光学相干层析成像随深度变化的色散补偿方法

光学相干层析成像随深度变化的色散补偿方法

光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography, OCT)是一种非侵入式的高分辨

率成像技术，在医学、生物学、材料科学等领域有广泛的应用。然而，OCT成像中的色散

效应会导致深度分辨率降低，影响成像质量。因此，对于OCT成像中的色散补偿技术研究

具有重要意义。

本文简要介绍几种OCT色散补偿方法，特别是基于正交多项式的色散补偿方法，重点

阐述其随深度变化的色散补偿方法。

OCT成像中色散效应的原因是由于光在不同材料介质中传播速度不同而引起的，这会

导致深度分辨率降低。因此，为了提高OCT成像的深度分辨率，必须对色散效应进行补偿。

传统的色散补偿方法主要包括物理方法和数值方法。物理方法包括改变光学系统的结

构以减小色散效应、使用光学元件进行色散补偿等。虽然这些方法可以有效减小色散效应，但是它们需要改变光学系统的结构，增加了系统的复杂度和成本。

数值方法则是基于数字信号处理技术进行色散补偿，其中包括后处理法和前处理法。

前处理法主要是通过加入折射率线性变化的模型来消除色散效应。后处理法则是在成像过

程中进行数据处理，利用信号的自相关性去除色散引起的谐波产生的影响。但是，这些方

法的精度和稳定性都受到限制。

近年来，一种基于正交多项式的新型色散补偿方法逐渐引起人们的关注。这种方法可

以快速准确地进行色散补偿，同时也可以随着成像深度的变化自适应地进行调整。

基于正交多项式的方法是一种数值方法，它基于光学相干检测信号的谐波公式，将光

路径差与光的传输速度之间的关系表示为一个正交多项式展开式。正交多项式与傅里叶变

换类似，可以将时域信号转化为频域信号，从而实现色散补偿。

在这种方法中，光学相干检测信号首先进行二次谐波波形重建，其中第一个谐波代表

检测光的中心波长，第二个谐波则代表了色散效应。然后，使用正交多项式展开式对第二

个谐波进行展开，得到每个深度处的色散系数和对应的光程延迟，利用这些参数对光路进

行补偿。

同时，随着深度的逐渐增加，正交多项式的展开级数也会随之增加。这种方法可以自

适应地调整补偿参数，从而保证了随着成像深度的变化，色散补偿的精度和稳定性都得到

了提高。

总的来说，基于正交多项式的色散补偿方法是一种快速准确、自适应调整、稳定可靠

的方法，可以实现高质量的OCT成像。虽然目前还存在着一些问题和挑战，例如处理速度

的问题、系统复杂度的问题等，但是这种方法仍然具有很大的应用前景。