中国计量大学计量测试工程学院，浙江 杭州 310018
针对共程Tolansky干涉测量中出现的干涉圆环嵌套问题，基于多光束反射原理建立了分析模型，通过将MATLAB的仿真实验和实体双臂Tolansky干涉系统相结合的方式进行交叉验证，结果显示嵌套环确实是由光束在干涉分光镜和干涉反射镜之间来回反射产生的多光束干涉造成的。由仿真和实验的验证显示可知，通过合理调整干涉分光镜的透射率、反射率和干涉反射镜的反射率可以对嵌套现象进行有效地抑制，为后续利用共程Tolansky干涉进行精密测量提供了理论和实验指导。
物理光学 Tolansky干涉 共程干涉 非定域 圆环嵌套
1 大连理工大学 信息与通信工程学院，辽宁 大连 116024；大连海洋大学 信息工程学院，辽宁 大连 116023
2 大连理工大学 信息与通信工程学院，辽宁 大连 116024
在研究编码曝光理论基础上，设计了应用型嵌入式编码曝光相机系统。在采集运动目标图像时，按照预设的编码时序控制曝光快门，得到了光生电荷多次叠加一次转移的图像。该图像为具有编码曝光信息的运动模糊图像，有更多的图像细节信息。编码曝光图像信号经过AD转换后将数据暂存在数据存储器，再经核心器件解码模块输出复原图像。实验结果证明，编码曝光相机能有效解决线性运动模糊问题。在相同测试条件下，利用无参考图像评价指标测试，编码曝光条件下复原图像质量的指标平均值均比一般单次曝光条件下复原图像质量提高了近2倍。
编码曝光 图像去模糊 嵌入式系统 相机设计 coded exposure image deblurring embedded system camera design
大连理工大学信息与通信工程学院, 辽宁 大连 116024
基于Mojette投影变换的空域与频域性质,提出频域最小冗余覆盖的有限角度计算机断层成像(CT)重建算法。其中频域最小冗余覆盖即空域投影采样最少,也就是重建图像的投影数目最少、效率最高。通过研究发现了Mojette投影数据在其频域上的等效关系,将投影压缩在有限角度范围内,实现了有限角度CT图像重建。实验结果表明利用所提方法可得到较好的重建结果。
成像系统 有限角度计算机断层成像重建 Mojette变换 离散傅里叶切片定理 频域最小冗余覆盖
西北大学信息科学与技术学院, 陕西 西安 710127
切伦科夫荧光成像因具有临床上广泛可用的放射性核素探针而成为近年来光学分子影像领域的研究热点,但放射性核素在衰变过程中产生的大量高能射线会造成采集到的切伦科夫荧光图像上存在大量脉冲噪声,严重影响基于切伦科夫荧光图像的定量分析和后续的三维重建等。为了尽可能降低上述噪声,提出了一种结合模糊局部信息C-均值聚类算法和整体变分模型的切伦科夫荧光图像去噪算法。数值仿真、物理仿体以及真实动物实验结果表明:与现阶段广泛使用的中值滤波算法相比,所提去噪算法能够在有效去除噪声的同时保留切伦科夫荧光光源部位的形状细节。
图像处理 去噪方法 模糊C均值聚类算法 切伦科夫荧光成像 放射性核素成像 光学学报
2018, 38(10): 1017001
西北大学信息科学与技术学院, 陕西 西安 710127
锥束X射线发光断层成像(CB-XLCT)是一种新型分子影像模态, 对疾病的早期检测、靶向治疗以及药物研制等具有重要意义。然而, 通过传统的压缩感知理论反演生物体内纳米目标的三维分布时, 高维系统矩阵的强相关性会直接影响成像质量。基于非凸稀疏L1-2正则子, 将CB-XLCT的成像问题转化为一种新的稀疏重建模型。采用一种凸差分算法来解决非凸泛函最小化问题, 在每一步凸差分子迭代中采用一种带自适应惩罚项的交替方向乘子法进行高效求解。设计了单目标数字鼠仿体、双目标数字鼠仿体以及真实在体老鼠实验验证提出算法的有效性和稳健性, 并与五种常见正则子 (L1/2,L1,L2,TV和L0)进行对比和分析。实验结果表明, L1-2正则子的成像性能最优, 提出方法可以有效解决CB-XLCT的快速成像问题。
医用光学 锥束X射线发光断层成像 压缩感知 稀疏优化 三维重建
1 海军装备部， 北京 100841
2 海军工程大学动力工程学院, 湖北 武汉 430033
电气设备是故障多发装置。利用红外测温仪或红外热像仪能够检测出设备发热异常部位并确定其表面温度，再结合红外诊断标准便可对异常设备的故障严重程度进行判别，从而实现对电气设备的故障诊断。针对电气设备控制箱电气元件的发热缺陷，利用ST80+红外测温仪与FLIR E320红外热像仪进行了温度监测，并通过运用表面温度法和相对温差法进行故障严重程度诊断，对两种设备监测诊断的差异进行了分析。结果表明，利用红外热像仪能较准确地监测诊断出电气元件的过热缺陷，利用红外测温仪能检测出多数控制箱电气元件过热缺陷，但对部分缺陷的严重程度等级判别低于热像仪的判别结果。
红外测温仪 热像仪 相对温差法 表面温度法 红外检测 infrared thermometer thermal imager method of relative temperature difference method of surface temperature difference infrared monitoring
大连理工大学信息与通信工程学院, 辽宁 大连 116024
微分相位衬度计算机层析成像法(DPC-CT)是一种新的X射线无损检测方法。与传统方法相比，该方法在检测弱吸收物质时优势明显。但DPC-CT技术需要进行多次扫描后才能获取足够的样品信息，这必将导致很长的辐射时间和巨大的辐射剂量。因此，研究在稀疏角度条件下的DPC-PC重建算法就显得尤为重要。分析了DPC-CT的特点，在凸集投影(POCS)的理论框架下，将L1范数、曲波系数约束和经典的代数迭代算法(ART)相结合提出了一种适合DPC-CT的重建算法。数值模拟和实验的结果表明，该方法可以根据少量投影数据获得较好的重建结果。
成像系统 微分相位衬度计算机层析成像 稀疏表达 凸集投影法 L1范数 曲波变换
大连理工大学信息与通信工程学院, 辽宁 大连 116024
相位衬度成像及其计算层析(CT)技术不同于传统的吸收衬度成像，是一种新型的X射线成像技术，因具有高灵敏度、高衬度分辨率、能对软组织成像等特点而受到广泛关注。鉴于相位衬度CT往往导致非常长的辐射时间和巨大的辐射剂量，而稀疏角度重建在降低辐射剂量方面又有着非常明显的优势，因此，研究针对相位衬度CT的稀疏角度重建算法就变得非常有意义。近年来，针对解决稀疏重建的Bregman算法在图像处理方面被广泛应用。将Bregman分离执行(BOS)算法引入到微分相位衬度CT中，提出了一种稀疏角度相位衬度CT的交替迭代重建算法。数值模拟和实验表明，该方法可以在少量的投影数据下获得较好的重建效果。
图像处理 相位衬度计算层析 稀疏角度重建 Bregman分离执行算法 交替迭代 光学学报
2013, 33(10): 1011001
大连理工大学信息与通信学院, 辽宁 大连 116024
微分相位衬度成像及其计算层析(CT)技术是近年出现的无损检测新方法。但是，相位衬度CT往往需要对样品进行多次扫描，这必将导致非常长的辐射时间和巨大的辐射剂量。稀疏角度重建在降低辐射剂量方面有着非常明显的优势，因此，研究针对相位衬度CT的稀疏角度重建算法就显得尤为重要。在分析了相位衬度CT的特点之后，将压缩感知理论引入相位衬度CT重建中，并在该理论框架下将L1约束融入代数迭代重建(ART)算法中，提出了一种微分相位衬度CT重建算法。数值模拟和实际实验表明，该方法可以根据少量投影数据给出较好的重建结果。
成像系统 图像重建 L1范数 微分相位衬度计算层析 压缩感知
大连理工大学 电子与信息工程学院,辽宁 大连 116023
计算机层析(CT)扫描过程中,为了加快速度,同时减少X射线对人体的伤害,在有限角度下采样少量的投影数据进行不完全数据重建就显得非常重要。基于总变分最小化的图像迭代重建算法,能够较好地应用于有限角度CT重建,然而,其最小化函数的权值参数必须通过大量的实验观察比较才能被确定。即便这样,得到的参数往往也不是最优的。为此,引入了一种基于乘性正则化的迭代重建算法,将总变分函数作为最小化函数的一个因子,在具有总变分方法优点的同时,能够在迭代过程中自适应地调整正则化参数。仿真实验验证了该算法的有效性。
X射线光学 图像重建 乘性正则化 有限角度CT
