一种oct图像的校正方法
一种oct图像的校正方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于0CT图像的处理领域，具体涉及到一种0CT系统扫描单元的扫描线以 任意扫描角度扫描样品得到的0CT图像的校正方法。
【背景技术】
[0002] 光学相干层析成像技术（OpticalCoherenceTomography，0CT)是一种非侵入的 探测技术。0CT技术现已被广泛应用于生物组织的活体截面结构成像。通过测量与深度有 关的散射光，0CT可以提供高分辨，高灵敏度的组织结构。
[0003] 参考图1，图1只是示例性的表示0CT系统扫描样品时，0CT系统的扫描单元1到 样品4之间的光路图。当利用扫描单元1扫描样品4时，从0CT系统的其他装置（未图示） 出射的光线入射至扫描单元1。当扫描单元1处于其中某一振动角度时，经扫描单元1反 射，光线传播的路线与透镜2和透镜3构成的主光轴重合，即沿着 〇l〇2S，得到的被扫描样 品4的0CT断层图经计算机显示为图2中的圆弧形状。在图1中，〇1为透镜2的光心，〇2 为透镜3的光心，S点为入射光线沿〇1、〇2方向照射扫描样品4入射面的入射点，T点为与 样品4上与S点相对的另一面的点，ST之间的距离即为样品4的厚度。参考图2,图1中样 品4的S点，在图2所示的0CT断层图上显示为上圆弧的最高点S1.当扫描单元1转动到 另外的角度时，入射光线在扫描单元1到样品4之间的传播路线变为KLM或者EFU时，光线 在样品4上的入射点M对应图2所示的0CT断层图上Ml，U点对应图2所示的0CT断层图 上U1.由图1可以看出，样品4被扫描的断面MNVU是矩形状，但是经过计算机却显示成两 同心的圆弧状U1S1M1、V1T1N1，即：线段USM在0CT断层图上显示为圆弧U1SIM1，线段VTN 在0CT断层图上显示为圆弧V1T1N1 ;因此，样品4的0CT断层图不能反应其真实的断面形 状。造成样品4断面本来的形状和计算机显示的0CT断层图形状不相同的原因在于：光程 olo2S和光程KLM不同，光程olo2S和EFU也不同。图1中光程olo2S和光程KLM的差值在 图2中0CT断层图中反映为S1和U1在垂直方向的位置差；同样的，光程〇l〇2S和光程EFU 在图2中0CT断层图中反映为S1和U1在垂直方向的位置差；若光程KLM和光程EFU不同， 在图2中0CT断层图中反映为Ml和U1在垂直方向的位置差。因此，正是因为光程差造成 了样品被扫描断面的形状和在0CT图像显示的形状不相同的原因。需要说明的是，图1中 只是示例性的例举了凸透镜为两个情形，事实上，凸透镜的数量不受限至，可以是1个或者 多个，因为只要在扫描单元1和样品4之间有凸透镜，就会存在光程差，就会出现样品被扫 描断面的形状和在0CT图像显示的形状不相同的现象。
[0004] 目前用0CT系统对样品扫描时，采用单一的定标参数。也就是说，只能够对0CT系 统的扫描单元（例如X振镜或Y振镜）用单一的扫描角度扫描样品得到的0CT图像进行 校正还原。当0CT系统的扫描单元的扫描线以多角度扫描样品时，也只能准确校正扫描线 以其中的一个角度扫描得到的0CT图像，对于扫描线以其余任一扫描角度扫描样品得到的 0CT图像，由于无法准确得到与其对应的相关参数，所以无法对相应的0CT图像进行校正 还原，从而使得校正图像和真实图像会存在略微差异，无法反映被扫描样品真实断面形状。 这里所说的定标，是指求得与OCT系统扫描单元以任一扫描角度扫描样品得到的一组参数 值，包括但不限于：扫描半径、扫描范围、探测深度、扫描角度和扫描单元的中心位置。也就 是说，当扫描单元的其中一条扫描线的扫描角度一旦确定后，则与之对应的探测深度、扫描 角度和扫描单元的中心位置均能确定。在本专利申请中，扫描线的扫描角度是指扫描线扫 描方向和水平方向的夹角9，该角度通过扫描设备得知，为已知值。
【发明内容】
[0005] 本发明公布了一种0CT图像的校正方法，其目的在于解决用0CT装置的扫描单元 的扫描线以任意角度扫描样品得到的由计算机显示的0CT图像，和样品的被扫描断面的真 实形状存在的细微差异。
[0006] 本发明的技术方案是这样的：
[0007] -种0CT图像的校正方法，包括如下步骤：
[0008] 0CT系统的扫描单元扫描样品，得到0CT图像，确定出至少包括有第一扫描半径R 和第一振动角度（a1)的若干参数；
[0009] 调整所述扫描单元的扫描线角度，分别在水平方向和垂直方向扫描样品，求出长 轴2a和短轴2b，构建出椭圆公式
[0010] 定义扫描单元的扫描线在任意扫描角度9时的第二扫描半径为2c，根据椭圆公 式
，求得扫描距离c和第二振动角度（a2);
[0011] 利用所述扫描距离C和所述第二振动角度（a2)将在任意扫描角度0扫描样品 得到的0CT图像还原成被扫描样品真实的形状；
[0012] 其中，0为扫描单元的扫描线和水平方向构成的角度，为已知值。
[0013] 进一步地，所述若干参数还包括0CT图像顶端宽度w，根据公式w= R*sin((a1)/2)*2 求得。
[0014] 进一步地，所述R=H1+H3 ;其中，H1为所述0CT图像顶端到被扫描样品处于第一 位置时的距离，H3为所述第一位置到所述扫描单元的中心位置〇的距离。
[0015] 进一步地，所述HI=hl*ratio_h;其中，hi为所述0CT图像顶端到所述第一位置 的像素距离；ratio_h为实际距离和像素的比例关系，ratio_h=dist/(h2_hl) ;dist为所 述样品由所述第一位置沿着扫描单元的位置〇移动到第二位置的距离，h2为所述OCT图像 顶端到所述第二位置的像素距离；hi和h2通过对所述0CT图像进行边界检测得到；所述 0CT图像的横向像素数定义为W，纵向像素数定义为H。
[0016] 进一步地，（a1)/2 =arctan((up_w-low_w)/2/dist)，H3 = 2*tan(a/2)/up_ w；
[0017] 其中，up_w为所述样品处于所述第一位置时，所述扫描单元扫描所述样品的范围； low_w为所述样品处于所述第二位置时，所述扫描单元扫描所述样品的范围。
[0018] 进一步地，所述第二振动角度（a2)根据公式R*sin((a1)/2)= 2c*sin((a2)/2)求得。
[0019] 进一步地，所述样品分别处于所述第一位置和所述第二位置时，所述扫描单元扫 描所述样品，得到第一OCT图像和第二OCT图像；所述第一OCT图像和所述第二OCT图像的 横向像素数为所述W，纵向像素数为所述H。
[0020] 进一步地，所述若干参数还包括扫描单元的探测深度h，h=ratio_h*H。
[0021] 进一步地，所述样品设置在一夹具上，通过移动夹具实现所述样品由所述第一位 置移动到所述第二位置。
[0022] 进一步地，所述up_w和所述low_w的值通过距离测量装置读出；所述距离测量装 置暴露在所述0CT图像中。
[0023] 进一步地，所述样品为条块状玻璃片。
[0024] 进一步地，所述扫描单元为X-Y振镜。
[0025] 本发明的有益技术效果：先通过将样品由第一位置移动到第二位置，求出振镜的 第一扫描半径R、第一振动角度a1和样品的0CT图像顶端的扫描范围w;接着利用扫描单 元的扫描线分别在水平方向和垂直方向分两次扫描样品，从得到的0CT断层图中求出长轴 2a和短轴2b，构建出椭圆公式，
；当扫描线以任意扫描角度0扫描样品时，根据 椭圆公式
，求出第二扫描半径2c和振镜的第二振动角（a2); 最后，根据求出的第二扫描半径2c的像素值和第二振动角（a2 )，将以任意扫描角度0扫 描样品得到的0CT图像校正，还原被扫描样品本来的图像形状。因此，本方法能对0CT装置 的扫描单元的扫描线以任意扫描角度0扫描样品得到的0CT图像校正还原，克服了现有技 术中只能够对0CT系统的扫描单元（例如X振镜或Y振镜）以单一的扫描角度扫描样品得 到的0CT图像进行校正还原的缺陷。
【附图说明】
[0026] 图1为0CT系统扫描样品时，扫描单元1到被扫描样品4之间的光路示意图；
[0027] 图2为计算机系统显示的被扫描样品4的0CT断层图，该图不能反映被扫描样品 4的真实断面形状。
[0028] 图3为本发明的流程图；
[0029] 图4为扫描单元的真实扫描区域并延伸至扫描单元位置的示意图；
[0030]图5为被扫描的板状样品处于第一位置时，扫描单元扫描样品的实际扫描位置 图；
[0031] 图6为0CT系统的计算机显示的被扫描的板状样品处于第一位置时的第一 0CT图 像；
[0032] 图7为被扫描的板状样品处于第二位置时，扫描单元扫描样品的实际扫描位置 图；
[0033] 图8为0CT系统的计算机显示的被扫描的板状样品处于第二位置时的第二0CT图 像；
[0034] 图9为被扫描的板状样品分别处于第一位置和第二位置时，将0CT系统扫描被扫 描的板状样品得到的0CT图构建的数学模型；
[0035] 图10为将0CT图像扫描校正回正常的扫描范围所得到的0CT图像；
[0036] 图11为OCT系统的扫描单元以任一扫描范围和扫描角度扫描得到的椭圆轨迹。
【具体实施方式】
[0037] 为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结 合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用 以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0038] 参考图3,图3为本发明所示的流程图，包括如下步骤：
[0039] S101 :0CT系统的扫描单元扫描样品，得到0CT断层图，确定出至少包括第一扫描 半径R和第一振动角度（a1)的若干参数；
[0040] S102 :调整所述扫描单元的扫描线角度，分别在水平方向和垂直方向扫描样品，求 出长轴2a和短轴2b，构建出椭圆公式
[0041] S103 :定义扫描单元的扫描线在任意扫描角度0时的第二扫描半径为2c，根据椭 圆公式
> 求得扫描距离c和第二振动角度（a2);
[0042] S104 :利用所述扫描距离c和所述第二振动角度（a2)将在以任意扫描角度0扫 描样品得到的0CT图像还原成被扫描样品真实的形状。
[0043] 下面对这4个步骤展开具体分析。
[0044] 对于步骤S101，确定若干参数的具体过程如下：
[0045] 第一步，将被扫描的样品（未图示）设置在0CT系统的扫描范围内，也就是置于 0CT系统的扫描单元的扫描范围内。在0CT系统处于工作状态下，让样品处于如图5所示 的第一位置，扫描单元扫描样品，得到如图6所示的计算机显示的呈两同心圆弧的第一 0CT 图像。但是，第一 0CT图像并不能反映样品被扫描断面的本来形状，具体原因见【背景技术】的 相关解释。当样品经过移动，由图5所示的第一位置移动到图7所述的第二位置时，记录其 移动距离dist。样品在第二位置时，扫描单元扫描样品，得到如图8所示的计算机显示的第 二0CT图像，同样的，第二0CT图像也不能反映样品本来的形状，也显示为两条同心的圆弧 形状。接着用距离测量装置测出样品在图5所示的第一位置时被扫描单元扫描的范围，标 注为up_w;测出样品在图7所示的第二位置时被扫描单元扫描的范围，标注为low_w。
[0046] 第二步，参考图6和图8,定义图6中的第一OCT图像的横向像素数为W，纵向像 素数为H;同样的，图8中的第二0CT图像的横向像素数也定义为W，纵向像素数也定义为 H。此处所述的横向像素数，即扫描线数。通过图像处理办法，进行边界检测，分别求出图6 中显示的样品在第一位置时经扫描得到的0CT断层图的圆弧层中心位置到第一 0CT图像的 高度为hi(见图9)，图8显示的样品在第二位置时经扫描得到的0CT断层图的圆弧层中心 位置距离第二0CT图像的高度为h2(见图9)。需要说明的是，hi和h2的单位为像素。当 样品在第二位置时，扫描得到的第二0CT断层图中的圆弧层到第二0CT断层图顶端的位置， 和样品在第一位置时，扫描得到的第一 0CT断层图中的圆弧层到第一 0CT断层图顶端的位 置相比，有所下移。也就是说，随着样品的下移，样品的0CT图相对其0CT图像顶端下移了。 由于样品由第一位置移动到第二位置的距离为dist，其像素距离差为（h2-hl)，据此可以 求出毫米和像素的比例关系ratio_h=dist/(h2 -hi)。
[0047] 第三步，构建数学模型，求出OCT图像顶端的扫描范围w。参考图9,由于已经求出 ratio_h的值为dist/ (h2 -hi)，则AB线段对应的实际毫米数HI=ratio_h*hl可以求出， 0CT系统的探测深度h=AD=ratio_h*H可以求出。其中，H为0CT图像的纵向像素数，这 里的0CT图像既可以是第一 0CT图像，也可以是第二0CT图像。因为第一 0CT图像和第二 0CT图像均是由同一个0CT系统扫描样品得到的，横向像素数和纵向像素数均不会发生改 变，即：横向像素数均为W，纵向像素数均为H(见图6和图8)。
[0048] 请继续参考图9,根据几何知识，定义扫描单元以扇形扫描区域扫描样品时的第一 振动角度为a1，可以求出（a1)/2 =arctan((up_w-low_w)/2/dist)，从而得到第一振动 角度为al。参考图9,又由于tan((al)/2) =up_w/2/B0,所以，可以计算出B0的线段长 度H3,S卩BO=up_w/2/tan((a1)/2);扫描单元第一扫描半径R=AB+B0 =H1+H3,即可求 出扫描单元的扫描半径R的毫米数。根据公式R/ratio_h，求得到扫描单元像素级别的扫描 半径。最后，用w=R*sin((a1)/2)*2求得0CT图像顶端的扫描范围w。需要说明的是，在 图9中，〇代表扫描单元的位置，A点表示扫描单元所做的扇形扫描区域的最高点，AD表示 0CT系统的探测深度H。
[0049] 在本发明中，被扫描样品由第一位置移动到第二位置，是通过夹具的移动来实现 的。也就是说，被扫描样品装夹在夹具上，通过夹具的移动来带动被扫描样品由第一位置移 动到第二位置。需要说明的是，样品在处于第一位置和第二位置时，均需要位于0CT系统的 扫描范围内。被扫描样品在图5所示的第一位置时，被扫描单元扫描的范围标记为up_w，通 过距离测量装置测出；样品在图7所示的第二位置时，被扫描单元扫描的范围标记为low_ w，也是通过距离测量装置测出。由于up_w、low_w均是由距离测量装置测量得到，因此距离 测量装置需要暴露在0CT图像中。
[0050] 作为其中的一个实施例，距离测量装置优先选择为卡尺；当然，up_w、low_w也可 以通过OCT系统中的距离测量软件求出。
[0051] 综上所述，在0CT图像的横向像素数W，纵向像素数H为已知情况下，通过图像的 处理办法，对0CT图像进行边界检测，记录被扫描的样品在第一 0CT图中得到像素距离为 hl，经过移动后样品在第二0CT图中的像素距离为h2 ;记录样品由第一位置移动到第二位 置时的位移dist,利用公式disV(h2 -hi)，求得ratio_h，S卩毫米和像素的比值；在求出 ratio_h后，最后求出扫描单元的第一扫描半径R、扫描范围w和探测深度h参数，完成定标 过 程；在第一扫描半径R求出后，通过乘以ratio_h的倒数，得到扫描单元的第一扫描半径 R的像素距离。
[0052] 在完成上述参数定标后，将0CT图像扫描校正回如图10所示的正常的范围。在 完成步骤S101后，执行步骤S102。
[0053] 在步骤S102中，调整扫描单元的扫描线的扫描角度，即分别取水平方向（0度）和 垂直方向（90度方向），再次用步骤S101的方法重新确定扫描单元在水平方向一组数据： 扫描范围w'，扫描半径R'和探测深度h';在垂直方向取得的另一组数据：扫描范围w"，扫 描半径R"和探测深度h"。可以发现，除R'、R"、R不同外，三组扫描范围值：w'、w"和w相 同；三组探测深度值：h'、h"和h相同。也就是说，扫描单元的扫描线的第一扫描半径R和 扫描角度0的变化并不会影响扫描单元扫描样品的扫描范围w和探测深度h的变化。
[0054] 另外，在步骤S102中，扫描单元的扫描线的扫描方向与水平方向的构成的角度为 0°，与垂直方向构成的角度为90° ;当角度为0°时，扫描线扫描半径R= 2a，其中2a为 长轴；当9为90°时，扫描线扫描半径R= 2b，其中2b为短轴。由此，可以构建出椭圆方
[0055] 在完成步骤S102后，进入步骤S103,求出扫描单元的扫描线的任一第二扫描半径 2c和扫描角度0的数学关系。
[0056] 假定扫描线在任意角度0的扫描距离为c，扫描单元的振动角度为第二振动角 a2,第二扫描半径为2c。在这些参数中，0为扫描单元的扫描线的扫描方向与水平方向 的夹角，可以通过扫描单元得知，为已知值，其余参数为未知值。参考图11，利用椭圆公式：
可以得到
，由于a和b在步骤S102的时候已经求 出，0为已知值，因此可以通过解方程得到扫描距离c值，进而求得第二扫描半径2c的值。
[0057] 参考图4,由于前面说过，OCT图像顶端的扫描范围w不会随着扫描半径R和扫描 角度9的变化而变化，前面已经求出w=R*sin((al)/2)*2;则在扫描线的扫描角度为 9、第二扫描半径为2c、扫描单元的第二振动角度为a2的情况下，w= 2c*sin((a2)/2) *2 =R*sin((a1)/2)*2,又因为a1和R在步骤S101中的第三步已经求出，因此可以求出扫 描单元的第二振动角度a2。
[0058] 最后，根据第二扫描半径2c和第二振动角度a2,对扫描线在以任意扫描角度9 和扫描距离c扫描样品得到的OCT断层图像，校正还原成反应样品被扫描断面真实形状的 图像。
[0059] 需要再次强调的的是，正如前面所说，即使扫描单元的扫描线的扫描半径R和扫 描角度0不断变化，但是扫描单元的位置〇、0CT系统探测深度h和样品OCT图像顶端的扫 描范围w(即OCT系统的扫描范围）均不会变化。
[0060] 在本专利申请中，被扫描样品为小块的长条状，其断面呈如图5所示的两条平行 线形状。进一步地，被扫描样品优先选择为小块的长条玻璃片。
[0061] 在本专利申请中，扫描单元优先选择为X-Y振镜。
[0062] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种OCT图像的校正方法，其特征在于，包括如下步骤： OCT系统的扫描单元扫描样品，得到OCT图像，确定出至少包括有第一扫描半径R和第 一振动角度（α 1)的若干参数； 调整所述扫描单元的扫描线角度，分别在水平方向和垂直方向扫描样品，求出长轴2a 和短轴2b，构建出椭圆公式，定义扫描单元的扫描线在任意扫描角度Θ时的第二扫描半径为2c，根据椭圆公式求得扫描距离c和第二振动角度（α 2); 利用所述扫描距离c和所述第二振动角度（α 2)将在以任意扫描角度Θ扫描样品得 到的OCT图像还原成被扫描样品真实的形状； 其中，Θ为扫描单元的扫描线和水平方向构成的夹角，为已知值。2. 如权利要求1所述的OCT图像的校正方法，其特征在于，所述若干参数还包括OCT 图像顶端宽度w，根据公式w = R*sin (( α 1)/2) *2求得。3. 如权利要求2所述的OCT图像的校正方法，其特征在于：所述R = Η1+Η3 ;其中，Hl 为所述OCT图像顶端到被扫描样品处于第一位置时的距离，Η3为所述第一位置到所述扫描 单元的中心位置〇的距离。4. 如权利要求3所述的OCT图像的校正方法，其特征在于：所述Hl = hl*ratio_h ;其 中，hi为所述OCT图像顶端到所述第一位置的像素距离；ratioj!为实际距离和像素的比 例关系，:ratio_h = dist/(h2_hl) ;dist为所述样品由所述第一位置沿着扫描单元的位置 〇移动到第二位置的距离，h2为所述OCT图像顶端到所述第二位置的像素距离；hi和h2通 过对所述OCT图像进行边界检测得到；所述OCT图像的横向像素数定义为W，纵向像素数定 义为H。5. 如权利要求4所述的OCT图像的校正方法，其特征在于：（a I) /2 = arctan ((up_ w - low_w)/2/dist), H3 = 2*tan ( α /2)/up_w ； 其中，up_w为所述样品处于所述第一位置时，所述扫描单元扫描所述样品的范围； low_w为所述样品处于所述第二位置时，所述扫描单元扫描所述样品的范围。6. 如权利要求5所述的OCT图像的校正方法，其特征在于：所述第二振动角度（α 2) 根据公式 R*sin(( a 1)/2) = 2c*sin(( a 2)/2)求得。7. 如权利要求5所述的OCT图像的校正方法，其特征在于：所述样品分别处于所述第 一位置和所述第二位置时，所述扫描单元扫描所述样品，得到第一 OCT图像和第二OCT图 像；所述第一 OCT图像和所述第二OCT图像的横向像素数为所述W，纵向像素数为所述H。8. 如权利要求4所述的OCT图像的校正方法，其特征在于：所述若干参数还包括扫描 单元的探测深度h，h = ratio_h*H。9. 如权利要求4-5中任一项所述的OCT图像的校正方法，其特征在于：所述样品设置 在一夹具上，通过移动夹具实现所述样品由所述第一位置移动到所述第二位置。10. 如权利要求4-5中任一项所述的OCT图像的校正方法，其特征在于：所述up_w和 所述low_w的值通过距离测量装置读出；所述距离测量装置暴露在所述OCT图像中。11. 如权利要求1-8中任一项所述的OCT图像的校正方法，其特征在于：所述样品为 条块状玻璃片。12. 如权利要求1-8中任一项所述的OCT图像的校正方法，其特征在于：所述扫描单 元为X-Y振镜。
【专利摘要】本发明公布了一种OCT图像的校正方法，包括：确定出至少包括有扫描线第一扫描半径R和第一振动角度(α1)的若干参数；调整扫描单元的扫描线角度，分别在水平方向和垂直方向扫描样品，求出长轴2a和短轴2b，构建出椭圆公式定义在任意扫描角度θ时的扫描距离c和第二振动角度α2,根据公式求得扫描距离c和α2；最后根据第二扫描半径(2c)和α2，将以任意扫描角度θ扫描得到的OCT图像还原成被扫描样品真实的形状。因此，本方法能对OCT装置的扫描单元的扫描线以任意扫描角度θ扫描样品得到的OCT图像校正还原，克服了只能够对以单一的扫描角度扫描样品得到的OCT图像进行校正还原的缺陷。
【IPC分类】G06T5/00, G01B11/24
【公开号】CN104899837
【申请号】CN201510279893
【发明人】冯东亮, 郭曙光, 朱晓湘
【申请人】深圳市莫廷影像技术有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月27日
【技术领域】
[0001] 本发明属于0CT图像的处理领域，具体涉及到一种0CT系统扫描单元的扫描线以 任意扫描角度扫描样品得到的0CT图像的校正方法。
【背景技术】
[0002] 光学相干层析成像技术（OpticalCoherenceTomography，0CT)是一种非侵入的 探测技术。0CT技术现已被广泛应用于生物组织的活体截面结构成像。通过测量与深度有 关的散射光，0CT可以提供高分辨，高灵敏度的组织结构。
[0003] 参考图1，图1只是示例性的表示0CT系统扫描样品时，0CT系统的扫描单元1到 样品4之间的光路图。当利用扫描单元1扫描样品4时，从0CT系统的其他装置（未图示） 出射的光线入射至扫描单元1。当扫描单元1处于其中某一振动角度时，经扫描单元1反 射，光线传播的路线与透镜2和透镜3构成的主光轴重合，即沿着 〇l〇2S，得到的被扫描样 品4的0CT断层图经计算机显示为图2中的圆弧形状。在图1中，〇1为透镜2的光心，〇2 为透镜3的光心，S点为入射光线沿〇1、〇2方向照射扫描样品4入射面的入射点，T点为与 样品4上与S点相对的另一面的点，ST之间的距离即为样品4的厚度。参考图2,图1中样 品4的S点，在图2所示的0CT断层图上显示为上圆弧的最高点S1.当扫描单元1转动到 另外的角度时，入射光线在扫描单元1到样品4之间的传播路线变为KLM或者EFU时，光线 在样品4上的入射点M对应图2所示的0CT断层图上Ml，U点对应图2所示的0CT断层图 上U1.由图1可以看出，样品4被扫描的断面MNVU是矩形状，但是经过计算机却显示成两 同心的圆弧状U1S1M1、V1T1N1，即：线段USM在0CT断层图上显示为圆弧U1SIM1，线段VTN 在0CT断层图上显示为圆弧V1T1N1 ;因此，样品4的0CT断层图不能反应其真实的断面形 状。造成样品4断面本来的形状和计算机显示的0CT断层图形状不相同的原因在于：光程 olo2S和光程KLM不同，光程olo2S和EFU也不同。图1中光程olo2S和光程KLM的差值在 图2中0CT断层图中反映为S1和U1在垂直方向的位置差；同样的，光程〇l〇2S和光程EFU 在图2中0CT断层图中反映为S1和U1在垂直方向的位置差；若光程KLM和光程EFU不同， 在图2中0CT断层图中反映为Ml和U1在垂直方向的位置差。因此，正是因为光程差造成 了样品被扫描断面的形状和在0CT图像显示的形状不相同的原因。需要说明的是，图1中 只是示例性的例举了凸透镜为两个情形，事实上，凸透镜的数量不受限至，可以是1个或者 多个，因为只要在扫描单元1和样品4之间有凸透镜，就会存在光程差，就会出现样品被扫 描断面的形状和在0CT图像显示的形状不相同的现象。
[0004] 目前用0CT系统对样品扫描时，采用单一的定标参数。也就是说，只能够对0CT系 统的扫描单元（例如X振镜或Y振镜）用单一的扫描角度扫描样品得到的0CT图像进行 校正还原。当0CT系统的扫描单元的扫描线以多角度扫描样品时，也只能准确校正扫描线 以其中的一个角度扫描得到的0CT图像，对于扫描线以其余任一扫描角度扫描样品得到的 0CT图像，由于无法准确得到与其对应的相关参数，所以无法对相应的0CT图像进行校正 还原，从而使得校正图像和真实图像会存在略微差异，无法反映被扫描样品真实断面形状。 这里所说的定标，是指求得与OCT系统扫描单元以任一扫描角度扫描样品得到的一组参数 值，包括但不限于：扫描半径、扫描范围、探测深度、扫描角度和扫描单元的中心位置。也就 是说，当扫描单元的其中一条扫描线的扫描角度一旦确定后，则与之对应的探测深度、扫描 角度和扫描单元的中心位置均能确定。在本专利申请中，扫描线的扫描角度是指扫描线扫 描方向和水平方向的夹角9，该角度通过扫描设备得知，为已知值。
【发明内容】
[0005] 本发明公布了一种0CT图像的校正方法，其目的在于解决用0CT装置的扫描单元 的扫描线以任意角度扫描样品得到的由计算机显示的0CT图像，和样品的被扫描断面的真 实形状存在的细微差异。
[0006] 本发明的技术方案是这样的：
[0007] -种0CT图像的校正方法，包括如下步骤：
[0008] 0CT系统的扫描单元扫描样品，得到0CT图像，确定出至少包括有第一扫描半径R 和第一振动角度（a1)的若干参数；
[0009] 调整所述扫描单元的扫描线角度，分别在水平方向和垂直方向扫描样品，求出长 轴2a和短轴2b，构建出椭圆公式
[0010] 定义扫描单元的扫描线在任意扫描角度9时的第二扫描半径为2c，根据椭圆公 式
，求得扫描距离c和第二振动角度（a2);
[0011] 利用所述扫描距离C和所述第二振动角度（a2)将在任意扫描角度0扫描样品 得到的0CT图像还原成被扫描样品真实的形状；
[0012] 其中，0为扫描单元的扫描线和水平方向构成的角度，为已知值。
[0013] 进一步地，所述若干参数还包括0CT图像顶端宽度w，根据公式w= R*sin((a1)/2)*2 求得。
[0014] 进一步地，所述R=H1+H3 ;其中，H1为所述0CT图像顶端到被扫描样品处于第一 位置时的距离，H3为所述第一位置到所述扫描单元的中心位置〇的距离。
[0015] 进一步地，所述HI=hl*ratio_h;其中，hi为所述0CT图像顶端到所述第一位置 的像素距离；ratio_h为实际距离和像素的比例关系，ratio_h=dist/(h2_hl) ;dist为所 述样品由所述第一位置沿着扫描单元的位置〇移动到第二位置的距离，h2为所述OCT图像 顶端到所述第二位置的像素距离；hi和h2通过对所述0CT图像进行边界检测得到；所述 0CT图像的横向像素数定义为W，纵向像素数定义为H。
[0016] 进一步地，（a1)/2 =arctan((up_w-low_w)/2/dist)，H3 = 2*tan(a/2)/up_ w；
[0017] 其中，up_w为所述样品处于所述第一位置时，所述扫描单元扫描所述样品的范围； low_w为所述样品处于所述第二位置时，所述扫描单元扫描所述样品的范围。
[0018] 进一步地，所述第二振动角度（a2)根据公式R*sin((a1)/2)= 2c*sin((a2)/2)求得。
[0019] 进一步地，所述样品分别处于所述第一位置和所述第二位置时，所述扫描单元扫 描所述样品，得到第一OCT图像和第二OCT图像；所述第一OCT图像和所述第二OCT图像的 横向像素数为所述W，纵向像素数为所述H。
[0020] 进一步地，所述若干参数还包括扫描单元的探测深度h，h=ratio_h*H。
[0021] 进一步地，所述样品设置在一夹具上，通过移动夹具实现所述样品由所述第一位 置移动到所述第二位置。
[0022] 进一步地，所述up_w和所述low_w的值通过距离测量装置读出；所述距离测量装 置暴露在所述0CT图像中。
[0023] 进一步地，所述样品为条块状玻璃片。
[0024] 进一步地，所述扫描单元为X-Y振镜。
[0025] 本发明的有益技术效果：先通过将样品由第一位置移动到第二位置，求出振镜的 第一扫描半径R、第一振动角度a1和样品的0CT图像顶端的扫描范围w;接着利用扫描单 元的扫描线分别在水平方向和垂直方向分两次扫描样品，从得到的0CT断层图中求出长轴 2a和短轴2b，构建出椭圆公式，
；当扫描线以任意扫描角度0扫描样品时，根据 椭圆公式
，求出第二扫描半径2c和振镜的第二振动角（a2); 最后，根据求出的第二扫描半径2c的像素值和第二振动角（a2 )，将以任意扫描角度0扫 描样品得到的0CT图像校正，还原被扫描样品本来的图像形状。因此，本方法能对0CT装置 的扫描单元的扫描线以任意扫描角度0扫描样品得到的0CT图像校正还原，克服了现有技 术中只能够对0CT系统的扫描单元（例如X振镜或Y振镜）以单一的扫描角度扫描样品得 到的0CT图像进行校正还原的缺陷。
【附图说明】
[0026] 图1为0CT系统扫描样品时，扫描单元1到被扫描样品4之间的光路示意图；
[0027] 图2为计算机系统显示的被扫描样品4的0CT断层图，该图不能反映被扫描样品 4的真实断面形状。
[0028] 图3为本发明的流程图；
[0029] 图4为扫描单元的真实扫描区域并延伸至扫描单元位置的示意图；
[0030]图5为被扫描的板状样品处于第一位置时，扫描单元扫描样品的实际扫描位置 图；
[0031] 图6为0CT系统的计算机显示的被扫描的板状样品处于第一位置时的第一 0CT图 像；
[0032] 图7为被扫描的板状样品处于第二位置时，扫描单元扫描样品的实际扫描位置 图；
[0033] 图8为0CT系统的计算机显示的被扫描的板状样品处于第二位置时的第二0CT图 像；
[0034] 图9为被扫描的板状样品分别处于第一位置和第二位置时，将0CT系统扫描被扫 描的板状样品得到的0CT图构建的数学模型；
[0035] 图10为将0CT图像扫描校正回正常的扫描范围所得到的0CT图像；
[0036] 图11为OCT系统的扫描单元以任一扫描范围和扫描角度扫描得到的椭圆轨迹。
【具体实施方式】
[0037] 为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结 合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用 以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0038] 参考图3,图3为本发明所示的流程图，包括如下步骤：
[0039] S101 :0CT系统的扫描单元扫描样品，得到0CT断层图，确定出至少包括第一扫描 半径R和第一振动角度（a1)的若干参数；
[0040] S102 :调整所述扫描单元的扫描线角度，分别在水平方向和垂直方向扫描样品，求 出长轴2a和短轴2b，构建出椭圆公式
[0041] S103 :定义扫描单元的扫描线在任意扫描角度0时的第二扫描半径为2c，根据椭 圆公式
> 求得扫描距离c和第二振动角度（a2);
[0042] S104 :利用所述扫描距离c和所述第二振动角度（a2)将在以任意扫描角度0扫 描样品得到的0CT图像还原成被扫描样品真实的形状。
[0043] 下面对这4个步骤展开具体分析。
[0044] 对于步骤S101，确定若干参数的具体过程如下：
[0045] 第一步，将被扫描的样品（未图示）设置在0CT系统的扫描范围内，也就是置于 0CT系统的扫描单元的扫描范围内。在0CT系统处于工作状态下，让样品处于如图5所示 的第一位置，扫描单元扫描样品，得到如图6所示的计算机显示的呈两同心圆弧的第一 0CT 图像。但是，第一 0CT图像并不能反映样品被扫描断面的本来形状，具体原因见【背景技术】的 相关解释。当样品经过移动，由图5所示的第一位置移动到图7所述的第二位置时，记录其 移动距离dist。样品在第二位置时，扫描单元扫描样品，得到如图8所示的计算机显示的第 二0CT图像，同样的，第二0CT图像也不能反映样品本来的形状，也显示为两条同心的圆弧 形状。接着用距离测量装置测出样品在图5所示的第一位置时被扫描单元扫描的范围，标 注为up_w;测出样品在图7所示的第二位置时被扫描单元扫描的范围，标注为low_w。
[0046] 第二步，参考图6和图8,定义图6中的第一OCT图像的横向像素数为W，纵向像 素数为H;同样的，图8中的第二0CT图像的横向像素数也定义为W，纵向像素数也定义为 H。此处所述的横向像素数，即扫描线数。通过图像处理办法，进行边界检测，分别求出图6 中显示的样品在第一位置时经扫描得到的0CT断层图的圆弧层中心位置到第一 0CT图像的 高度为hi(见图9)，图8显示的样品在第二位置时经扫描得到的0CT断层图的圆弧层中心 位置距离第二0CT图像的高度为h2(见图9)。需要说明的是，hi和h2的单位为像素。当 样品在第二位置时，扫描得到的第二0CT断层图中的圆弧层到第二0CT断层图顶端的位置， 和样品在第一位置时，扫描得到的第一 0CT断层图中的圆弧层到第一 0CT断层图顶端的位 置相比，有所下移。也就是说，随着样品的下移，样品的0CT图相对其0CT图像顶端下移了。 由于样品由第一位置移动到第二位置的距离为dist，其像素距离差为（h2-hl)，据此可以 求出毫米和像素的比例关系ratio_h=dist/(h2 -hi)。
[0047] 第三步，构建数学模型，求出OCT图像顶端的扫描范围w。参考图9,由于已经求出 ratio_h的值为dist/ (h2 -hi)，则AB线段对应的实际毫米数HI=ratio_h*hl可以求出， 0CT系统的探测深度h=AD=ratio_h*H可以求出。其中，H为0CT图像的纵向像素数，这 里的0CT图像既可以是第一 0CT图像，也可以是第二0CT图像。因为第一 0CT图像和第二 0CT图像均是由同一个0CT系统扫描样品得到的，横向像素数和纵向像素数均不会发生改 变，即：横向像素数均为W，纵向像素数均为H(见图6和图8)。
[0048] 请继续参考图9,根据几何知识，定义扫描单元以扇形扫描区域扫描样品时的第一 振动角度为a1，可以求出（a1)/2 =arctan((up_w-low_w)/2/dist)，从而得到第一振动 角度为al。参考图9,又由于tan((al)/2) =up_w/2/B0,所以，可以计算出B0的线段长 度H3,S卩BO=up_w/2/tan((a1)/2);扫描单元第一扫描半径R=AB+B0 =H1+H3,即可求 出扫描单元的扫描半径R的毫米数。根据公式R/ratio_h，求得到扫描单元像素级别的扫描 半径。最后，用w=R*sin((a1)/2)*2求得0CT图像顶端的扫描范围w。需要说明的是，在 图9中，〇代表扫描单元的位置，A点表示扫描单元所做的扇形扫描区域的最高点，AD表示 0CT系统的探测深度H。
[0049] 在本发明中，被扫描样品由第一位置移动到第二位置，是通过夹具的移动来实现 的。也就是说，被扫描样品装夹在夹具上，通过夹具的移动来带动被扫描样品由第一位置移 动到第二位置。需要说明的是，样品在处于第一位置和第二位置时，均需要位于0CT系统的 扫描范围内。被扫描样品在图5所示的第一位置时，被扫描单元扫描的范围标记为up_w，通 过距离测量装置测出；样品在图7所示的第二位置时，被扫描单元扫描的范围标记为low_ w，也是通过距离测量装置测出。由于up_w、low_w均是由距离测量装置测量得到，因此距离 测量装置需要暴露在0CT图像中。
[0050] 作为其中的一个实施例，距离测量装置优先选择为卡尺；当然，up_w、low_w也可 以通过OCT系统中的距离测量软件求出。
[0051] 综上所述，在0CT图像的横向像素数W，纵向像素数H为已知情况下，通过图像的 处理办法，对0CT图像进行边界检测，记录被扫描的样品在第一 0CT图中得到像素距离为 hl，经过移动后样品在第二0CT图中的像素距离为h2 ;记录样品由第一位置移动到第二位 置时的位移dist,利用公式disV(h2 -hi)，求得ratio_h，S卩毫米和像素的比值；在求出 ratio_h后，最后求出扫描单元的第一扫描半径R、扫描范围w和探测深度h参数，完成定标 过 程；在第一扫描半径R求出后，通过乘以ratio_h的倒数，得到扫描单元的第一扫描半径 R的像素距离。
[0052] 在完成上述参数定标后，将0CT图像扫描校正回如图10所示的正常的范围。在 完成步骤S101后，执行步骤S102。
[0053] 在步骤S102中，调整扫描单元的扫描线的扫描角度，即分别取水平方向（0度）和 垂直方向（90度方向），再次用步骤S101的方法重新确定扫描单元在水平方向一组数据： 扫描范围w'，扫描半径R'和探测深度h';在垂直方向取得的另一组数据：扫描范围w"，扫 描半径R"和探测深度h"。可以发现，除R'、R"、R不同外，三组扫描范围值：w'、w"和w相 同；三组探测深度值：h'、h"和h相同。也就是说，扫描单元的扫描线的第一扫描半径R和 扫描角度0的变化并不会影响扫描单元扫描样品的扫描范围w和探测深度h的变化。
[0054] 另外，在步骤S102中，扫描单元的扫描线的扫描方向与水平方向的构成的角度为 0°，与垂直方向构成的角度为90° ;当角度为0°时，扫描线扫描半径R= 2a，其中2a为 长轴；当9为90°时，扫描线扫描半径R= 2b，其中2b为短轴。由此，可以构建出椭圆方
[0055] 在完成步骤S102后，进入步骤S103,求出扫描单元的扫描线的任一第二扫描半径 2c和扫描角度0的数学关系。
[0056] 假定扫描线在任意角度0的扫描距离为c，扫描单元的振动角度为第二振动角 a2,第二扫描半径为2c。在这些参数中，0为扫描单元的扫描线的扫描方向与水平方向 的夹角，可以通过扫描单元得知，为已知值，其余参数为未知值。参考图11，利用椭圆公式：
可以得到
，由于a和b在步骤S102的时候已经求 出，0为已知值，因此可以通过解方程得到扫描距离c值，进而求得第二扫描半径2c的值。
[0057] 参考图4,由于前面说过，OCT图像顶端的扫描范围w不会随着扫描半径R和扫描 角度9的变化而变化，前面已经求出w=R*sin((al)/2)*2;则在扫描线的扫描角度为 9、第二扫描半径为2c、扫描单元的第二振动角度为a2的情况下，w= 2c*sin((a2)/2) *2 =R*sin((a1)/2)*2,又因为a1和R在步骤S101中的第三步已经求出，因此可以求出扫 描单元的第二振动角度a2。
[0058] 最后，根据第二扫描半径2c和第二振动角度a2,对扫描线在以任意扫描角度9 和扫描距离c扫描样品得到的OCT断层图像，校正还原成反应样品被扫描断面真实形状的 图像。
[0059] 需要再次强调的的是，正如前面所说，即使扫描单元的扫描线的扫描半径R和扫 描角度0不断变化，但是扫描单元的位置〇、0CT系统探测深度h和样品OCT图像顶端的扫 描范围w(即OCT系统的扫描范围）均不会变化。
[0060] 在本专利申请中，被扫描样品为小块的长条状，其断面呈如图5所示的两条平行 线形状。进一步地，被扫描样品优先选择为小块的长条玻璃片。
[0061] 在本专利申请中，扫描单元优先选择为X-Y振镜。
[0062] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种OCT图像的校正方法，其特征在于，包括如下步骤： OCT系统的扫描单元扫描样品，得到OCT图像，确定出至少包括有第一扫描半径R和第 一振动角度（α 1)的若干参数； 调整所述扫描单元的扫描线角度，分别在水平方向和垂直方向扫描样品，求出长轴2a 和短轴2b，构建出椭圆公式，定义扫描单元的扫描线在任意扫描角度Θ时的第二扫描半径为2c，根据椭圆公式求得扫描距离c和第二振动角度（α 2); 利用所述扫描距离c和所述第二振动角度（α 2)将在以任意扫描角度Θ扫描样品得 到的OCT图像还原成被扫描样品真实的形状； 其中，Θ为扫描单元的扫描线和水平方向构成的夹角，为已知值。2. 如权利要求1所述的OCT图像的校正方法，其特征在于，所述若干参数还包括OCT 图像顶端宽度w，根据公式w = R*sin (( α 1)/2) *2求得。3. 如权利要求2所述的OCT图像的校正方法，其特征在于：所述R = Η1+Η3 ;其中，Hl 为所述OCT图像顶端到被扫描样品处于第一位置时的距离，Η3为所述第一位置到所述扫描 单元的中心位置〇的距离。4. 如权利要求3所述的OCT图像的校正方法，其特征在于：所述Hl = hl*ratio_h ;其 中，hi为所述OCT图像顶端到所述第一位置的像素距离；ratioj!为实际距离和像素的比 例关系，:ratio_h = dist/(h2_hl) ;dist为所述样品由所述第一位置沿着扫描单元的位置 〇移动到第二位置的距离，h2为所述OCT图像顶端到所述第二位置的像素距离；hi和h2通 过对所述OCT图像进行边界检测得到；所述OCT图像的横向像素数定义为W，纵向像素数定 义为H。5. 如权利要求4所述的OCT图像的校正方法，其特征在于：（a I) /2 = arctan ((up_ w - low_w)/2/dist), H3 = 2*tan ( α /2)/up_w ； 其中，up_w为所述样品处于所述第一位置时，所述扫描单元扫描所述样品的范围； low_w为所述样品处于所述第二位置时，所述扫描单元扫描所述样品的范围。6. 如权利要求5所述的OCT图像的校正方法，其特征在于：所述第二振动角度（α 2) 根据公式 R*sin(( a 1)/2) = 2c*sin(( a 2)/2)求得。7. 如权利要求5所述的OCT图像的校正方法，其特征在于：所述样品分别处于所述第 一位置和所述第二位置时，所述扫描单元扫描所述样品，得到第一 OCT图像和第二OCT图 像；所述第一 OCT图像和所述第二OCT图像的横向像素数为所述W，纵向像素数为所述H。8. 如权利要求4所述的OCT图像的校正方法，其特征在于：所述若干参数还包括扫描 单元的探测深度h，h = ratio_h*H。9. 如权利要求4-5中任一项所述的OCT图像的校正方法，其特征在于：所述样品设置 在一夹具上，通过移动夹具实现所述样品由所述第一位置移动到所述第二位置。10. 如权利要求4-5中任一项所述的OCT图像的校正方法，其特征在于：所述up_w和 所述low_w的值通过距离测量装置读出；所述距离测量装置暴露在所述OCT图像中。11. 如权利要求1-8中任一项所述的OCT图像的校正方法，其特征在于：所述样品为 条块状玻璃片。12. 如权利要求1-8中任一项所述的OCT图像的校正方法，其特征在于：所述扫描单 元为X-Y振镜。
【专利摘要】本发明公布了一种OCT图像的校正方法，包括：确定出至少包括有扫描线第一扫描半径R和第一振动角度(α1)的若干参数；调整扫描单元的扫描线角度，分别在水平方向和垂直方向扫描样品，求出长轴2a和短轴2b，构建出椭圆公式定义在任意扫描角度θ时的扫描距离c和第二振动角度α2,根据公式求得扫描距离c和α2；最后根据第二扫描半径(2c)和α2，将以任意扫描角度θ扫描得到的OCT图像还原成被扫描样品真实的形状。因此，本方法能对OCT装置的扫描单元的扫描线以任意扫描角度θ扫描样品得到的OCT图像校正还原，克服了只能够对以单一的扫描角度扫描样品得到的OCT图像进行校正还原的缺陷。
【IPC分类】G06T5/00, G01B11/24
【公开号】CN104899837
【申请号】CN201510279893
【发明人】冯东亮, 郭曙光, 朱晓湘
【申请人】深圳市莫廷影像技术有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月27日
最新回复(0)