Author Affiliations
Abstract
1 Guangdong Key Laboratory for Biomedical Measurements and Ultrasound Imaging, National-Regional Key Technology Engineering Laboratory for Medical Ultrasound, School of Biomedical Engineering, Shenzhen University Medical School, Shenzhen 518060, China
2 Key Laboratory of Opto-electronic Information Science and Technology of Jiangxi Province, Nanchang Hangkong University, Nanchang 330063, China
3 College of Physics and Optoelectronics Engineering, Key Laboratory of Optoelectronic Devices and Systems of Ministry of Education and Guangdong Province, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
4 Department of Bioengineering and COMSET, Clemson University, Clemson SC 29634, US
Wide-field linear structured illumination microscopy (LSIM) extends resolution beyond the diffraction limit by moving unresolvable high-frequency information into the passband of the microscopy in the form of moiré fringes. However, due to the diffraction limit, the spatial frequency of the structured illumination pattern cannot be larger than the microscopy cutoff frequency, which results in a twofold resolution improvement over wide-field microscopes. This Letter presents a novel approach in point-scanning LSIM, aimed at achieving higher-resolution improvement by combining stimulated emission depletion (STED) with point-scanning structured illumination microscopy (psSIM) (STED-psSIM). The according structured illumination pattern whose frequency exceeds the microscopy cutoff frequency is produced by scanning the focus of the sinusoidally modulated excitation beam of STED microscopy. The experimental results showed a 1.58-fold resolution improvement over conventional STED microscopy with the same depletion laser power.
stimulated emission depletion structured illumination microscopy superresolution microscopy Chinese Optics Letters
2024, 22(3): 031701
1 深圳大学光电工程学院教育部/广东省光电子器件与系统重点实验室, 广东 深圳 518060
2 深圳职业技术学院电子与通信工程学院, 广东 深圳 518055
3 美国克莱姆森大学生物工程系, 南卡罗来纳州 克莱姆森 29634, 美国
基于小波变换抑制偏置量，并利用初始图像消除噪声，进行非相干全息两步相移重现。给出了全息图重现及抑制偏置量计算的具体表达式。实验搭建了基于空间光调制器的非相干数字全息显微系统，给出基于三步相移技术和两步相移技术的数字全息图和重现结果，并对比了两种不同方法的两步相移重现结果。对荧光显微颗粒拍摄了两张全息图，并在不同平面实现了数字重聚焦。两步相移相比三步相移成像速度大大提高，为活体细胞动态三维成像提供可能。实验结果表明利用小波变换及初始图像能够更有效地抑制偏置量并消除噪声，在不增加相移次数的前提下，提高两步相移的再现像质量。
全息 非相干全息 小波变换 两步相移 荧光全息显微 激光与光电子学进展
2017, 54(4): 040901
为提高海底光缆的探测效率，克服有源磁探测法的缺点，首先从海底光缆自身的铠装出发，提出了磁异探测这种无源磁探测的方法，接着对该方法的原理进行了深入分析，并利用无限长圆柱体模型和磁偶极子磁场模型对其进行了理论推导，其结果对今后开展仿真和实验具有较强的指导意义。
海底光缆 无源磁探测 磁异探测 optical submarine cable passive magnetic detection magnetic anomaly detection
1 海军潜艇学院防化教研室, 山东 青岛 266042
2 深圳大学光电工程学院光电子器件与系统(教育部/广东省)重点实验室, 广东 深圳 518060
3 克莱姆森大学生物工程学系, 美国南卡莱罗纳州克莱姆森 29634
发展了一种新型的多焦点多光子激发荧光显微技术，通过软件控制空间光调制器，在所需要的成像区域产生相应的激发光点阵，通过扫描入射角实现激发点阵快速并行扫描激发，通过CCD并行记录所产生的荧光信号，获得任意视场图像。分别实现了10×10和50×50点阵激发下的全视场双光子荧光图像，并且实现了同时多个区域寻址的多焦点激发成像。对比其他多焦点显微技术，该技术具有明显的灵活性，不但保持了多焦点激发的快速成像的优点，而且还增加了任意数量成像区域同时寻址和阵列点密度变化，所有这些变化只需要通过软件加载相应的相位图案给空间光调制器，而不需要任何硬件更改。
显微 多焦点 多光子 空间光调制器 光学学报
2012, 32(10): 1018001
1 南开大学 现代光学研究所 光学信息技术科学教育部重点实验室，天津 300071
2 南开大学人民医院 分子医学与纳米光学实验室， 天津 300121
3 克莱姆森大学 生物工程系,南罗来纳州 克莱姆森 29634
研究了谱域光学相干层析(SDOCT)成像系统的量化技术，通过量化OCT图像来获得生物组织内部的信息特征对组织光学散射特性进行定量分析。给出并讨论了单次散射模型，具有轴向点散射函数(PSF)的单次散射模型和多次散射模型，利用平均A-scan算法和非线性最小二乘法曲线拟合，研究不同浓度IntralipidTM溶液的散射特性。实验显示,IntralipidTM溶液的散射系数与浓度在1%~10%间基本呈线性关系，验证了具有PSF的单次散射模型比较适用于本文的谱域光学相干层析成像系统。利用该模型对小鼠的新鲜肝脏进行量化研究，得到小鼠新鲜肝脏在波长λ0为1550 nm时的散射系数为8.9 mm-1。本文的研究为该项技术今后在临床医学上对各种疾病的诊断和治疗奠定了基础。
光学相干层析成像 生物组织 谱域 散射模型 量化 optical coherence tomography biological tissue spectral domain scattering model quantitative analysis
1 天津医科大学第二医院 口腔科, 天津 300211
2 南开大学 现代光学研究所 光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300071
3 南开大学人民医院 分子医学与纳米光学实验室, 天津 300121
4 Department of Bioengineering, Clemson University, Clemson, South Carolina 29634, USA
基于谱域光学相干层析术理论设计并搭建了一套便于集成化的光纤式谱域OCT系统, 其纵向分辨率为7.3 μm, 横向分辨率为9.5 μm, 在空气中的成像深度为3.14 mm。该系统通过干涉光谱来获得样品的深度信息, 实现数据的高速采集。利用该系统对口腔内唾液腺导管内壁的组织形态进行了研究, 并将得到的OCT图像与相对应的病理切片图片进行了比较。实验结果表明, 采用研制的系统可以获得腮腺导管内壁组织的层析结构。该项研究对临床医学上的口腔唾液腺疾病的无创检查和早期诊断具有指导意义。
光学相干层析成像 谱域 腮腺导管 组织病理学 Optical Coherence Tomography (OCT) spectral-domain parotid gland histopathology
手指的脱皮老化以及活体指纹传感器带来的图像误差易影响指纹图像的成像质量。为此，针对低质量指纹图像中存在的纹线断裂、脊谷粘连以及手指脱皮造成的区域性模糊等问题，提出了一种基于指纹图像场能分析的指纹图像增强算法。算法分析和计算了指纹图像的强度场、梯度场、方向场和频率场，并在分析图像本身特点的基础上结合各场能具体信息以及Gabor 滤波原理对指纹图像进行逐步的增强处理。实践表明，整套算法对低质量指纹图像增强效果良好，能大幅度提高指纹图像质量。
指纹图像场 梯度场 方向场 频率场 Gabor 滤波 fingerprint image field gradient field direction field frequency field Gabor filter
1 深圳大学光电工程学院, 广东 深圳 518060
2 Clemson大学生物医学工程系, 501-5 Rhodes Research Center, Clemson, SC 29634, USA
提出一种基于相息图和小波变换的数字水印方案。利用迭代相位恢复算法将水印图像编码为相息图, 然后将经权重因子调制后的相息图嵌入到宿主图像的三层小波低频系数中, 完成整个水印嵌入过程。在水印提取阶段, 对宿主图像和含水印图像进行三层小波分解, 将得到的低频系数对应相减提取出水印相息图, 然后对此相息图进行傅里叶变换操作, 取其振幅即可提取原始嵌入的水印图像。针对不同权重因子的水印系统, 详细分析和讨论了所提出水印方案的隐蔽性和稳健性。计算机仿真结果验证了该数字水印方案的可行性。
信息隐藏 数字水印 相息图 相位恢复 小波变换
1 深圳大学光电工程学院, 广东 深圳 518060
2 Department of Biomedical Engineering, Clemson University, 501-5 Rhodes Research Center, Clemson, SC 29634 USA
提出一种基于数字信号处理器(DSP)的嵌入式三维数字成像系统设计方案。该方案的硬件平台由条纹投影模块、数据采集模块、条纹自动分析模块及储存器等其他辅助电路组成。条纹投影模块将DSP输出的正弦光栅条纹, 经视频编码后用DLP投射到物体表面; 数据采集模块通过CCD相机采集被物体表面三维信息调制后的变形条纹图, 并进行视频解码; 条纹自动分析模块中利用相移算法计算折叠相位, 再结合相位展开算法求绝对相位分布。系统软件采用多线程技术并行控制三个模块。在相位解调过程中以软件流水线为主综合运用了循环展开、数据预取和内联函数等多种方法优化解调程序。实验结果表明, 该系统可以高速、准确地实现三维轮廓测量,优化后相位展开程序速度是优化前的7倍。
成像系统 三维数字成像 嵌入式系统 数字信号处理器
研究了一种基于脉冲Nd:YAG激光系统的数字散斑干涉技术,设计并实现了物体与脉冲激光触发以及CCD图像获取的同步控制,这种双脉冲数字散斑干涉技术,可记录亚毫秒时间间隔的物体状态变化并可作定量分析。
脉冲激光 数字散斑干涉 条纹自动分析
