本申請，一般，涉及用于多維圖像的相位恢復(fù)平移移位的系統(tǒng)和方法。特別地，本申請可以應(yīng)用于傅里葉域(fourier-domain，fd)光學(xué)相干斷層掃描(optical?coherencetomography，oct)的領(lǐng)域，以準(zhǔn)確地恢復(fù)在任意實值位移上移位的圖像的相位分量。

背景技術(shù)：

1、fd-oct廣泛用于眼科、速度測量學(xué)和光熱療法。fd-oct獲得的復(fù)值圖像的相位分量在很大程度上參與了組織或細(xì)胞動態(tài)的測量，如光熱膨脹、血流、剪切波以及最近發(fā)現(xiàn)的光感受器對光刺激的生理變形。在oct圖像中具有足夠的信噪比(signal-to-noise?ratio，snr)的情況下，相位分量的靈敏度可以達(dá)到數(shù)十毫弧度，能夠檢測合成材料或活體組織中的細(xì)微的納米級運動。

2、雖然相位分量極其靈敏，但其時間穩(wěn)定性非常容易受到樣本的體運動(bulkmotion)的影響。這樣的問題在活體(in-vivo)oct成像中甚至更加嚴(yán)重，其中組織不斷受到由心跳、呼吸、身體的無意識運動和環(huán)境振動引起的運動的影響，導(dǎo)致在時間流逝的記錄期間出現(xiàn)不相關(guān)的相位分量。

3、解決相位分量的不穩(wěn)定性的一種有效方法是在數(shù)據(jù)后處理中進(jìn)行圖像配準(zhǔn)技術(shù)，其由運動估計和圖像校正組成。對于運動估計，現(xiàn)有的技術(shù)利用基于變換或基于特征的方法來估計從重復(fù)橫截面成像模式(稱為“重復(fù)b掃描”)或重復(fù)體積成像模式(稱為“重復(fù)c掃描”)獲得的fd-oct中的多維圖像的平移移位。在這些方法中，一些方法以像素的整數(shù)倍提供其估計，而其它方法，例如基于歸一化交叉相關(guān)(normalized?cross-correlation，ncc)或僅相位相關(guān)(phase-only?correlation，poc)的方法，可提供體運動(bulk?motion)的子像素實值估計。然而，對于fd-oct中的多維圖像的校正，目前還沒有一種現(xiàn)有方法，可以在任意實值位移的情況下平移移位圖像時，在校正后的圖像中產(chǎn)生物理上準(zhǔn)確的相位分量。

4、期望通過提供一種系統(tǒng)和方法來克服或減輕上述問題中的至少一個，該系統(tǒng)和方法可以在通過任意實值位移平移移位圖像時在校正圖像中生成物理上準(zhǔn)確的相位分量，或者至少提供對現(xiàn)有方法有用的替代方案。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述困難，本文提出了一種用于在fd-oct中通過任意實值位移(displacements)移位多維圖像的方法，同時恢復(fù)物理上準(zhǔn)確的相位分量。該方法的實施例不受像素中的離散采樣的限制。利用該方法，在fd-oct中，復(fù)值(complex-valued)多維圖像可以在給定橫向和軸向任意位移的情況下移位。用這種方法重建的校正圖像可以產(chǎn)生精確的振幅和相位分量，就像以相同的位移對樣本進(jìn)行物理移位來拍攝的oct圖像一樣。

2、從一般fd-oct模型開始，提出了一種相位恢復(fù)子像素運動校正(prsmc)方法，用于fd-oct中的事后圖像配準(zhǔn)。這種方法允許通過任意位移來平移移位oct圖像，同時恢復(fù)有物理意義的相位分量。利用根據(jù)平均多普勒頻移或歸一化互相關(guān)估計的樣本移動，通過分別校正頻譜(k)域中的軸向位移和空間頻率域中的橫向位移來重建oct圖像。當(dāng)對移動樣本進(jìn)行成像時，本文描述的方法顯著減少了運動引起的相位誤差(也稱為去相關(guān)噪聲)，以使相位靈敏度接近由系統(tǒng)的snr設(shè)置的基本極限。

3、本文公開了一種用于多維圖像的相位恢復(fù)平移移位的方法，包括：

4、從圖像源獲取對應(yīng)于所述多維圖像的光譜信號；以及

5、在一個或多個處理器處：

6、通過將所述光譜信號轉(zhuǎn)換為移位光譜信號并且沿第一軸線變換所述移位光譜信號，計算第一移位復(fù)值圖像；

7、通過沿垂直于所述第一軸線的至少一個另外的軸線變換所述第一移位復(fù)值圖像，計算所述多維圖像的空間頻率分量；以及

8、通過將所述多維圖像的所述空間頻率分量轉(zhuǎn)換為移位空間頻譜并在每個第二軸線上應(yīng)用逆變換，產(chǎn)生經(jīng)相位恢復(fù)的圖像。

9、還公開了一種用于多維圖像的相位恢復(fù)平移移位的圖像恢復(fù)系統(tǒng)，包括：

10、存儲器；以及

11、至少一個處理器，所述存儲器存儲指令，所述指令在由所述至少一個處理器執(zhí)行時致使所述至少一個處理器：

12、從圖像源獲取對應(yīng)于所述多維圖像的光譜信號；

13、通過將所述光譜信號轉(zhuǎn)換為移位光譜信號并沿第一軸線變換所述移位光譜信號，計算第一移位復(fù)值圖像；

14、通過沿垂直于所述第一軸線的至少一個另外的軸線變換所述第一移位復(fù)值圖像，計算所述多維oct圖像的空間頻率分量；以及

15、通過將所述多維oct圖像的空間頻率分量轉(zhuǎn)換為移位空間頻譜并且在每個第二軸線上應(yīng)用逆變換，產(chǎn)生經(jīng)相位恢復(fù)的圖像。

16、圖像恢復(fù)系統(tǒng)可以被配置為執(zhí)行本文描述的方法。

17、還公開了一種非暫態(tài)計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有指令，該指令在由計算機(jī)系統(tǒng)(例如，上述圖像恢復(fù)系統(tǒng))的一個或多個處理器執(zhí)行時，致使所述計算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行本文描述的方法或多個方法。

技術(shù)特征：

1.一種用于多維圖像的相位恢復(fù)平移移位的方法，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述多維圖像是經(jīng)裁剪的復(fù)值oct圖像，并且獲取所述光譜信號包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，變換所述全范圍復(fù)值oct圖像以生成所述復(fù)值光譜信號包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述多維圖像是多維復(fù)值oct圖像，并且獲取所述光譜信號包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其中，將所述光譜信號轉(zhuǎn)換為所述移位光譜信號包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述第一軸線是z軸，并且所述指數(shù)項基于離散光譜分量和所述多維圖像沿所述z軸的移位。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述指數(shù)項表示為：

8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法，其中，將所述多維oct圖像的所述空間頻率分量轉(zhuǎn)換為所述移位空間頻譜包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述指數(shù)項基于所述多維圖像沿每個另外的軸線的空間頻率和所述多維圖像沿每個另外的軸線的移位。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述多維圖像是二維圖像，并且所述指數(shù)項表示為：

11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述多維圖像是三維圖像，并且所述指數(shù)項表示為：

12.根據(jù)權(quán)利要求1至111中任一項所述的方法，其中，相對于所述第一軸線變換所述移位光譜信號包括：

13.根據(jù)權(quán)利要求1至10和12中任一項所述的方法，其中，所述多維圖像是二維圖像，并且：

14.根據(jù)權(quán)利要求1至9、11和12中任一項所述的方法，其中，所述多維圖像是三維圖像，并且：

15.一種用于在傅里葉域oct中對移動或變形成像的方法，包括：

16.一種用于多維圖像的相位恢復(fù)平移移位的圖像恢復(fù)系統(tǒng)，包括：

17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的圖像恢復(fù)系統(tǒng)，被配置為執(zhí)行權(quán)利要求2至15中任一項所述的方法。

18.一種非暫態(tài)計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有指令，所述指令在由計算機(jī)系統(tǒng)的一個或多個處理器執(zhí)行時，致使所述計算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項所述的方法。

技術(shù)總結(jié)
公開了一種用于多維圖像相位恢復(fù)平移移位的方法。該方法包括通過將光譜信號(對應(yīng)于多維圖像)轉(zhuǎn)換為移位光譜信號并沿第一軸線變換移位光譜信號，計算第一移位復(fù)值圖像。然后通過沿與第一軸線垂直的至少一個另外的軸線變換第一移位復(fù)值圖像，計算多維圖像的空間頻率分量。此后，通過將多維圖像的空間頻率分量轉(zhuǎn)換為移位空間頻譜并在每個第二軸線上應(yīng)用逆變換，產(chǎn)生經(jīng)相位恢復(fù)的圖像。還公開了一種用于執(zhí)行上述方法的系統(tǒng)。

技術(shù)研發(fā)人員：凌曈,李花坤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南洋理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19