用于產(chǎn)生信息信號的方法技術

本發(fā)明專利技術的目標是解決難以同時實現(xiàn)增加的信號分辨率和噪聲分量減少的問題。提供了通過對信號(f(a))執(zhí)行傅立葉變換來產(chǎn)生信息信號(F(b))的信號產(chǎn)生方法，包括：檢測信息信號(F(b))的峰值強度的最大值的步驟；計算信號(f(a))的與峰值強度的最大值相應的振幅、相位和頻率的步驟；基于所述振幅、相位和頻率產(chǎn)生其中與峰值強度的最大值相應的信號f(a)沿著“a”軸延伸的信號的步驟；從延伸信號提取在延伸信號之中小于a1的區(qū)域的信號和大于a2的區(qū)域的信號并產(chǎn)生外插信號的步驟，其中，a1<a2；將外插信號與a1至a2的信號(f(a))合成并產(chǎn)生合成信號的步驟；并且進一步對合成信號執(zhí)行傅立葉變換的步驟。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種用于通過使用傅立葉變換來產(chǎn)生信息信號的信號產(chǎn)生方法，諸如用于通過獲得光譜干涉信號并且對該光譜干涉信號執(zhí)行傅立葉變換來產(chǎn)生關于測量目標的斷層的信息信號的信號產(chǎn)生方法。
技術介紹
例如，在圖像處理領域、各種測量領域和音頻分析領域中廣泛地執(zhí)行使用傅立葉變換來產(chǎn)生各種類型的信號。例如，使用通過對光譜干涉信號執(zhí)行傅立葉變換來獲得測量目標的斷層信息信號的光學相干斷層成像裝置(傅立葉域-光學相干斷層攝影術:FD-0CT)。在FD-OCT中，將光源輸出劃分為兩個或更多個光束，其中之一用作參考光，其中另一個用作照射測量目標的測量光。散射或反射光從測量目標返回，并且獲得散射或反射光與上述參考光之間的光譜干涉信號。沿著波數(shù)空間軸觀察光譜干涉信號，并且獲得沿著波數(shù)空間軸根據(jù)參考光路與測量光路之間的光路長度差振動的信號。相應地，對所獲得的光譜干涉信號進行傅立葉變換，以使得獲得指示根據(jù)光路長度差的峰值的斷層信息信號。光譜干涉信號的強度與參考光和來自測量目標的反饋光的強度的乘積成比例。因此，即使當來自測量目標的反饋光由于吸收、散射或透射而衰減時，也可以獲得高靈敏度的斷層信息信號。通過對光譜干涉信號執(zhí)行傅立葉變換而獲得的斷層信息信號表示如下正弦波的傅立葉變換信號的卷積計算的結果，所述正弦波具有基于光路長度差的頻率、以及通過對譜形狀執(zhí)行傅立葉變換而獲得的形狀。因此，當譜帶(例如，根據(jù)光源的波長帶)更寬時，獲得在深度方向上具有更高分辨率(分辨層結構并顯示它的能力)的斷層信息信號。然而，譜帶通常是有限的，并且譜形狀具有某一形狀。因此，斷層信息信號的形狀反映通過對譜形狀執(zhí)行傅立葉變換而獲得的形狀。因此，諸如在下列情況下，斷層信息信號的劣化發(fā)生:最初為一個層的斷層顯示為多個層的圖像顯示、多個層不分離并且顯示為一個層的顯示、或者小強度的斷層信息信號隱藏于大強度的斷層信息信號的尾部的狀態(tài)。因此，為了抑制斷層信息信號的劣化，已經(jīng)利用了將所獲得的光譜干涉信號乘以窗口函數(shù)以使得波形成形從而使斷層信息信號成形的方法。該方法使斷層信息信號成為單峰，并且實現(xiàn)噪聲的抑制。然而，乘以窗口函數(shù)使得譜帶變窄，并且使得斷層信息信號的寬度增大，從而導致斷層圖像的深度方向上的分辨率降低。信號的這樣的劣化不限于光學斷層測量，而是伴隨傅立葉變換的信號處理或信號分析處理的共同問題。為了解決上述問題，在雷達等的情況下，提出了例如PTLl中的被稱為超空間變跡的方法，在該方法中，執(zhí)行多次外插和超出衍射極限的分辨。在該方法中，在寬帶中提取其中心在經(jīng)過傅立葉變換的信號的峰值處的波形，并且對所提取的波形執(zhí)行逆傅立葉變換以使得產(chǎn)生外插信號。然后，將外插信號外插到原始波形，以便改進分辨率。通過重復地執(zhí)行該信號處理，獲得更高分辨率的信號。同樣在音頻分析-合成領域中，提出了例如PTL2中的方法，在該方法中，執(zhí)行頻率分析以使得從分析結果合成信號。在該方法中，僅提取主頻率分量，并且執(zhí)行相位校正以使得聲音被合成。引文列表專利文獻PTLl:美國專利 N0.5，686，922PTL2:日本專利公開 N0.2008-216381
技術實現(xiàn)思路
技術問題在PTLl中所描述的方法中，在寬帶中而不是在峰值附近提取波形。因此，在噪聲分量存在于所提取的帶中的情況下，將噪聲分量也提取為信號，從而未能顯著地降低噪聲水平。在PTL2中所描述的方法中，移除附近的峰值，以使得最初存在的信息可能被移除。因此，在這些方法中，事實是難以同時實現(xiàn)信號的噪聲分量的降低和分辨率的提聞。問題的解決方案本專利技術提供了一種用于通過對信號f (a)執(zhí)行傅立葉變換來產(chǎn)生信息信號F (b)的信號產(chǎn)生方法。該信號產(chǎn)生方法包括以下步驟:檢測信息信號F (b)的最大峰值強度；計算信號f(a)的與最大峰值強度相應的振幅、相位和頻率；基于關于所述振幅、相位和頻率的信息來產(chǎn)生通過使與最大峰值強度相應的信號f(a)沿著“a”軸延伸而獲得的信號；通過從延伸信號提取小于al的區(qū)域中的信號和大于a2的區(qū)域中的信號來產(chǎn)生外插信號，其中，al〈a2 ；通過將外插信號與al至a2的范圍中的信號f (a)組合來產(chǎn)生合成信號；以及進一步對合成信號執(zhí)行傅立葉變換。本專利技術的有益效果在本專利技術的信號產(chǎn)生方法中，基于與信息信號F(b)的最大峰值強度相應的信號f(a)來產(chǎn)生外插信號。使用外插信號來產(chǎn)生合成信號，并且進一步對該合成信號進行傅立葉變換。也就是說，不是使用信息信號的峰值周圍的范圍廣泛的數(shù)據(jù)，而是使用該峰值所指示的振幅、相位和頻率來產(chǎn)生外插信號，以使得產(chǎn)生合成信號，從而實現(xiàn)伴隨該峰值的邊帶噪聲的降低。因此，具有小的峰值強度值并且隱藏于邊帶噪聲中的信息信號不被移除而是保留，從而使得能夠獲得更詳細的信息信號。【附圖說明】圖1包括用于說明本專利技術的信號產(chǎn)生方法的處理的示意圖。圖2包括用于說明本專利技術的信號產(chǎn)生方法的處理的示意圖。圖3包括用于說明本專利技術中的重復處理的示意圖。圖4是用于說明本專利技術中的重復處理的流程圖。圖5是用于說明窗口函數(shù)的效果的示意圖。圖6包括用于說明本專利技術的效果的曲線圖。圖7是應用本專利技術的光學相干斷層成像裝置的示意圖。圖8是應用本專利技術的光學相干斷層成像裝置的示意圖。【具體實施方式】本專利技術的用于通過對信號f (a)執(zhí)行傅立葉變換來產(chǎn)生信息信號F (b)的信息信號產(chǎn)生方法包括以下步驟。 即，檢測信息信號F(b)的最大峰值強度的步驟。計算信號f(a)的與最大峰值強度相應的振幅、相位和頻率的步驟。通過基于關于所述振幅、相位和頻率的信息使與最大峰值強度相應的信號f (a)沿著“a”軸延伸來產(chǎn)生信號f’ (a)的步驟。通過從延伸信號提取小于al的區(qū)域中的信號和大于a2的區(qū)域中的信號來產(chǎn)生外插信號的步驟，其中，al〈a2。通過將外插信號與al至a2的范圍中的信號f (a)組合來產(chǎn)生合成信號的步驟。進一步對合成信號執(zhí)行傅立葉變換的步驟。另外，本專利技術包括其中多次執(zhí)行信號產(chǎn)生方法的重復處理。作為本專利技術中的f (a)和F(b)的組合，例如，以下組合是可用的:在傅立葉域-光學相干斷層攝影術(FD-OCT)中，光譜干涉信號和斷層信息信號的組合；在傅立葉變換紅外光譜學(FT-1R)中，干涉信號和光譜學信息信號的組合；光學強度信號及其分析信號的組合；以及音頻信號和音頻分析信號的組合。下面將以FD-OCT為例詳細描述本專利技術的實施例。在FD-OCT中，所獲得的光譜干涉信號I (k)用表達式(I)表達。[數(shù)學式I]I (k) c^c sin (kx) X S (k)表達式(I)這里，k表示波數(shù)，X表示干涉光路與測量光路之間的光路長度差，S (k)表示譜形狀。因此，如下表達通過對表達式(I)中表達的光譜干涉信號執(zhí)行傅立葉變換而獲得的斷層信息信號。[數(shù)學式2]FT|sin(kx) x S(k)| = FT|sin(kx)| ? FT|S(k)|表達式⑵這表明，斷層信息信號表示具有基于光路長度差的頻率的正弦波的傅立葉變換信號、與通過對譜形狀執(zhí)行傅立葉變換而獲得的形狀的卷積計算的結果。因此，當譜帶(例如，根據(jù)光源的波長帶)越寬時，獲得在深度方向上具有更高分辨率(分辨層結構并顯示它的能力)的斷層信息信號。然而，譜通常不具有無限寬的帶，并且具有某一形狀S (k)。因此，斷層信息信號的形狀反映本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種用于通過對信號f(a)執(zhí)行傅立葉變換來產(chǎn)生信息信號F(b)的信號產(chǎn)生方法，所述方法包括以下步驟：檢測信息信號F(b)的最大峰值強度；計算信號f(a)的與信息信號F(b)的最大峰值強度相應的振幅、相位和頻率；基于關于所述振幅、相位和頻率的信息來產(chǎn)生沿著“a”軸延伸的信號f'(a)；通過從延伸信號f'(a)提取小于a1的區(qū)域中的信號和大于a2的區(qū)域中的信號來產(chǎn)生外插信號，其中，a1<a2；通過將外插信號與a1至a2的范圍中的信號f(a)組合來產(chǎn)生合成信號；以及進一步對合成信號執(zhí)行傅立葉變換。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種用于通過對信號f (a)執(zhí)行傅立葉變換來產(chǎn)生信息信號F (b)的信號產(chǎn)生方法，所述方法包括以下步驟: 檢測信息信號F (b)的最大峰值強度； 計算信號f (a)的與信息信號F(b)的最大峰值強度相應的振幅、相位和頻率； 基于關于所述振幅、相位和頻率的信息來產(chǎn)生沿著“a”軸延伸的信號f’ (a)； 通過從延伸信號f’ (a)提取小于al的區(qū)域中的信號和大于a2的區(qū)域中的信號來產(chǎn)生外插信號，其中，al〈a2 ； 通過將外插信號與al至a2的范圍中的信號f (a)組合來產(chǎn)生合成信號；以及 進一步對合成信號執(zhí)行傅立葉變換。2.根據(jù)權利要求1所述的信號產(chǎn)生方法，還包括以下步驟: 在η以I為步長從I遞增到N的情況下重復地執(zhí)行包括以下步驟的處理: 在通過用于產(chǎn)生信息信號的方法獲得的信息信號F (b)中，檢測第η峰值強度值之后的第(η+1)峰值強度值(其中，η為等于或大于I的整數(shù))， 計算信號f(a)的與第(η+1)峰值相應的振幅、相位和頻率， 基于關于該振幅、相 位和頻率的信息來產(chǎn)生沿著“a”軸延伸的信號， 通過從延伸信號提取小于al的區(qū)域中的信號和大于a2的區(qū)域中的信號來產(chǎn)生外插信號，其中，al〈a2， 通過將外插信號與al到a2的范圍中的信號f (a)組合來產(chǎn)生合成信號，以及 進一步對合成信號執(zhí)行傅立葉變換。3.根據(jù)權利要求2所述的信號產(chǎn)生方法， 其中，數(shù)N被設置為信息信號F(b)中的峰值的數(shù)量。4.根據(jù)權利要求2所述的信號產(chǎn)生方法， 其中，數(shù)N指示通過從表現(xiàn)出大強度的峰值到表現(xiàn)出等于或小于預定強度的強度的峰值對峰值進行計數(shù)而獲得的峰值的數(shù)量。5.根據(jù)權利要求1所述的信號產(chǎn)生方法，還包括以下步驟: 確定用于信息信號F(b)的強度的閾值； 檢測信息信號F(b)中的高于所述閾值的多個峰值； 計算信號f(a)的與所述多個峰值中的每個相應的振幅、相位和頻率； 基于關于該振幅、相位和頻率的信息來產(chǎn)生沿著“a”軸延伸的信號； 通過從延伸信號提取小于al的區(qū)域中的信號和大于a2的區(qū)域中的信號來產(chǎn)生外插信號; 通過將外插信號與al至a2的范圍中的信號f (a)組合來產(chǎn)生合成信號；以及 進一步對合成信號執(zhí)行傅立葉變換。6.根據(jù)權利要求5所述的信號產(chǎn)生方法， 其中，每次通過使用預定比率減小所述閾值時執(zhí)行包括以下步驟的處理: 檢測信息信號F(b)中的高于閾值的多個峰值； 計算信號f(a)的與該多個峰值中的每個相應的振幅、相位和頻率； 基于關于該振幅、相位和頻率的信息來產(chǎn)生沿著“a”軸延伸的信號； 通過從延伸信號提取小于al的區(qū)域中的信號和大于a2的區(qū)域中的信號來產(chǎn)生外插信號; 通過將外插信號與al至a2的范圍中的信號f (a)組合來產(chǎn)生合成信號；以及 進一步對合成信號執(zhí)行傅立葉變換。7.根據(jù)權利要求5所述的信號產(chǎn)生方法， 其中，確定閾值的步驟包括以下步驟: 檢測通過獲取信號f (a)的包絡波形并且對所述包絡波形執(zhí)行傅立葉變換而獲得的信號的最大峰值和第二峰值；以及 計算所述第二峰值與所述最大峰值之間的比率，以及 其中...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：太田健史，
申請(專利權)人：佳能株式會社，
類型：發(fā)明
國別省市：日本;JP