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基于光束数值孔径的眼科OCT设备横向分辨率检测方法及装置研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 OCT设备横向分辨率检测研究现状

1.2.1 OCT设备动态聚焦技术

1.2.2 基于分辨率板的横向分辨率检测方法

1.2.3 基于点扩散函数的横向分辫率检测方法

1.2.4 基于光束聚焦特性的横向分辨率检测方法

1.3 粒子群优化算法研究现状

1.4 课题的研究意义和主要内容

1.4.1 研究意义

1.4.2 主要内容

第二章 基于边缘拟合和动态权重粒子群优化算法的眼科OCT设备横向分辨率检测方法

2.1 引言

2.2 眼科OCT设备横向分辨率检测模型

2.2.1 眼科OCT设备横向分辨率

2.2.2 眼科OCT设备光束光强分布模型

2.3 基于边缘拟合和动态权重粒子群优化算法的眼科OCT设备横向分辨率检测方法

2.3.1 光斑边缘拟合算法

2.3.2 动态权重粒子群优化算法

2.3.3 眼科OCT设备横向分辨率检测方法实现

2.4 小结

第三章 基于虚拟仪器的眼科OCT设备横向分辨率检测装置

3.1 引言

3.2 眼科OCT设备横向分辨率检测装置设计

3.2.1 眼科OCT设备横向分辨率检测装置硬件设计

3.2.2 眼科OCT设备横向分辨率检测装置软件设计

3.3 眼科OCT设备横向分辨率检测装置实现

3.3.1 检测装置硬件实现

3.3.2 相机驱动模块实现

3.3.3 算法模块实现

3.3.4 显示模块实现

3.3.5 生成报告模块实现

3.4 小结

第四章 实验与分析

4.2 仿真实验

4.3 眼科OCT设备横向分辨率评价对比实验

4.4 基于虚拟仪器的眼科OCT设备横向分辨率检测装置实验

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者和导师简介

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摘要

光学相干层析(optical coherence tomography,OCT)成像作为一种基于迈克尔逊干涉的医学层析成像技术,广泛的应用于眼科诊断领域。目前OCT设备逐渐推广,但是与之相关的国内外计量标准却迟迟未发布。横向分辨率作为眼科OCT设备计量的主要指标,其准确程度对于评价眼科OCT设备成像质量至关重要。基于光束数值孔径的横向分辨率检测方法利用了眼科OCT设备的固有特性,具有客观性和更高的稳定性。然而,采用光束数值孔径进行横向分辨率检测易受干涉条纹和噪声的影响,导致横向分辨率检测精度难以提高。因此,研究眼科OCT设备横向分辨率检测方法,提高横向分辨率检测精度,对于质量检控和标准制定具有重要的意义。
  本文在眼科OCT设备成像原理及近轴高斯光束聚焦特性的基础上,分析了横向分辨率计算方法。为了解决干涉条纹和噪声对横向分辨率检测的影响,基于眼科OCT设备光束的空间传输特性,构建眼科OCT设备光束光强分布模型,用于描述光束传播方向上近轴光束的径向宽度;为了提高模型参数的辨识精度和辨识速度,提出了一种基于边缘拟合和动态权重粒子群优化(dynamic weight particle swarm optimization,DWPSO)算法的横向分辨率检测方法,对光束光斑边缘进行拟合,将拟合参数作为参考参数,确定DWPSO算法寻优空间,通过引入动态权重因子调整DWPSO算法粒子更新速度,利用DWPSO算法辨识光强分布模型中不同光轴位置的光束宽度,通过最小二乘算法获得眼科OCT设备光束发散角及光束数值孔径,并根据数值孔径计算得出眼科OCT设备横向分辨率;基于虚拟仪器技术,开发眼科OCT设备横向分辨率检测装置,实现眼科OCT设备光束数值孔径及横向分辨率的准确测量。
  实验研究表明,所提出的基于边缘拟合和动态权重粒子群优化算法的眼科OCT设备横向分辨率检测方法,有效地避免了干涉条纹和噪声对横向分辨率检测的影响,具有较高的横向分辨率检测精度;开发的基于虚拟仪器技术的眼科OCT设备横向分辨率检测装置,实现了对商用眼科OCT设备数值孔径及横向分辨率的准确检测。

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