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基于扫频OCT的眼轴及眼前节一体化成像系统研究

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基于扫频OCT的眼轴及眼前节一体化成像系统研究

作者：张玮茜天津大学

学位级别：硕士

扫频光学相干层析成像技术(Swept Source-Optical Coherence Tomography,SS-OCT),利用样品组织的背向散射光与参考光之间的低相干干涉,对光谱信号进行反傅里叶变换实现图像深度信息的重构,具有微米级高分辨率、高信噪比、瞬时成像以及... 详细信息

扫频光学相干层析成像技术(Swept Source-Optical Coherence Tomography,SS-OCT),利用样品组织的背向散射光与参考光之间的低相干干涉,对光谱信号进行反傅里叶变换实现图像深度信息的重构,具有微米级高分辨率、高信噪比、瞬时成像以及非接触式成像等特点,广泛应用于眼科学的临床诊断中,以实现活体眼的快速无创成像。本文探究了扫频OCT的成像原理及其在眼科临床诊疗中的应用,在此基础上提出了眼轴与眼前节一体化成像系统方案,设计并搭建了全光纤扫频OCT成像系统,实现了全范围眼轴长度测量以及眼前节的二维成像;提出了基于深度自适应的全范围迭代补偿算法对各位置的色散进行自动补偿;通过图像增强和定位算法提高了眼部参数的测量精度。论文主要工作如下:1.完成了眼轴及眼前节的一体化成像系统设计,实现了大范围眼轴长度测量(1D)以及眼轴与眼前节的一体化成像(2D)两种成像功能。除全光纤干涉光路外,在光源外部设计K域重采样光路以提高大量程干涉范围内的成像质量,并通过实时显示模块进行成像结果呈现。2.针对OCT系统中存在的色散失配问题,提出了基于深度自适应的全范围迭代补偿算法。根据各深度色散补偿系数与光程差之间的线性关系,通过黄金分割法对少数位置处的信号分辨率寻找最优解,从而拟合全范围内色散补偿系数与深度之间的关系,对成像范围内各位置信号的色散进行自动补偿,提升系统纵向分辨率。3.将傅里叶变换与非局部均值算法相结合,在保留图像完整性的前提下对散斑噪声进行有效抑制。在非局部均值中使用马氏距离对相似度计算方法进行优化,并应用在图像高频分量中,有效避免了图像低频分量的损失。提出中轴临近像素点的双线性差值回归算法,通过眼轴近轴像素点进行双线性拟合,能够实现OCT图像中各层信号的精确定位。该算法在多项客观评价指标和主观视觉效果上均取得了较好的结果。4.搭建了眼轴及眼前节全光纤扫频OCT成像系统,进行了等比例眼模型及生物样品的系列实验。实验结果验证本文设计并搭建的系统可以完整的实现眼轴一维测量以及眼前节横向扫描;所提算法可有效提高一体化成像系统的成像质量。

关键词：扫频OCT 眼轴测量眼前节成像色散补偿图像增强

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扫频光学相干层析角膜图像轮廓自动提取算法

物理学报 2019年第20期68卷 110-116页

作者：汪毅刘珊珊张玮茜蔡怀宇陈晓冬天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室

在扫频光学相干层析系统中,远心扫描模式造成角膜图像中存在伪影、部分结构缺失及低信噪比区域,影响了角膜轮廓提取的精度.针对该问题,本文提出了一种针对低质量角膜图像的轮廓自动提取算法.该算法首先依据图像标准差分布将图像划分为... 详细信息

在扫频光学相干层析系统中,远心扫描模式造成角膜图像中存在伪影、部分结构缺失及低信噪比区域,影响了角膜轮廓提取的精度.针对该问题,本文提出了一种针对低质量角膜图像的轮廓自动提取算法.该算法首先依据图像标准差分布将图像划分为高、低信噪比区域;针对高信噪比区域,通过峰值点定位法获取角膜轮廓;针对低信噪比区域,通过连续帧图像间配准叠加实现图像增强,为低信噪比区域提供参考轮廓点,再通过权衡参考轮廓点与局部直线拟合结果的优劣,实现角膜轮廓定位;最后,通过全局多项式拟合实现对全区域的角膜整体轮廓信息.对光学眼模型进行实验,结果表明,与已有算法相比,本文算法对角膜轮廓的提取精度平均提高了4.9%.

关键词：光学相干断层扫描扫频光学相干层析角膜轮廓提取

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眼轴及眼前节SS-OCT一体化成像系统

红外与激光工程 2020年第4期49卷 173-181页

作者：蔡怀宇张玮茜韩晓艳汪毅陈文光陈晓冬天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室天津300072 上海美沃精密仪器股份有限公司上海200237

针对现有眼轴测量仪器无法同时实现大量程眼轴测量及眼前节成像的功能,设计了眼轴和眼前节同步测量的大量程扫频光学相干层析成像系统。该系统通过设计大量程扫频光源增加成像深度,并在外部设计搭建标定光路进行k域重采样以提高大量程... 详细信息

针对现有眼轴测量仪器无法同时实现大量程眼轴测量及眼前节成像的功能,设计了眼轴和眼前节同步测量的大量程扫频光学相干层析成像系统。该系统通过设计大量程扫频光源增加成像深度,并在外部设计搭建标定光路进行k域重采样以提高大量程干涉范围内的成像质量,从而在获取高精度眼轴信息的同时对眼前节成像;针对该系统OCT图像信噪比较低的问题,文中采用基于各向异性滤波的保边去噪算法对图像中的散斑噪声进行抑制以提高图像对比度。系统分别使用等比例人眼模型和离体鱼眼进行成像实验,实验结果表明:该系统成像深度可达到69 mm,在精准测量眼轴纵向五层结构的同时完成12 mm范围内的眼前节横向扫描,眼轴长度平均测量误差0.04 mm,成像时间约为0.45 s,满足临床医学应用中实时性的要求。

关键词：扫频光学相干层析成像眼轴测量眼前节成像 k域重采样图像增强

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眼科光学相干层析成像的图像处理方法

中国光学 2019年第4期12卷 731-740页

作者：蔡怀宇张玮茜陈晓冬刘珊珊韩晓艳天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室

光学相干层析成像(OCT)由于具有微米级高分辨率、非接触式成像以及瞬时性等特点,成为临床医学领域的研究热点,近些年得到迅速的发展,取得诸多进展与突破。本文简述了OCT技术在眼科医学中的各类应用及发展现状,分类讨论了OCT图像在空域... 详细信息

光学相干层析成像(OCT)由于具有微米级高分辨率、非接触式成像以及瞬时性等特点,成为临床医学领域的研究热点,近些年得到迅速的发展,取得诸多进展与突破。本文简述了OCT技术在眼科医学中的各类应用及发展现状,分类讨论了OCT图像在空域和频域中的降噪方法,并重点总结了OCT眼前节和视网膜图像中各层组织的精确定位分层方法。其中深入分析了基于灰度值搜索方法、活动轮廓模型、图论和模式识别等分层方法,并针对现有分层方法的优缺点以及存在的问题展开深入讨论,提出相应的解决方法和优化方案。对眼科相关疾病的临床诊断指标分析评价,根据眼科临床医学需求和OCT图像处理现状,对未来OCT图像处理的发展趋势和发展水平做进一步讨论和分析。

关键词：光学相干层析成像眼前节视网膜图像图像分层

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基于SS-OCT的大范围眼轴长度测量系统

光子学报 2019年第5期48卷 197-204页

作者：刘珊珊汪毅(指导) 张玮茜陈文光蔡怀宇陈晓冬天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室天津300072 上海美沃精密仪器股份有限公司上海200237

针对传统眼轴长度测量需要分段检测且测量误差较大的问题,设计了一种具有大探测范围的扫频光学相干层析系统,实现了对眼轴长度的单次完整测量.提出了自适应峰值点提取与自适应误差校正相结合的算法,实现了大深度干涉信号的重构;利用CPU-... 详细信息

针对传统眼轴长度测量需要分段检测且测量误差较大的问题,设计了一种具有大探测范围的扫频光学相干层析系统,实现了对眼轴长度的单次完整测量.提出了自适应峰值点提取与自适应误差校正相结合的算法,实现了大深度干涉信号的重构;利用CPU-GPU协同加速技术实现了系统的实时测量,解决了大范围探测数据量大、处理速度慢的问题.对光学眼模型进行实验,结果表明:该系统对眼轴长度的测量误差为0.01mm,优于传统分段测量系统,系统单次测量时间为0.10s,满足实时测量要求.

关键词：光学相干层析扫频光学相干层析光谱标定眼轴长度 GPU并行处理

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铯蒸气池内微波场空间分布的高分辨测量

量子光学学报 2016年第4期22卷 311-315页

作者：周健张玮茜郝艳梅金桐蒋徐浩张好张临杰山西大学激光光谱研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室山西太原030006 山西大学物理电子工程学院山西太原030006

本文通过测量铯原子的电磁感应透明光谱在微波电场作用下的Autler-Townes分裂间隔,获得了铯蒸气池中高分辨率的毫米波微波电场强度空间分布特征。文中使用32.65GHz的微波场共振耦合铯里德堡原子49S_(1/2)态和邻近的49P_(1/2)态,得到铯原... 详细信息

本文通过测量铯原子的电磁感应透明光谱在微波电场作用下的Autler-Townes分裂间隔,获得了铯蒸气池中高分辨率的毫米波微波电场强度空间分布特征。文中使用32.65GHz的微波场共振耦合铯里德堡原子49S_(1/2)态和邻近的49P_(1/2)态,得到铯原子6S_(1/2)-6P_(3/2)-49S_(1/2)阶梯型三能级电磁诱导透明光谱分裂信号。我们测量了射频信号发生器输出功率P_(MW)与Autler-Townes分裂宽度的关系,实验结果表明分裂宽度与电场强度(∝P_(MW)^(1/2))有良好的线性关系。根据此线性关系我们对铯蒸气池一维方向的电场强度空间分布进行了测量,理论上获得的空间分辨率达到λ_(MW)/90。

关键词：电磁诱导透明效应 Autler-Townes分裂里德堡原子毫米波场强测量

非厄米准周期系统中的二次局域体态和局域-扩展的边缘态

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物理学报 2025年第1期74卷 92-100页

作者：郭刚峰包茜茜谭磊刘伍明宿迁学院数理学院宿迁223800 兰州大学兰州理论物理中心甘肃省理论重点实验室兰州730000 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家研究中心北京100190

局域化是物理学中一个基础且极具潜力的研究领域.基于广义Su-Schrieffer-Heeger模型,本文针对其非厄米项以准周期、非对角形式出现的特点,提出了一种新的分析框架,旨在分别探讨体态与边缘态的局域化特性.对于体态,它可以经历由准无序诱... 详细信息

局域化是物理学中一个基础且极具潜力的研究领域.基于广义Su-Schrieffer-Heeger模型,本文针对其非厄米项以准周期、非对角形式出现的特点,提出了一种新的分析框架,旨在分别探讨体态与边缘态的局域化特性.对于体态,它可以经历由准无序诱导的扩展-共存-局域-共存-局域的转变,或者是由非厄米特性引起的共存-局域-共存-局域的转变.同时边缘态可以被破坏和恢复,且其拓扑相变与局域化转变完全同步.最后,发现在局域化转变点处归一化参与率的导数展现出明显的不连续性.本文的结果不仅展示了体态和边缘态局域化性质的多样性,而且为局域化研究开辟了一个新的研究视角.

关键词：非厄米准无序二次局域拓扑相变

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现代室内装饰设计中电镀工艺的应用

电镀与精饰 2025年第1期47卷 105-105,I0001页

作者：张玮玮河南建筑职业技术学院河南郑州450064

电镀工艺作为制造业的四大基础工艺之一,以电解原理为依据,在某些金属或非金属材料表面镀上一层金属膜,以提高材料的耐磨性、导电性、反光性、抗腐蚀性等特性,并具有一定的美观度。随着生活水平的提高和生活理念的变化,大众对室内空间... 详细信息

电镀工艺作为制造业的四大基础工艺之一,以电解原理为依据,在某些金属或非金属材料表面镀上一层金属膜,以提高材料的耐磨性、导电性、反光性、抗腐蚀性等特性,并具有一定的美观度。随着生活水平的提高和生活理念的变化,大众对室内空间环境质量的要求也越来越高。电镀工艺作为具有突出优势的表面加工技术,被广泛应用于现代室内装饰设计中,能够为室内装饰设计提供更多的创新思路和素材,以提升室内装饰的品质和美观性。

关键词：室内空间环境室内装饰设计电镀工艺非金属材料基础工艺抗腐蚀性美观度创新思路

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教育强国建设下民族高等教育的发展理路

中国远程教育 2025年第03期 111-124页

作者：苏德原子茜中央民族大学教育学院

民族高等教育高质量发展事关教育强国建设和中国式现代化发展进程，对实现共同富裕和中华民族伟大复兴有着重要影响。从本质上看，教育强国建设与民族高等教育发展是整体与部分的统一，具有逻辑上的不可分割性与功能上的协同互构性。面... 详细信息

民族高等教育高质量发展事关教育强国建设和中国式现代化发展进程，对实现共同富裕和中华民族伟大复兴有着重要影响。从本质上看，教育强国建设与民族高等教育发展是整体与部分的统一，具有逻辑上的不可分割性与功能上的协同互构性。面对教育强国建设提出的四项要求，民族高等教育应踔厉奋发，与民族工作同向同行，引领发挥铸牢中华民族共同体意识的教育功能；与共同富裕同频共振，赓续培养适应民族地区发展的复合型高端人才；与产业需求同心齐力，创新打造一流师资队伍与特色优势学科集群；与“一带一路”同向发力，前瞻谋划民族高等教育对外开放的体制机制；与数字化建设相适应，整体驱动教育理念、范式、体系、内容、治理等的变革，为教育强国建设和中华民族伟大复兴凝心聚力、垒土造墙。

关键词：教育强国民族高等教育中国式现代化理路高等教育