CN112704470B - 分光谱频域相干断层成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分光谱频域相干断层成像系统，利用可调滤波器将宽光谱光源输出的光波滤波为若干个带宽较窄的分光谱，分别依次输入一个基于频域光学相干断层成像系统的干涉仪，并依次检测对应的分光谱干涉信号；通过数据后处理，将分光谱干涉信号相位对齐集成为一个合成干涉信号，傅里叶变换得到物体不同深度解析的更高分辨率、更高信噪比的样本断层图像。由于分光谱输出以较低的光强照射样本，该成像系统可以避免样本损伤或对样本造成不适，同时能够通过后续数据处理将若干个较低光强原始信号合成为一个高信噪比的图像，从而提升谱域光学相干断层成像的性能，易于临床转化和应用。

Description

分光谱频域相干断层成像系统

技术领域

本发明涉及光学成像领域，具体涉及一种分光谱频域相干断层成像系统。

背景技术

光学相干断层成像(optical coherence tomography，OCT)是一种基于光干涉原理的断层成像技术，利用参考臂光和样本臂光的干涉检测样本不同深度对光的反射或散射信号，从而获取样本断层结构信息。OCT已在眼科、心血管诊断领域被广泛应用于临床，特别是已经成为了眼科疾病诊断的金标准。目前主流的OCT系统基于傅里叶域OCT(FourierDomain OC T，FDOCT)成像原理。FDOCT主要分为两种类型，一种是谱域(即频域)OCT技术(Spe ctral-Domain OCT，SDOCT)，即在检测端利用光谱仪检测不同波长或波数干涉信号的强度，进一步通过傅里叶变换得到样本断层图像。另一种技术是扫频OCT(Swept-SourceOCT，SS OCT)，利用快速扫频光源变换输入波长，从而检测到不同波长或波数干涉信号的强度，进一步通过傅里叶变换得到样本断层图像。SDOCT和SSOCT是FDOCT不同的两种实现形式，本质上基于的原理是类似的，都通过检测不同波长或波数的干涉信号等价获取了样本不同深度的信息，避免了时域OCT系统参考臂的机械性位置移动，从而显著提升了成像速度以及图像的信噪比。本发明属于SDOCT分支的一项新技术。

OCT多用于生物医学组织成像。一般来说，为了避免对所成像的生物医学组织造成损伤，OCT入射光光强会控制于某一个安全阈值以内。根据不同的应用以及所照射生物组织类型的不同，OCT最大入射光的光强安全阈值也不同。一般来说，希望在安全阈值以内尽可能提高入射光强，因为图像的信噪比与入射光强成直接的正相关关系。然而，对于临床特定的某些应用，例如眼科成像，入射光太强容易造成病人眼睛不适。尽管眼科OCT一般采用近红外波段如830nm或1064nm附件的波段，病人眼睛对近红外光强不敏感；但近些年快速发展的可见光OCT【Xiao Shu et al,‘Designing visible-light optical coherencetomography towards clinics’,Quant Imaging Med Surg 2019；9(5):769-781】成像技术使用了450-700nm之间的可见光波段，在成像时会引起病人眼睛不适。由于OCT成像需要眼睛保持不动，且通过注视某个目标进行焦距定位；利用更加敏感的可见光成像使得病人难以在成像时保持眼睛静止以及处于聚焦状态，在成像过程中可能会伴有眼球移动，显著影响了成像质量。因此从病人舒适度以及避免成像伪差角度考虑，希望入射光强不能太高，但这又与提升图像信噪比和图像质量以获得高清晰图像便于疾病诊断这个临床需求互相矛盾。可见光OCT由于采用的波长更短，相比于当前主流的近红外光OCT分辨率更高，且由于生物体内血液对可见光吸收更为敏感，可见光OCT可以在结构成像的同时获取很多重大疾病诊断所需的血流和血氧信息，因此是目前新兴的、被领域内普遍看好的一项较新的成像技术。然而，由于成像对病眼造成的不适以及提升图像信噪比之间存在的固有矛盾，限制了可见光OCT的临床转化和应用。因此，目前急需要一种新的技术，能够使OCT系统以较低的入射光强获得较高的信噪比图像，不但能够将可见光OCT技术实用化并进一步实现临床转化，也可以用于任何SDOCT现有系统，对图像信噪比和图像质量进行增强。

发明内容

本发明的目的是提出一种分光谱频域相干断层成像系统，该系统能够以较低的光强照射样本，避免样本损伤或对样本造成不适，同时能够通过后续数据处理将若干个较低光强原始信号合成为一个高信噪比的图像，从而提升谱域OCT特别是可见光OCT的性能和实用性，便于相关技术进行临床转化和应用。

为实现上述发明目的，本发明公开了一种分光谱频域相干断层成像系统，对OCT使用的宽光谱光源外接一个波长可调滤波器，将宽光谱光源输出的光波滤波为若干个带宽较窄的分光谱，分别依次输入OCT系统的干涉仪，并检测对应的分光谱干涉信号；通过数据后处理，将分光谱干涉信号相位对齐，并拼接为一个合成干涉信号，最后通过傅里叶变换得到物体不同深度解析的更高分辨率、更高信噪比的OCT图像。

本发明提出的分光谱频域相干断层成像系统，主要包括宽光谱光源，可调滤波器，分光器，用于光纤偏振调节的偏振调节器若干，用于聚焦和准直的透镜若干，参考臂平面镜，样本臂扫描透镜，光谱仪部分的光栅，线扫描相机等核心元件。所述分光谱频域相干断层成像系统成像原理是，宽光谱光源产生的光波从可调滤波器输出，经过分光器分光后，一路光通向参考臂，被参考臂平面镜反射；另一路光通向样本臂，通过扫描装置如扫描振镜或电机等照射样本，从样本反射或散射回来的光与从参考臂反射的光波发生干涉。干涉光波通过光栅分为不同波长分量，经过透镜聚焦后，不同波长的干涉信号的分量被线扫描相机检测。当可调滤波器改变输出波长范围时，通过光栅的不同波长分量的干涉信号被聚焦于线扫描相机不同位置的像素上。因此通过依次改变可调滤波器的输出，可以顺序检测到不同分光谱所对应的不同波长范围的干涉信号，即分光谱干涉信号。进一步通过数据后处理，将不同波长范围的干涉信号相位匹配，并进一步拼接为一个合成干涉信号，最终得到合成的图像。该合成图像相比单独分光谱成像得到的图像分辨率更高，信噪比也更高。

分光谱频域相干断层成像系统的一个很重要的组成部分是将线扫描相机检测到的分光谱干涉信号，即不同分光谱所对应的不同波长范围的干涉信号，通过频率轴拼接，相位对齐后，拼接得到合成干涉信号。进一步对合成干涉信号进行傅里叶变换，得到合成后的高分辨、高信噪比图像。优选的，将分光谱干涉信号相位对齐拼接为合成干涉信号的一种实现方法可通过如下步骤实现：首先，在样本成像距离之外(例如样本深度位置为0-1mm，样本成像距离之外为>1mm)、OCT系统所允许的成像范围之内放置一个单反射元件，如透明玻璃片。由于OCT系统得到的干涉信号包含了不同深度样本(包括添加的单反射元件，基于频域OCT成像原理)的干涉信号，可以将单反射元件对应的干涉信号通过时域滤波或傅里叶域滤波的方法分离出来。进一步将分离出的单反射元件对应的干涉信号做傅里叶变换，可以得到不同分光谱干涉信号的相位，经过相位的比较和配准，将其中一个分光谱干涉信号与另一个分光谱干涉信号相位匹配，进而拼接为一个合成后的干涉信号。对于其他分光谱干涉信号，可以依次依照以上方式逐步合成。

本发明通过分光谱频域相干断层成像技术，使用光强较低的分光谱照射样本得到的分光谱干涉信号，在数据后处理过程中通过频率轴拼接，相位对齐后，拼接得到合成干涉信号；并进一步通过傅里叶变换得到高分辨率、高信噪比的合成图像，为对光强敏感的临床应用提供了一种实用的对样本成像更加友好且能同时获取高信噪比图像的方法，有利于谱域OCT特别是可见光OCT技术实现大规模临床应用。本发明提出的技术也可用于拼接多个单独的分光谱光源顺序照射样本所得到的干涉信号，在数据后处理过程通过频率轴拼接，相位匹配，拼接得到合成干涉信号；并进一步通过傅里叶变换得到合成图像；该合成图像的分辨率和信噪比相比单独光源得到的图像有明显的增强。

附图说明

图1为本发明提出的分光谱频域相干断层成像系统示意图

图2为传统频域OCT系统示意图

图3为将宽光谱光源的光谱通过可调滤波器输出为一系列分光谱输出的示意图

图4为一种将分光谱干涉信号拼接为合成干涉信号并得到合成图像的实现方法

图5为一种基于单反射元件对应的干涉信号相位匹配的拼接合成干涉信号的方法

图6为一种基于时域滤波的从干涉信号中提取和分离单反射元件对应的干涉信号的方法

图7为一种基于傅里叶域滤波的从干涉信号中提取和分离单反射元件对应的干涉信号的方法

图8为将分光谱干涉信号拼接为合成干涉信号的示意图

图9为分光谱输出光波照射样本时所用的光强远远小于原始宽光谱光源照射样本的光强

图10为集成多个不同波长光源的分光谱频域相干断层成像系统

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1所示，本发明提出的分光谱频域相干断层成像系统50主要包含宽光谱光源1，可调滤波器21，分光器3，偏振调节器4，透镜5，参考臂平面镜6，样本臂扫描振镜9，光谱仪部分的光栅7，线扫描相机8等核心元件。该分光谱频域相干断层成像系统的成像原理是，从宽光谱光源1产生的光波从可调滤波器21输出后，经过分光器分光后，一路光通向参考臂，经透镜5准直后被参考臂平面镜6反射；另一路光通向样本臂，通过扫描振镜9，照射样本，如人眼的不同位置；从样本反射或散射回来的光与从参考臂反射的光波发生干涉。图1中偏振调节器4用于调节参考臂和样本臂光波的偏振态。干涉光波通过光栅分为不同波长分量，经过透镜聚焦后，被线扫描相机8检测。也就是说，线扫描相机8检测到的干涉信号是不同波长的干涉信号的分量。当可调滤波器21改变输出波长范围时，通过光栅的不同波长分量的干涉信号聚焦于线扫描相机不同位置的像素上。因此通过依次改变可调滤波器21的输出，可以顺序检测到不同分光谱所对应的不同波长范围的干涉信号，即分光谱干涉信号31。进一步通过数据后处理，将不同波长范围的干涉信号依次进行频率轴拼接32和相位对齐33，进一步拼接为一个合成干涉信号34，该合成干涉信号34依次通过光谱整形35和傅里叶变换42，最终得到合成后的图像36。该合成后的图像36相比单独分光谱成像得到的图像分辨率更高，信噪比也更高。

如图1所示，分光谱频域相干断层成像系统50的一个关键部件是可调滤波器21。优选的，该可调滤波器21的输出波长(或频率)可通过运行在计算机上的控制软件，采用USB或网线或蓝牙或其他通讯控制方式动态实时调整。在该分光谱频域相干断层成像系统中，可调滤波器21将宽光谱光源1输出的光波滤波为若干个带宽较窄的分光谱22。

优选的，为了便于将分光谱干涉信号进行相位对齐，并进一步拼接成合成干涉信号，在样本10成像距离之外(例如样本深度位置为0-1mm，样本成像距离之外为>1mm)、OCT系统所允许的成像范围之内放置一个半透明的单反射元件15，如透明玻璃片。在后续信号处理中，提取该单反射元件对应的干涉信号辅助进行相位对齐和分光谱干涉信号的拼接，进一步的细节可参照图5以及相关描述。

图2是一个传统频域OCT(SDOCT)的系统示意图。可以看出，与本发明提出的分光谱频域相干断层系统相比，传统SDOCT没有可调滤波器21调控光源输出波长，在同一时间发射所有波长的光；而分光谱频域相干断层系统在一个时间通过可调滤波器21只输出一部分波长的光，并通过快速调节可调滤波器21输出波长依次输出不同波段的光波。此外，传统SDOCT利用光谱仪通过线扫描相机8同时检测所有波长的干涉信号，而分光谱频域相干断层系统顺序依次检测不同分光谱对应波长的干涉信号，即分光谱干涉信号23(或31)，且各分光谱得到的干涉信号对应于线扫描相机不同的像素位置。

如图3所示，可调滤波器21将宽光谱光源的波段通过滤波器频段的调节，输出为一系列不同波段范围的分光谱输出。假设宽光谱光源输出波长范围为λ_s1和λ_s2，或对应波数k_s1和k_s2，其中k＝2π/λ。优选的，为了实现OCT成像，光源带宽至少为30nm，即满足λ_s2-λ_s1≥30nm。可调滤波器输出为n个带宽较窄的分光谱，其中n是1-10000之内的整数；假设第i个分光谱波长范围为λ_i1和λ_i2,其中1≤i≤n，那么分光谱输出波长需要满足以下条件：λ_s1≤λ_i1≤λ_i2≤λ_s2；且对于所有1≤i<j≤n，有λ_i1<λ_j1，λ_i2<λ_j2。优选的，λ_s1取值范围可为380nm-1350nm，λ_s2取值范围可为410nm-1380nm。根据以上定义，连续两个分光谱之间可能有波长范围的重合，即满足λ_i1≤λ_(i+1)1≤λ_i2≤λ_(i+1)2对于所有1≤i≤n-1，且各分光谱的带宽不一定相等。

对于一个OCT系统，其轴向分辨率可以由以下公式描述：

其中Δλ为光源带宽。也就是说，光源带宽越宽，OCT系统能够分辨的尺度越小，即轴向分辨率越高。通过可调滤波器21输出的光波22相比原始宽光谱光源的输出2带宽较窄，但经过后续频率轴拼接为合成干涉信号以后，可以恢复原始宽光谱光源的带宽，从而获得较高的轴向分辨率。

图4是将分光谱干涉信号31拼接为合成干涉信号34并最终得到合成后的图像36的一种方法。如前所述，由于各分光谱之间波长范围可能有重合，可通过频率轴拼接32的方法将不包含重复段的波长频率段拼接起来。由于不同分光谱的干涉信号经过光栅分光、透镜聚焦后被线扫描相机的不同位置的像素检测，因此根据所检测信号的坐标位置可以识别各分光谱干涉信号所对应的波长，将波长重复的信号去掉，并将波长非重复但连续的频率轴拼接起来。在此基础上，对各波长分段干涉信号进行相位对齐33，拼接为合成干涉信号34。最后，对合成干涉信号进行光谱波形整形35，通过傅里叶变换42得到合成后的图像36。优选的，光谱整形的一种方法是将任意包络的干涉信号通过乘以一个窗函数整形为具有类似高斯包络的干涉信号。常见的窗函数包括Hamming窗函数，Hanning窗函数，高斯窗函数等。

图5是对两个分光谱干涉信号31提取其中的单反射元件对应的干涉信号，即提取单平面干涉信号41，得到分光谱单平面干涉信号，然后通过傅里叶变换42获得分别获得两个分光谱单平面干涉信号的相位，进行相位比较43，利用相位比较信息对其中一个原始分光谱干涉信号31进行线性波数插值44、傅里叶变换42、相位延迟45、傅里叶逆变换46，再与另一个原始分光谱干涉信号31进一步拼接为合成干涉信号34的方法。如前所述，提取单反射元件对应的干涉信号可以通过在样本成像范围之外，OCT成像范围之内添加一个透明玻璃片或类似样本得到。如果样本本身有单平面反射面，也可以直接利用此单平面反射面提取相位信息。

图6是一种利用时域滤波47方法从分光谱干涉信号31中提取分光谱单平面干涉信号的方法。由于单平面反射对应一个深度的信号，也就是在傅里叶域OCT中对应于一个频率分量，因此通过设置合适频率的带通滤波器可以有效提取该反射面的信号。由于线扫描相机采集到的信号是以经过光栅色散7得到的波长均匀排布的干涉信号，一般会在后处理过程中通过线性波长到线性波数频率轴的线性波数插值44对信号进行重采样，得到以波数均匀排布的频率轴对应的分光谱单平面干涉信号。

图7是一种利用傅里叶滤波49从分光谱干涉信号31中提取分光谱单平面干涉信号的方法。此时，需要对分光谱干涉信号31先进行线性波长到线性波数频率轴的线性波数插值44，然后通过傅里叶域滤波将信号变换到傅里叶域，将对应于单反射元件对应的干涉信号的频率保留，将其他频段滤除，再通过傅里叶反变换得到滤波后的分光谱单平面干涉信号。

图8显示了分光谱干涉信号31和最终合成干涉信号34示意图。可以看出，由于分光谱波段带宽较窄，干涉信号频率较低。通过相位对齐，拼接后得到的干涉信号类似于直接用原始宽光谱光源成像得到的干涉信号。不同之处在于，它是由一系列具有较低入射能量的分光谱干涉信号拼接而成，对光强敏感性样本在成像时更加友好。

图9比较了分光谱入射样本以及原始宽光谱光源全光谱入射样本的光强对照图(分光谱光强56对比全光谱光强57。显然，利用分光谱光波，依次输入样本，可以显著降低入射光强，对于可见光OCT为代表的应用，降低病人成像过程中的不适感，避免成像过程中快速眼球运动，提升成像质量。同时，经过信号拼接后得到图像可以恢复到原始全光谱成像对应的分辨率和信噪比。

如图10所示，本发明提出的分光谱相干断层成像系统另外一种实现方法是将n个带宽较窄的光源61通过光切换器63分别依次输入SDOCT系统干涉仪，其中n是1-10000之内的整数。通过光谱仪，顺序检测到不同光源所对应的不同波长范围的干涉信号，即分光谱干涉信号31。进一步通过数据后处理，将不同波长范围的干涉信号相位匹配，并进一步拼接为一个合成干涉信号34，最终得到合成后的图像36。该合成后的图像36相比单独光源成像得到的图像分辨率更高，信噪比也更高。

在图10所示的包含n个带宽较窄的光源作为输入的系统中，假设第i个光源输出波长62范围为λ_i1和λ_i2,其中1≤i≤n，λ_i1≤λ_i2。优选的，λ_i1取值范围可为380nm-1380nm，λ_i2取值范围可为380nm-1380nm。根据以上定义，不同光源之间可能有波长范围的重合，且各光源输出的带宽不一定相等。各光源入射得到的干涉信号通过分别其在线扫描相机上检测到的像素位置，找到对应的波长或频率范围，进行大小排序后，去除重复的波长或频率分量，对齐相位后拼接得到合成干涉信号。

以上所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种分光谱频域相干断层成像系统，其特征在于，该分光谱频域相干断层成像系统（50）利用可调滤波器（21）将宽光谱光源（1）输出的光波滤波为若干个光强较宽光谱光源（1）输出的光波光强弱、带宽较宽光谱光源（1）输出的光波带宽窄的分光谱（22），将分光谱（22）分别依次输入一个基于频域光学相干断层成像SDOCT系统的干涉仪，并依次检测对应的分光谱干涉信号（23或31）；通过数据后处理，将分光谱干涉信号（23或31）相位对齐拼接为一个合成干涉信号（34），最后通过傅里叶变换得到物体不同深度解析的高分辨率高信噪比的SDOCT图像；

其中，可调滤波器（21）通过程序控制输出中心波长和带宽范围，并能够在成像过程中快速调整可调滤波器的输出范围；SDOCT系统的干涉仪部分包含分光器（3），偏振调节器（4），透镜（5），参考臂平面镜（6），样本臂扫描振镜（9），光谱仪部分的光栅（7），线扫描相机（8）这一系列核心元件，偏振调节器（4）用于调节参考臂和样本臂光波的偏振态；所述分光谱频域相干断层成像系统的成像原理是，从宽光谱光源输出的光波经过可调滤波器输出后，经过分光器分光，一路光通向参考臂，被平面镜（6）反射；另一路光通向样本臂，通过样本臂扫描振镜（9）照射样本（10），从样本（10）反射或散射回来的光与从参考臂反射的光波发生干涉；干涉光波通过光栅分为不同波长分量，经过透镜聚焦后，被线扫描相机（8）检测，也就是说，线扫描相机（8）检测到的干涉信号是不同波长的干涉信号的分量；当可调滤波器（21）改变输出波长范围时，经过光栅的不同波长分量的干涉信号会被透镜聚焦于线扫描相机（8）不同位置的像素上，因此通过依次改变可调滤波器（21）的输出，线扫描相机（8）顺序检测到不同分光谱所对应的不同波长范围的干涉信号，即分光谱干涉信号（31）；进一步通过数据后处理，将不同波长范围的干涉信号依次进行频率轴拼接（32）和相位对齐（33），进一步拼接为一个合成干涉信号（34），该合成干涉信号（34）依次经过光谱整形（35）和傅里叶变换（42），最终得到合成后的图像（36），该合成后的图像（36）相比单独分光谱成像得到的图像分辨率更高，信噪比也更高；

该分光谱频域相干断层成像系统（50）利用可调滤波器（21）将宽光谱光源（1）输出的光波滤波为若干个较窄的分光谱（22），每个分光谱对应的光强小于原始宽光谱光源所对应的光强，从而避免对光强敏感的样本造成损伤；

所述可调滤波器（21）的输出波长通过运行在计算机上的控制软件，采用USB或网线或蓝牙进行动态实时调整；

将不同分光谱所对应的不同波长范围的干涉信号拼接为合成干涉信号（34）并最终得到合成后的图像（36）的一种方法通过如下步骤实现：由于各分光谱之间波长范围有重合，通过频率轴拼接（32）的方法将不包含重复段的波长频率段拼接起来，由于不同分光谱干涉信号经过光栅分光、透镜聚焦后被线扫描相机的不同位置的像素检测，因此根据所检测信号的坐标位置识别各分光谱干涉信号所对应的波长，将波长重复的信号去掉，并将波长非重复但连续的频率轴拼接起来；在此基础上，对各波长分段干涉信号进行相位对齐（33），拼接为合成干涉信号（34）；最后，对合成干涉信号（34）进行光谱整形（35），通过傅里叶变换（42）得到合成后的图像（36），光谱整形的方法是将任意包络的干涉信号通过乘以一个窗函数进行整形，所述窗函数包括Hamming窗函数，Hanning窗函数，高斯窗函数；

将两个不同分光谱所对应的不同波长范围的干涉信号拼接为合成干涉信号（34）的方法具体包括：为了便于将不同分光谱所对应的不同波长范围的干涉信号进行相位对齐，并进一步拼接成合成干涉信号（34），在样本（10）成像距离之外、SDOCT系统所允许的成像范围之内放置一个半透明的单反射元件（15），对两个分光谱干涉信号（31）分别提取其中的单反射元件对应的干涉信号，即提取单平面干涉信号（41），得到两个分光谱单平面干涉信号，通过傅里叶变换（42）分别获得两个分光谱单平面干涉信号的相位，进行相位比较（43），利用相位比较信息对其中一个分光谱干涉信号（31）进行线性波数插值（44）、傅里叶变换（42）、相位延迟（45）、傅里叶逆变换（46）后，再与另一个分光谱干涉信号（31）进一步拼接为合成干涉信号（34）。

2.根据权利要求1所述的分光谱频域相干断层成像系统，其特征在于，分光谱频域相干断层成像系统（50）利用可调滤波器（21）将宽光谱光源（1）输出的光波滤波为若干个光强较宽光谱光源（1）输出的光波光强弱，带宽较宽光谱光源（1）输出的光波带宽窄的分光谱（22）；宽光谱光源（1）输出波长范围为𝜆 _s1 和𝜆 _s2 ，光源带宽至少为30nm，即满足𝜆 _s2 -𝜆 _s1 ≥30nm；可调滤波器（21）输出为n个带宽较窄的分光谱，其中n是1-10000之内的整数；假设第i个分光谱波长范围为𝜆 _i1 和𝜆 _i2 ,其中1≤i≤n，那么分光谱输出波长满足以下条件：𝜆 _s1 ≤𝜆 _i1 ≤𝜆 _i2 ≤𝜆 _s2 ；且对于所有1≤i<j≤n，有𝜆 _i1 <𝜆 _j1 ，𝜆 _i2 <𝜆 _j2 ；连续两个分光谱之间满足𝜆 _i1 ≤𝜆 _(i+1)1 ≤𝜆 _i2 ≤𝜆 _(i+1)2 对于所有1≤i≤n-1。

3.根据权利要求2所述的分光谱频域相干断层成像系统，所述宽光谱光源（1）输出波长范围𝜆 _s1 和𝜆 _s2 ，以及可调滤波器（21）输出分光谱波长范围𝜆 _i1 和𝜆 _i2 ，其中1≤i≤n且为整数，𝜆 _s1 取值范围为380nm-1350nm，𝜆 _s2 取值范围为410nm-1380nm。

4.根据权利要求3所述的分光谱频域相干断层成像系统，其特征在于，从分光谱干涉信号（31）中提取单平面干涉信号（41）得到分光谱单平面干涉信号的一种方法具体包括：首先对分光谱干涉信号（31）进行时域滤波（47），由于线扫描相机采集到的信号是以经过光栅色散7得到的波长均匀排布的干涉信号，在后处理过程中通过线性波长到线性波数频率轴的线性波数插值（44）对时域滤波后的信号进行重采样，得到以波数均匀排布的频率轴对应的分光谱单平面干涉信号。

5.根据权利要求3所述的分光谱频域相干断层成像系统，其特征在于，从分光谱干涉信号（31）中提取单平面干涉信号（41）得到分光谱单平面干涉信号的另一种方法具体包括：对分光谱干涉信号（31）先进行线性波长到线性波数频率轴的线性波数插值（44），然后通过傅里叶域滤波将线性波长到线性波数频率轴的重采样插值后的信号变换到傅里叶域，将单反射元件对应的干涉信号的频率保留，将其他频段滤除，再通过傅里叶反变换得到滤波后的分光谱单平面干涉信号。

6.根据权利要求3所述的分光谱频域相干断层成像系统，其特征在于，所述半透明的单反射元件（15）为透明玻璃片。

7.一种分光谱频域相干断层成像系统，其特征在于，该成像系统光源由n个带宽较宽光谱光源窄的光源分别依次输入一个基于频域光学相干断层成像SDOCT系统的干涉仪，并依次检测对应的分光谱干涉信号（23）；通过数据后处理，将分光谱干涉信号（23）相位对齐拼接为一个合成干涉信号（34），最后通过傅里叶变换得到物体不同深度解析的SDOCT合成图像，这样的合成图像其分辨率和信噪比优于单个光源作为SDOCT光源所得到的图像；

所述成像系统光源由n个不同波长范围的光源组成，其中n是1-10000之内的整数；假设第i个分光谱波长范围为𝜆 _i1 和𝜆 _i2 ,其中1≤i≤n，则有𝜆 _i1 ≤𝜆 _i2 ，且𝜆 _i1 取值范围为380nm-1380nm，𝜆 _i2 取值范围为380nm-1380nm；

其中，将分光谱干涉信号（23）拼接为一个合成干涉信号（34）并最终得到SDOCT合成图像的一种方法通过如下步骤实现：由于各分光谱之间波长范围有重合，通过频率轴拼接（32）的方法将不包含重复段的波长频率段拼接起来，由于不同分光谱干涉信号经过光栅分光、透镜聚焦后被线扫描相机的不同位置的像素检测，因此根据所检测信号的坐标位置识别各分光谱干涉信号所对应的波长，将波长重复的信号去掉，并将波长非重复但连续的频率轴拼接起来；在此基础上，对各波长分段干涉信号进行相位对齐（33），拼接为合成干涉信号（34）；最后，对合成干涉信号（34）进行光谱整形（35），通过傅里叶变换（42）得到SDOCT合成图像，光谱整形的方法是将任意包络的干涉信号通过乘以一个窗函数进行整形，所述窗函数包括Hamming窗函数，Hanning窗函数，高斯窗函数；

将两个分光谱干涉信号拼接为一个合成干涉信号（34）的方法具体包括：为了便于将不同分光谱所对应的不同波长范围的干涉信号进行相位对齐，并进一步拼接成合成干涉信号（34），在样本（10）成像距离之外、SDOCT系统所允许的成像范围之内放置一个半透明的单反射元件（15），对两个分光谱干涉信号（23）分别提取其中的单反射元件对应的干涉信号，即提取单平面干涉信号（41），得到两个分光谱单平面干涉信号，通过傅里叶变换（42）分别获得两个分光谱单平面干涉信号的相位，进行相位比较（43），利用相位比较信息对其中一个分光谱干涉信号（23）进行线性波数插值（44）、傅里叶变换（42）、相位延迟（45）、傅里叶逆变换（46）后，再与另一个分光谱干涉信号（23）进一步拼接为一个合成干涉信号（34）。

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