Distortion analysis and reconstruction of OCT image in sector scan mode

Fan YANG; Lian-sheng LIU; Zuo-pan ZHAI; Li-cheng FAN

doi:10.37188/OPE.20212908.1968

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Distortion analysis and reconstruction of OCT image in sector scan mode

Information Sciences | 更新时间：2021-09-01

- Distortion analysis and reconstruction of OCT image in sector scan mode
- Optics and Precision Engineering Vol. 29, Issue 8, Pages: 1968-1975(2021)
- 作者机构：
  
  苏州大学机电工程学院，江苏苏州 215000
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.37188/OPE.20212908.1968
  CLC： TN219
- Received：16 January 2021，
  
  Revised：16 March 2021，
  
  Published：15 August 2021
- 稿件说明：
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杨帆,刘连圣,翟祚盼等.发散扫描模式下OCT图像畸变分析与矫正[J].光学精密工程,2021,29(08):1968-1975.

YANG Fan,LIU Lian-sheng,ZHAI Zuo-pan,et al.Distortion analysis and reconstruction of OCT image in sector scan mode[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(08):1968-1975.
杨帆,刘连圣,翟祚盼等.发散扫描模式下OCT图像畸变分析与矫正[J].光学精密工程,2021,29(08):1968-1975. DOI： 10.37188/OPE.20212908.1968.

YANG Fan,LIU Lian-sheng,ZHAI Zuo-pan,et al.Distortion analysis and reconstruction of OCT image in sector scan mode[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(08):1968-1975. DOI： 10.37188/OPE.20212908.1968.

摘要

针对光学相干断层成像（OCT）系统在发散扫描模式下图像失真的问题，本文研究了图像产生畸变的机理，对图像的畸变量进行了定量分析，提出了一种发散扫描模式OCT图像矫正与重构算法。首先，基于最大类间方差法对原始图像进行了降噪与增强预处理，以减少背景噪声对图像重构的影响。然后，建立OCT原始图像和重构图像的映射关系，从而实现对畸变图像的矫正。利用OCT系统对玻璃样品在发散扫描模式下进行成像，对图像进行矫正后测量样品厚度和宽度并与实际值对比，厚度测量误差为-0.012 ~0.053 mm，宽度测量误差为-0.107 ~0.045 mm。以离体猪眼为样品，对比平行扫描模式和发散扫描模式的测量结果，角膜厚度测量误差为-0.022 ~0.014 mm，虹膜间距测量误差为-0.121 ~-0.015 mm。实验验证了该算法在抑制OCT图像背景噪声的同时，能够有效矫正图像畸变，对于发散扫描模式OCT图像在医疗诊断和手术导航领域的应用具重要意义。

Abstract

In order to solve the problem of image distortion in sector scan mode by optical coherence tomography （OCT）， this study investigates the causes， provides a quantitative analysis， and proposes a rectification and reconstruction algorithm for the OCT images in sector scan mode. First， based on the maximization of interclass variance （OTSU） algorithm， a preprocessing of denoise and enhancement was applied to the original image， thereby facilitating the reduction of the influence of background noise on image reconstruction. Thereafter， a mapping relationship between the original OCT image and the reconstructed image was established， thus， achieving the rectification of the distorted OCT image. Here， we took advantage of the OCT system to make a glass sample from the images in sector scan mode and measured the thickness and width of the glass sample after rectifying the images. On comparing the measured values with the actual ones， we found that the measured thickness error ranges between

0.012 mm and 0.053 mm， and the measured width error ranges from

0.107 mm to 0.045 mm. Furthermore， taking the eyes of pigs in vitro as the sample， we made a comparison between the measurement results in the rectangular scan mode to that in the sector scan mode and found that the measured thickness error of corneas range between

0.022 mm and 0.014 mm， and the measured width error of irises range from

0.121 mm to

0.015 mm. Thus， the proposed method reduces the background noise of OCT images and corrects the image distortion effectively. This is of great significance for the application of OCT in sector scan mode， especially， in the field of medical diagnosis and surgical navigation.

关键词

Keywords

references

WANG S B ， CORNISH E E ， GRIGG J R ， et al . Anterior segment optical coherence tomography and its clinical applications ［J］. Clinical and Experimental Optometry ， 2019 ， 102 （ 3 ）： 195 - 207 .

SIMPSON T ， FONN D . Optical coherence tomography of the anterior segment ［J］. The Ocular Surface ， 2008 ， 6 （ 3 ）： 117 - 127 .

马思齐，巩岩，李丽，等 . 应用于眼轴参数测量的光学相干层析系统［J］. 光学精密工程， 2019 ， 27 （ 6 ）： 1318 - 1326 .

MA S Q ， GONG Y ， LI L ， et al . Optical coherence tomography system for measurement of eye axial parameters ［J］. Opt. Precision Eng. ， 2019 ， 27 （ 6 ）： 1318 - 1326 . （in Chinese）

LI M ， LANDAHL S ， EAST A R ， et al . Optical coherence tomography--A review of the opportunities and challenges for postharvest quality evaluation ［J］. Postharvest Biology and Technology ， 2019 ， 150 ： 9 - 18 .

唐弢，赵晨，陈志彦，等 . 超高分辨光学相干层析成像技术与材料检测应用［J］. 物理学报， 2015 ， 64 （ 17 ）： 174201 .

TANG T ， ZHAO CH ， CHEN ZH Y ， et al . Ultrahigh-resolution optical coherence tomography and its application in inspection of industrial materials ［J］. Acta Physica Sinica ， 2015 ， 64 （ 17 ）： 174201 . （in Chinese）

FERCHER A F . Optical coherence tomography - development， principles， applications ［J］. Zeitschrift Für Medizinische Physik ， 2010 ， 20 （ 4 ）： 251 - 276 .

蔡守东，何永红，李晖，等 . 眼前节光学相干层析系统的设计及实验研究［J］. 光电子激光， 2010 ， 21 （ 4 ）： 628 - 631 .

CAI SH D ， HE Y H ， LI H ， et al . Study of the eye anterior segment imaging system with optical coherence tomography ［J］. Journal of Optoelectronics.Laser ， 2010 ， 21 （ 4 ）： 628 - 631 . （in Chinese）

DREXLER W ， FUJIMOTO J G . Retinal Optical Coherence Tomography Imaging ［M］. Optical Coherence Tomography . Cham ： Springer International Publishing ， 2015 ： 1685 - 1735 .

CHANG Y C ， LIU K K ， DE FREITAS C ， et al . Assessment of eye length changes in accommodation using dynamic extended-depth OCT ［J］. Biomedical Optics Express ， 2017 ， 8 （ 5 ）： 2709 - 2719 .

KUO A N ， MCNABB R P ， CHIU S J ， et al . Correction of ocular shape in retinal optical coherence tomography and effect on current clinical measures ［J］. American Journal of Ophthalmology ， 2013 ， 156 （ 2 ）： 304 - 311 .

PODOLEANU A ， CHARALAMBOUS I ， PLESEA L ， et al . Correction of distortions in optical coherence tomography imaging of the eye ［J］. Physics in Medicine and Biology ， 2004 ， 49 （ 7 ）： 1277 - 1294 .

CHEN M ， GEE J C ， PRINCE J L ， et al . 2D modeling and correction of fan-beam scan geometry in OCT ［C］. Computational Pathology and Ophthalmic Medical Image Analysis ， 2018 ， 11039 ： 328 - 335 .

HABIB W ， SARWAR T ， SIDDIQUI A M ， et al . Wavelet denoising of multiframe optical coherence tomography data using similarity measures ［J］. Iet Image Processing ， 2017 ， 11 （ 1 ）： 64 - 79 .

TALESHMEKA D K ， MOHARRAMI S . The application of the residue number system in digital image processing： propose a scheme of filtering in spatial domain ［J］. Research Journal of Applied Sciences ， 2012 ， 7 （ 6 ）： 286 - 292 .

JENKIN R . Digital Image Processing in the Frequency Domain ［M］. The Manual of Photography . Amsterdam ： Elsevier ， 2011 ： 521 - 534 .

VELTHOVEN M E JVAN ， FABER D J ， VERBRAAK F D ， et al . Recent developments in optical coherence tomography for imaging the retina ［J］. Progress in Retinal and Eye Research ， 2007 ， 26 （ 1 ）： 57 - 77 .

田小林，李骁一，杜文亮 . 光学相干层析图像处理及应用［M］. 北京：北京理工大学出版社， 2015 ： 20 - 31 .

TIAN X L ， LI X Y ， DU W L . Optical Coherence Tomography Image Processing and Application ［M］. Beijing ： Beijing Insititute of Technology Press ， 2015 ： 20 - 31 . （in Chinese）

蔡怀宇，张玮茜，陈晓冬，等 . 眼科光学相干层析成像的图像处理方法［J］. 中国光学， 2019 ， 12 （ 4 ）： 731 - 740 .

CAI H Y ， ZHANG W Q ， CHEN X D ， et al . Image processing method for ophthalmic optical coherence tomography ［J］. Chinese Optics ， 2019 ， 12 （ 4 ）： 731 - 740 . （in Chinese）

杨帆，陈聪，沈超逸，等 . 基于双模态图像信息的眼内激光手术联合标定方法［J］. 中国激光， 2020 ， 47 （ 2 ）： 424 - 429 .

YANG F ， CHEN C ， SHEN CH Y ， et al . Intraocular laser surgery combined calibration method based on bimodal image information ［J］. Chinese Journal of Lasers ， 2020 ， 47 （ 2 ）： 424 - 429 . （in Chinese）

陈聪，杨帆，范立成，等 . 眼科手术导航的OCT图像畸变矫正［J］. 光学精密工程， 2020 ， 28 （ 1 ）： 182 - 188 .

CHEN C ， YANG F ， FAN L CH ， et al . Study on distortion correction method of OCT image in ophthalmic surgery navigation ［J］. Opt. Precision Eng. ， 2020 ， 28 （ 1 ）： 182 - 188 . （in Chinese）

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