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在生物组织成像过程中，光学相干层析术（Optical Coherence Tomography, OCT）具有非侵入、高分辨、活体检测等优势。近年来，频域光学相干层析系统（Spectral Domain Optical Coherence Tomography, SD-OCT）的小型仪器化和实时成像是 OCT技术重要的研究方向之一，对于 OCT技术的应用和普及有非常重要的意义。 本文回顾了 OCT技术的发展历史，阐述了频域 OCT技术的基本原理和主要参数。结合实验中搭建的光纤式频域OCT系统，详细分析介绍了系统的搭建过程。针对频域OCT系统实时成像中的数据采集和处理过程，进行了以下三个方面的创新研究： 一、总结了目前以波数光谱仪实现光谱采集的原理及应用，设计了三种评价参数用于光谱仪系统的评价和设计。波数光谱仪通过光学设计手段能够实现光谱在波数域的直接测量，从而避免了数据插值过程。通过对棱镜光栅结构波数光谱仪的数值模拟我们证明，本文提出的三种评价参数能够有效的评价波数光谱仪对于干涉光谱的波数线性采集性能，并且能够对波数光谱仪的设计和元件选择过程提供重要的参考。 二、研究了目前常用的棱镜光栅结构的波数光谱仪的优劣，设计了双光栅结构的波数光谱仪。双光栅结构的波数光谱仪能够结合频域 OCT使用的波段，通过灵活地改变光栅的加工参数，可实现光谱在波数域的线性采集。相比于棱镜光栅结构，双光栅结构在元件选择、加工以及系统设置简易程度方面均有一定的优势。 三、将零差滤波方法用于频域OCT生物图像数据的处理中。设计了适合频域OCT系统的滤波矩阵用于样品深度信息的提取，并综合比较了零差滤波与快速傅立叶变换两种方法的数据处理效果。实验证明，零差滤波方法在数据完整度和成像效果方面与快速傅立叶变换方法一致，并且在数据准确程度、大尺寸数据运算方面有一定的优势。此外，通过在Matlab环境下调用GPU对零差滤波方法进行并行运算加速，实现了频域OCT数据处理速度的明显提升，证明零差滤波方法可以用于频域OCT系统的实时成像。