基于光学相干层析成像技术的三维轮廓测量系统

论文摘要

光学相干层析（Optical Coherence Tomography,简称OCT）成像技术是20世纪90年代发展起来的一种新型的成像技术,它是光学、数学、电子学和计算机科学等学科交叉而成的新兴学科。OCT成像技术源自于迈克尔逊干涉原理,它充分利用宽带光源的低相干特性来层析被测物件的内部信息,实现了对被测物件的非入侵层析成像,并且有高分辨率、成像速度快、灵敏度高等优点。OCT成像技术被广泛应用于医学检测领域,在眼科中被用于眼角膜成像、眼睛虹膜、晶体状等眼部组织的检查,在牙科中偏振敏感OCT成像技术特别适合早期釉质龋及牙周病变的检测,OCT成像技术与现代医学仪器结合还被利用于检测人体部分组织的病变,另外由于OCT成像技术的高分辨率和高灵敏度等优点其应用领域不断扩大到高精度的物理检测等领域。OCT成像技术主要分为时域OCT和谱域OCT。时域OCT成像系统通过机械装置移动反光镜的位置使反光镜反射的参考光和被测物件的样件反射光处于一定的光程差内形成干涉,时域OCT的名字也由此而来,由于时域OCT系统需要机械装置的原因这极大降低了系统的成像速率和成像质量,这在一定程度上限制了时域OCT成像技术的发展,而谱域OCT成像系统则是使用衍射光栅将反光镜的参考光和被测物件的反射光的复合光按照波长不同衍射展开形成光谱,通过光探测器采集光谱信息进行一系列转换计算来实现对被测物件的内部测量,充分提高了OCT成像系统的采集速率和质量。本文首先介绍了OCT成像技术的发展历程以及国内外的研究、发展和应用状况,重点分析了OCT成像技术的理论原理、信号解调方法和直流交流干扰信号抑制手段。对时域OCT成像系统和谱域OCT成像系统进行详细的介绍,指出了两种系统的优缺点,在文中将各条光路进行分解说明并针对衍射光栅位置的确实给出理论依据,并分别从主视角和俯视角两个角度对系统结构进行分析,最后对系统的核心硬件选择及其原理进行逐一介绍,然后根据理论知识搭建一套高精度的谱域光学相干层析成像测量系统,该系统的测量深度最大值为15mm,测量的精度为5-15μm,最后利用搭建的系统对无缺陷和缺陷非生物组织样品进行成像测量,同时与较直观的数据处理系统对比实验验证理论知识的正确性和系统的实用性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 发展历程及应用状况
•     1.2.1 发展历程
•     1.2.2 国内外研究现状
•     1.2.3 应用状况
•   1.3 光学相干层析系统介绍
•     1.3.1 迈克尔逊干涉仪
•     1.3.2 时域光学相干层析成像系统
•     1.3.3 谱域光学相干层析成像系统
•     1.3.4 光学相干层析成像系统的优点
•   1.4 论文结构
• 第二章 谱域光学相干层析成像基本原理
•   2.1 低相干光干涉原理
•   2.2 谱域分析
•   2.3 信号解调
•   2.4 信号抑制
•   2.5 小结
• 第三章 光路设计与系统搭建
•   3.1 系统结构图
•   3.2 光路设计
•     3.2.1 检测光路
•     3.2.2 成像光路
•     3.2.3 衍射光栅位置确定
•   3.3 光路分析
•     3.3.1 主视角光路
•     3.3.2 俯视角光路
•   3.4 主要元器件
•   3.5 硬件搭建
•   3.6 小结
• 第四章 实验验证与分析
•   4.1 无缺陷样品
•     4.1.1 实验步骤
•     4.1.2 实验结果与分析
•   4.2 缺陷样品
•     4.2.1 实验步骤
•     4.2.2 实验结果与分析
•   4.3 小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 杨海宾

导师: 周延周,陈阳

关键词: 光学相干层析成像,时域,谱域,光路分析,高分辨率

来源: 广东工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,计算机软件及计算机应用

单位: 广东工业大学

分类号: TP391.41;O439

DOI: 10.27029/d.cnki.ggdgu.2019.000314

总页数: 66

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