测到的信号并通过利用图像差分(把两幅图像的对应像素值相减，以削弱图像的相似部分，突出显示图像的变化部分。)和Movingaverage(移动平均)方法获得信号中的图像信息，并且进而进行被测物的三维图像重建。

对比其他技术，虽然已有基于将双目立体视觉三维成像系统和眼底OCT系统集成的硬件基础，利用算法上的改进对图像进行校正，然后数据拼接实现高分辨，大范围、清晰的眼底OCT三维结构成像和血流成像，为与眼底结构和血流变化有关疾病的诊断提供有效的依据。是在B-scan横截面上做血流分析，见图2，该血流分析方式是目前常用的方式。

设计思路如下：首先基于大范围扫描出发---采用快速扫描振镜和慢速扫描振镜结合，着重于利用快速扫描振镜首先获取线扫描，再利用另一扫描振镜快速获取二维enface图。OCT系统中使用扫描振镜对样品进行实时地快速扫描，系统的成像速率，成像的质量与振镜的扫描直接相关。而影响振镜性能的两大因素为响应时间和线性度，响应时间决定了振镜的扫描频率，线性度直接反应出控制信号和线性运动的线性关系。因此选择一种合适的振镜是提高系统性能的主要因素。因此，为了实现实时扫描，保证图像扫描精度，本申请方案中--快速扫描振镜采用EOPC SC30-3X4-5-16KH，镜面尺寸3mm×4mm，扫描角度5度，共振振镜；慢速扫描振镜采用Cambridge Technology 6210H，671-1-FS40，电流计XY组合，孔径尺寸7mm，波长范围宽带镀膜：350nm-12μm，最大扫描角度为40度；这样由于扫描频率超高，可以超快速、大范围、精准实现二维扫描中的一维扫描，继而快速实现大范围二维扫描，可以数秒钟实现整个眼底部位的成像，快速获取眼底感兴趣部位组织结构和血流信息。

其次，对准直光源的选择，也是优先基于快速扫描的需要，定位窄带宽——±5nm，窄带光源主要便于快速成像，降低眼球在沿着光轴方向上的运动对图像质量的影响。因为纵向分辨率，在中心波长确定情况下，取决于带宽，带宽越宽，纵向分辨率越大，对眼球运动越灵敏，带宽越窄，纵向分辨率越小，不易受到眼球运动的影响；因此虽然相对于而言纵向分辨率虽然变小了，但眼球、头部等运动对图像质量的影响变小，这对于采集大范围图像来说更重要。其次±5nm的带宽有利于聚焦在某感兴趣的生物组织层面进行成像，降低色散的影响。另外，从成本角度考虑，窄带激光的成本比宽带光源往往较低，这也是本申请考虑的因素。最后，从平衡纵向和横向分辨率的考虑，选择光源中心波长为所述激光光源的中心波长为中心波长为840nm、带宽范围为±5nm，平均功率为20mW，轴向分辨率＜12μm。

最后，采集处理器进行优化，使其能够利用差分算法和移动平均算法获得图像信息，并且能够进行被测样品三维图像的重建。

进一步地，图像处理算法包括图像差分和移动平均平滑方法。

其中，图像处理算法为图1中所示的方法，包括：获取原始“二维拍照”En face结构图像,进行En face结构图像的图像校准和对齐；根据图像差分算法计算血流数据；定量分析血流数据；

这样先通过硬件改进对视网膜进行快速二维扫描后，再经过差分算法和移动平均算法区分出静态组织和动态血流信息，从而最终获取血流等功能性信息，可以获取6×6mm-12×12mm的成像范围。优势就是在于可以快速、大视场范围扫描，以实现对视网膜表层、深层、脉络膜血流信息的大范围提取，获取眼底血流的宏观信息，主要是通过en face成像，横向做血流分析。

以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。