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Simulación y procesamiento de señales de un tomógrafo de coherencia óptica en el dominio temporal, espectral y análisis de la modalidad funcional Doppler
Alejandro Sánchez
Jorge Castro Ramos
YENISEY DEL ROCIO PONCE DE LEON VILLANUEVA
Acceso Abierto
Atribución-NoComercial-SinDerivadas
Tomografía de Coherencia Óptica
Doppler-OCT
Retrorreflexión
Simulaciones numéricas
Optical Coherence Tomography (OCT) is a non-invasive imaging techniqueused when it is desirable to observe the internal structure and the scattering propertiesof an object of study through non-ionizing light. The OCT technique is based onLow Coherence Interferometry (LCI), where a Michelson interferometer generates aninterference pattern due to the combination of a reference beam and the light backscatteredby the sample. To obtain an interpretable image of the acquired signal, severaldigital processing steps are necessary; principally, the use of the Fourier transform andits inverse. The processed signal is an A-scan, and the set of several lateral A-scans isknown as B-scan or tomogram.In this thesis work, it is presented the procedure followed to perform a Matlabsimulation of an OCT signal in the time domain as well as in the frequency domain. Theobjective of this procedure is to convert the interference signal into an intensity profileas function of the sample’s depth, i.e., an A-scan. A simulation of a Doppler OCTsystem (D-OCT), in the frequency domain, is also shown. The goal is to understand thedata processing that allows, from the phase information of the OCT signal, to measurethe velocity and the flow direction of a sample. In this modality, a fluid characterizedby an initial velocity distribution, and flowing through a capillary tube is simulated. Finally, a Graphical User Interface (GUI) is presented to generate and processthe interference signals in either type of OCT system. The designed GUI allows theselection of the input object to be studied. It plots the A-scans at the same time theyare being scanned in the lateral direction (x). It also displays the recovered B-scan afterthe entire width of the simulated object is scanned. In addition, is included the optionto perform the scan in the y direction to obtain three-dimensional images (C-scan).Additionally, the GUI offers a set of tools that control the contrast, brightness, anddynamic range of the retrieved images.
La Tomografía de Coherencia Óptica (Optical Coherence Tomography, OCTpor sus siglas en inglés) es una técnica de imagen no invasiva que se utiliza cuando se quiere observar la estructura interna de un objeto de estudio mediante luz no ionizante y aprovechando las propiedades de esparcimiento del objeto. El elemento central del sistemade OCT es la Interferometría de Baja Coherencia (Low Coherence Interferometry, LCI por sus siglas en inglés), en la cual, a partir de un interferómetro de Michelson se genera un patrón de interferencia debido a la combinación de un haz de referencia y la luz retroesparcida por la muestra. Para obtener una imagen interpretable de la señal adquirida son necesarios varios procesamientos digitales que incluyen principalmente el uso de la transformada de Fourier y su inversa. A la señal procesada se le conoce como A-scan y al conjunto de varios A-scan laterales se le conoce como B-scan o tomograma. En este trabajo de tesis se presenta el procedimiento seguido para realizar la simulación en MATLAB de la señal de un sistema de OCT en el dominio temporal, así como en el dominio de la frecuencia; siendo el objetivo de este procedimiento convertirla señal de interferencia en un perfil de intensidad en función de la profundidad del objeto muestra, es decir, un A-scan. Se muestra también la simulación de un sistema Doppler OCT en el dominio de la frecuencia (D-OCT, por sus siglas en inglés) para entender el procesamiento de los datos que permiten, a partir de la información de fase de la señal de OCT, medir la velocidad y dirección de flujo en una muestra. En esta modalidad se simula un fluido caracterizado por una distribución inicial de velocidades que circula a través de un capilar.Finalmente se presenta una interfaz gráfica de usuario (Graphical User Interface, GUI por sus siglas en inglés) con la cual se generan y procesan las señales de interferencia en cualquiera de los dos tipos de sistema de OCT. La GUI diseñada permite seleccionar el objeto de entrada que va a ser estudiado, grafica los A-scan conforme serealiza el escaneo lateral en la dirección x y muestra el B-scan recuperado después de escanear todo el ancho del objeto simulado. También se incluye la opción de realizar el escaneo en la dirección y para obtener imágenes tridimensionales.
Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica.
2021-12
Tesis de maestría
Español
Estudiantes
Investigadores
Público en general
Sánchez Ortega, Alejandro, (2021), Simulación y procesamiento de señales de un tomógrafo de coherencia óptica en el dominio temporal, espectral y análisis de la modalidad funcional Doppler, Tesis de Maestría, Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica.
ÓPTICA
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