1 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室，陕西 西安 710119
2 中国科学院大学，北京 100049
3 南京大学固体微结构物理国家重点实验室，南京大学物理学院，江苏 南京 210093
4 南京大学人工微结构科学与技术协同创新中心，江苏 南京 210093
5 浙江大学光电科学与工程学院，浙江 杭州 310027
光学超构表面凭借其小型化集成化的优势和对光场出色的调控能力，近年来已被深入应用于光学微操控技术研究，这标志着该交叉领域进入了新的发展阶段。特别地，由于超构表面的尺寸在亚波长级别，具有被光场驱动从而产生机械运动的潜力，这一特性为新一代光驱动的人工微机器人提供了重要的理论基础和技术支撑。本文依次从光学微操控的基本原理和超表面的相位机制出发，详细回顾了基于超构表面的多种微操控器件，包括超构表面光镊、多功能微操控系统、超构机械等，并结合微纳结构的拓扑光学性质，对拓扑光操控等新奇效应进行了探讨。最后，本文展望了超构表面微操纵技术的未来发展方向和目标。
超构表面 光学微操控 光镊 光子力学
1 上海大学 微电子研究与开发中心，上海200444
2 上海大学 机电工程与自动化学院，上海00444
3 上海大学 上海电影学院，上海200072
针对舞台场景拍摄亮度动态范围受限问题，提出一种基于改进Retinex算法的舞台低照度增强方法。先对舞台场景的低照度图像采用改进的Retinex算法进行增强处理，得到整体增强后图像。将原图与增强后图像进行融合，处理掉过度增强和不需要增强的背景区域，得到最终图像。其中，改进的Retinex算法采用高斯-拉普拉斯高通滤波先求出反射分量后求出光照分量，解决反射分量细节丢失的问题。然后对反射分量进行对比度和细节增强处理，再与光照分量相乘得出增强后图像。本方法在软件平台验证的基础上进行FPGA硬件平台验证。实验结果表明，与其他经典方法相比，本方法在不同的舞台场景，尤其是明暗差距较大的舞台场景上，视觉效果明显，峰值信噪比（PSNR）平均提高了57.06%，结构相似性（SSIM）平均提高了27.34%。处理后的图像还原了舞台的真实亮度动态范围，并且色彩饱和度较好自然不失真，保证了较好的图像质量。
图像融合 低照度增强 Retinex算法 舞台场景 image fusion low light enhancement Retinex algorithm stage scenes 光学 精密工程
2023, 31(17): 2573
中国科学技术大学工程科学学院精密机械与精密仪器系, 安徽 合肥 230027
报道了一种用于神经外科手术立体定向导航的原位同轴投影技术。该技术可以自动完成图像与患者位置的配准,并将术前重建的手术靶点和规划入路实时原位地投射到手术部位,指导术者按照预定靶点和入路进行精准手术。同轴标定实验表明该系统在工作距离下的平均投影仪重投影误差为0.4 mm,具有较高的摄影-投影同轴度。立体定向投影精度实验表明该系统在不同投射角度下的靶点平均投影误差为1.2 mm,具有较高的立体定向导航精度。仿体实验表明该系统在不同的模拟手术条件下可达到0.3 mm到3.1 mm的平均投影误差,具备良好的临床应用可行性。 跟其他立体定向导航系统相比,原位同轴投影技术摈弃了屏幕显示,可以避免术者视角在显示器和术野之间频繁切换带来的不便和操作误差,提升了手术效率,在脑肿瘤及脑血肿手术导航中具有广阔的临床应用前景。
医学光学 医疗仪器 原位同轴投影 脑肿瘤 神经外科手术导航
