视频引导的手持式高速光学相干层析成像系统研究

光学相干层析成像(OCT)是一种高空间分辨率的光学成像方法,可以对生物组织进行非接触、无标记的二维截面和三维体积成像,能为临床疾病的诊断提供具有重要参考价值的影像信息。在传统的台式OCT系统中,扫描探头被固定在工作台上,探头结构较大,灵活性差,不利于深入狭小腔体内部成像或在床旁检测。本团队设计了一种视频引导的手持式高速OCT系统,其手持探头结构紧凑、体积小巧,便于抓取和深入狭小腔体内部;探头内部集成了相机成像功能,可以实时获得成像区域的视频图像,引导OCT成像。该系统的A线扫描速率可以达到200kHz。为了克服成像过程中的抖动问题,本团队提出了图像自动配准算法,该算法能显著提高图像质量。采用该系统对离体猪眼角膜和离体猪牙齿进行成像,以验证系统的性能。结果显示该系统能够高速获取高分辨的组织图像。

手持式拉曼光谱仪探头系统的杂光抑制新方法

手持式拉曼光谱仪的探头系统为光照明和光收集共光路系统,由此产生了除瑞利散射杂散光之外的由于照明激光多次反射的杂散光,成为此类探头系统必须解决的问题。根据获得的实际样机的结构数据,运用实际光线追迹的方法,通过建立合理的杂散光分析模型和理论计算,获得了杂散光聚焦大小和位置、出射方向、到达狭缝处能量大小等信息。根据对杂散光的分析,提出了在探头系统中采用黑点板遮挡杂散光的新方法,并确定了黑点板的大小和位置。光学仿真分析结果表明,此方法对激光反射杂散光的抑制水平达到10-13数量级,满足手持式拉曼光谱仪系统对杂散光的抑制要求。采用黑点板技术,还可以将到达滤光片上的入射角大于2°的约50%的激光反射光滤除。

手持式牙齿在体谱域光学相干层析成像系统研究

光学相干层析(OCT)是一种高分辨率、高灵敏度、无损伤的断层深度探测方法。搭建了一台手持式谱域光学相干层析(SDOCT)系统,对人体牙齿组织进行成像。介绍了手持式OCT探头设计。该手持式探头利用扫描振镜进行横向扫描,结构简单且十分紧凑,可以稳定地检测活体组织。利用该系统分别对离体牙齿和活体牙齿进行成像。通过实验结果可以清晰地看到活体牙齿的牙釉质、牙本质和釉质本质界面等组织,实现了高分辨率的断层成像。

一种面向融入式测量系统的手持式测量装置标定方法

融入式测量系统需要配合手持式测量装置(手持式测靶)进行工作,所以针对测靶探针尖端中心位置(测头)的标定是必不可少的过程,目前主要用最小二乘法对其进行标定,该方法容易受到微小位置误差等噪声的影响从而产生较大的标定误差,针对此问题,在最小二乘法的基础上对传统标定算法进行改进,利用正则化总体最小二乘法(Regularized Total Least Squares,RTLS)对测靶进行标定。首先经过提取和匹配得到测量装置上特征点的坐标,然后根据特征点的坐标得到固定球半径的约束方程用于建立测头中心位置的误差变量(Errors-In-Variables,EIV)模型,利用Tikhonov正则化和L曲线方法来搜索EIV模型的最优解得到最终标定结果。实验结果表明,该方法X,Y,Z方向上的定位精度重复性分别为0.042 mm,0.074 mm,0.071 mm,远低于传统方法的重复性(0.150 mm,0.126 mm,0.158 mm),从而验证了该方法相对于传统的标定方法可以更有效准确地标定手持式测量装置,并且简单快捷,提高了现场测量效率,可以应用于实际现场检测过程中。