1 哈尔滨工业大学物理学院，黑龙江 哈尔滨 150001
2 天津工业大学物理科学与技术学院，天津 300387
为克服扫描计算成像系统测量和计算速度慢的缺点，综述一些快速计算成像技术，从测量和计算方面论述提高速度的方法。在基于光场调制的计算光学成像法中，介绍轴向扫描、横向扫描、多波长扫描、散射介质、多距离等调制方式。针对快速定量相位成像技术，介绍定量相位成像方法、基于Kramers-Kronig关系的快速定量相位成像方法、基于对角扩展采样的计算成像方法、基于对称照明的单帧计算成像方法。针对自动聚焦技术，介绍自动聚焦技术分类、核心算法、基于Tanimoto系数和多相梯度绝对值的自动聚焦方法、基于特征区域提取和细分搜索的快速自动聚焦方法。
计算光学成像 调制成像 定量相位成像 自动聚焦 激光与光电子学进展
2024, 61(2): 0211007
哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
叠层扫描成像和傅里叶叠层扫描成像可增大视场和提高分辨率。基于多距离/多高度轴向扫描和薄柱透镜旋转扫描的计算成像技术采用相位恢复算法,可以高精度重建目标的复数光场。这些成像技术在扩大视场和提高分辨率方面具有显著优势。介绍了含变参数的光学相干衍射系统在计算成像方面的研究进展。作为间接成像形式,多参数成像技术是一类将衍射成像与算法相结合的计算成像技术,实现了复值光场的精确多维表征。
图像处理 相位恢复 计算成像 衍射 变换 激光与光电子学进展
2020, 57(16): 160001
哈尔滨工业大学 仪器科学与工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
提出一种基于单柱透镜旋转调制的光学扫描成像系统, 样品的完整波前信息可以通过柱透镜旋转调制的多幅强度图样迭代重建。此外, 柱透镜的旋转角度作为该系统的一个关键参数, 其值通过基于Radon变换的数值计算方法得到, 摆脱了对高精度旋转设备的要求。该成像系统的可行性在仿真和实验结果中均得以验证。与轴向多距离扫描成像系统相比, 该成像系统中各光学元件在轴向位置保持固定, 数据获取速度得以加快且轴向采样率保持固定, 不仅简化了光场重构中的算法设计, 而且极大地加快了收敛速度。
相位恢复 柱透镜 衍射 计算成像 phase retrieval cylindrical lens diffraction computational imaging 红外与激光工程
2019, 48(6): 0603016
1 中国工程物理研究院流体物理研究所, 四川 绵阳621900
2 哈尔滨工业大学 自动化测控系, 黑龙江 哈尔滨 150080
傅里叶叠层成像是一种能够同时实现大视场和高分辨的成像方法, 公开发表的文献表明其空间分辨率极限由照明数值孔径和物镜数值孔径决定。为了进一步提高其分辨率, 提出了频域和空间约束傅里叶叠层重建方法: 利用传统重建算法获得的空间频谱进行频域约束, 以传统重建算法获得的图像进行空间约束; 该方法基于一个假设: 图像具有稀疏特性; 从传统重建算法获得的图像中提取所需的频域和空间约束条件, 不需要额外采集数据和硬件改进。仿真和实验结果表明: 与传统无约束重建方法相比, 提出的算法能够提高分辨率和改善对比度, 空间分辨率提高幅度高达~26%。
图像重建技术 计算成像 显微 image reconstruction techniques computational imaging microscopy 红外与激光工程
2019, 48(4): 0422003
哈尔滨工业大学 自动化测试与控制系, 黑龙江 哈尔滨 150001
迭代相位恢复是一种将算法优越性与成像系统相结合的计算成像技术, 它将有助于显微镜的小型化与低成本化。基于多距离相位恢复的无透镜成像技术因其高分辨、大视场以及无相差等特性成为计算成像领域的一个研究热点。多距离相位恢复可通过不同衍射距离下的多幅强度图样迭代重建出样品的完整波前信息。目前, 无透镜多距离成像系统存在倾斜照明、收敛迟滞、初始距离无法直接测量、真彩色成像疵病、分辨率受限等问题。文中系统地综述了国内外研究团队针对这些问题的解决措施以及最新研究进展, 并给出了相对应的实验验证。
相位恢复 衍射 计算成像 phase retrieval diffraction computational imaging 红外与激光工程
2018, 47(10): 1002002
1 哈尔滨工业大学 自动化测试与控制系, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 哈尔滨工业大学 微纳米技术研究中心, 黑龙江 哈尔滨 150001
通过分析共焦显微镜在成像过程中因光学元件等位置偏差造成会聚焦点与针孔位置发生偏差而出现的图像畸变现象, 提出一种位置校正函数进行插值运算对非线性畸变失真图像进行校正和复原。应用基于机器学习的卷积神经网络技术提高位置校正后退化图像质量, 在对单幅图像进行训练时, 采用5层卷积和下采样加入池化层以降低网络参数的数量级。结果表明池化层可显著提高运算速度, 同时使图片的清晰度得到显著提升。
共焦显微镜 插值 形变 图像增强 confocal microscope interpolation deformation image enhancement 红外与激光工程
2017, 46(11): 1103006
1 北京空间机电研究所, 北京 100091
2 天津津航技术物理研究所, 天津 300000
3 哈尔滨工业大学自动化测试与控制系, 黑龙江 哈尔滨 150001
4 哈尔滨工业大学物理系, 黑龙江 哈尔滨 150001
提出了在一定的条件下，周期函数经过线性正则变换，结果仍然是周期函数，即利用线性正则变换可以产生泰伯效应，并从理论上给出了证明，得出了产生泰伯效应的条件。推导了特殊形式的线性正则变换（菲涅耳衍射、分数傅里叶变换和Gyrator变换）产生泰伯效应的条件，通过数值模拟验证了Gyrator变换的自成像条件，证明了该理论的正确性，从而将泰伯效应推广到了线性正则变换域。
信号处理 线性正则变换 泰伯效应 自成像条件
哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
基于非局部滤波的去噪算法较之传统的基于局部统计特性的算法可以获得更好的图像复原质量。由于相干激光雷达强度像主要受散斑噪声的影响，采用结合同态变换的同态非局部均值（H-NLM）算法、同态多级非局部均值（HM-NLM）、同态块非局部均值（HB-NLM）和同态块匹配三维滤波(H-BM3D)等基于非局部滤波的算法对真实相干激光雷达仿真强度像进行了去噪处理，并对去噪结果进行了对比分析。实验结果表明，H-BM3D算法对单帧强度像、HM-NLM对6帧平均强度像具有较好的复原效果，复原图像目标灰度分布均匀性好，边缘比较清晰，能够反映目标的几何结构特征。
图像处理 相干激光雷达 图像去噪 非局部滤波 散斑噪声 光学学报
2013, 33(s2): s211003
1 哈尔滨工业大学自动化测试与控制系, 黑龙江 哈尔滨150001
2 多伦多大学机械系CAOIFT中心, 加拿大 多伦多M5S3G8
提出了一种基于锁相载流子成像技术的太阳能电池特性研究方法。 激光激励的红外光生载流子辐射测量技术是一种动态的近红外调制的光致发光成像技术, 已经被证实为半导体输运参数的一种行之有效的非接触测量方法。 提出的锁相载流子成像技术则是一种基于红外相机的动态近红外光生载流子辐射光致发光法, 它是光生载流子技术在成像领域的延伸。 采用锁相载流子成像系统对10片样片进行了实验, 并对获得的红外图像进行了统计分析, 由此得到了载流子成像统计参数与太阳能电池光电转换效率间的相关特性。 结果表明, 锁相载流子成像的统计参数可用于表征太阳能电池的效率。
太阳能电池 载流子成像 锁相 光电转换效率 Solar cells Photocarrier radiometry (PCR) Lock-in Efficiency 光谱学与光谱分析
2013, 33(10): 2791
