中国计量大学光学与电子科技学院，浙江 杭州 310018
非视域成像可对视域外场景进行重建成像。与传统成像不同，其将隐藏场景返回的间接信号导入重建算法实现目标场景重建，在**、生物医学、自动驾驶、航空航天及灾后搜救等领域具有重要的应用价值。总结近年来国内外对非视域成像技术的研究进展，依次介绍3种非视域成像模式，包括基于飞行时间的非视域成像、基于相干信息的非视域成像（含基于散斑图案和空间相干两种方法）、基于强度信息的非视域成像。基于相干信息和强度信息成像模式的硬件参数、重建算法、重建时间和图像分辨率等的特点和存在的局限性，分析并讨论非视域成像的发展趋势。
非视域成像 飞行时间 相干成像 强度成像 散射成像 激光与光电子学进展
2023, 60(14): 1400001
张润南 1,2,3蔡泽伟 1,2,3,**孙佳嵩 1,2,3卢林芃 1,2,3[ ... ]左超 1,2,3,*
1 智能计算成像实验室, 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京210094
2 南京理工大学智能计算成像研究院, 江苏 南京210019
3 江苏省光谱成像与智能感知重点实验室, 江苏 南京 210094
光场的相干性是定量衡量其产生显著的干涉现象所具备的重要物理属性。尽管高时空相干性的激光已成为传统干涉计量与全息成像等领域不可或缺的重要工具,但在众多新兴的计算成像领域(如计算摄像、计算显微成像),降低光源的相干性,即部分相干光源在获得高信噪比、高分辨率的图像信息方面具有独特优越性。因此,部分相干光场的“表征”与“重建”两方面问题的重要性日益凸显,亟需引入光场相干性理论及相干测量技术来回答计算成像中“光应该是什么”和“光实际是什么”的两大关键问题。在此背景下,系统地综述了光场相干性理论及相干测量技术,从经典的关联函数理论与相空间光学理论出发,阐述了对应的干涉相干测量法与非干涉相干恢复法的基本原理与典型光路结构;介绍了由相干测量所衍生出的若干计算成像新体制及其典型应用,如光场成像、非干涉相位复原、非相干全息术、非相干合成孔径、非相干断层成像等;论述了相干测量技术现阶段所面临的问题与挑战,并展望了其未来的发展趋势。
激光与光电子学进展
2021, 58(18): 1811003
1 清华大学电子工程系, 北京 100084
2 北京信息科学与技术国家研究中心, 北京 100084
空间叠层衍射成像是一种基于相干光的无透镜成像方式,因此可以避免透镜系统孔径有限带来的衍射极限问题。目前,空间叠层衍射成像方案多采用机械结构对光探针进行平移,这种方式会使光探针的位置产生偏移误差,导致成像质量的下降。为解决这一问题,利用硅基光子集成技术设计并制作了基于滤波器件的光束空间分配芯片,该芯片上共有16个发射天线,相当于16个光探针,光探针阵列以一定的交叠率照射物体,其衍射图样强度被红外相机的不同感光区域记录。该芯片可以替代传统的机械式光探针来实现空间叠层衍射成像。百纳米级的加工工艺降低了光探针位置的偏移误差,提高了成像的质量和系统的稳定性。同时,由于集成芯片的尺寸仅有毫米级别,故成像系统的尺寸也可相应地减小。
中国激光
2021, 48(15): 1517004
天津大学精密仪器与光电子工程学院, 光电信息技术教育部重点实验室, 天津市光纤传感工程中心, 天津 300072
导管光纤偏振敏感光学相干层析成像(PS-OCT)系统在心血管斑块定量分析上具有显著优势,搭建了基于保偏光纤成像深度复用的双偏振态导管PS-OCT系统。由于保偏光纤具有较强的双折射色散,因此难以利用一套色散系数实现双输入态色散补偿。针对这一难点问题,提出了一种用于导管PS-OCT系统的双态数值色散补偿方法。这种方法可对不同输入偏振态的色散系数进行调整,以补偿由保偏光纤双折射色散引起的不同输入偏振态色散的差异。实验结果表明,所提方法可以有效地解决材料色散、双折射色散带来的脉冲展宽、图像模糊、偏振对比度差等问题,保证了导管PS-OCT实现高质量的生物样品双折射相位延迟成像。
医用光学 相干成像 光学相干层析成像 导管光学相干层析成像 偏振敏感光学相干层析成像 色散补偿
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 光电信息技术教育部重点实验室, 天津市光纤传感工程中心, 天津 300072
2 深圳市计量质量研究院, 广东 深圳 518055
3 杭州市第一人民医院, 浙江 杭州 310006
4 深圳市医疗器械检测中心, 广东 深圳 518055
5 南京沃福曼医疗科技有限公司, 江苏 南京 210041
冠状动脉支架置入已经成为冠状动脉粥样硬化性心脏病的重要治疗手段。药物洗脱冠状动脉支架断裂(CSF)的识别与检测是目前的难点问题。血管内光学相干层析成像(IVOCT)系统以其极高的成像分辨率在CSF识别与检测方面具有独特优势。本文提出了一种在IVOCT中对冠状动脉支架精准重建的方法。该方法利用金属支架具有成像阴影这一特征,在血管边界分割后,将支架及其一定深度阴影的强度值进行累加生成一维数组,然后将一维数组按照回撤次序排列形成支架展开图像。与三维成像、纵切图像等支架重建方法相比,所提方法不仅可以保持支架的整体结构,而且避免了对操作人员空间想象力的要求。本文利用所提重建方法定量识别和分析了CSF,该方法可针对不同的支架结构选择不同的IVOCT成像参数。
医用光学 相干成像 光学相干层析成像 血管内光学相干层析成像 支架重建
南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
偏振敏感光学相干层析术可对生物双折射组织进行功能成像,然后通过分析相位延迟就可得到生物组织的信息。分析了单一入射偏振态对双折射相位延迟准确度的影响。首先提出了系统的理论模型,然后进行MATLAB模拟分析,最后通过实验进一步验证了理论模型的结果。通过MATLAB得到的图像以及实验结果可以看出:在样品具有确定的相位延迟量以及确定的光轴方向时,当线偏振入射光的偏振方向与光轴夹角为0°或者90°时,或当正椭圆入射光的偏振方向与光轴夹角为45°时,相位延迟的测量误差最小。
测量 相干成像 偏振敏感光学相干层析术 入射光偏振态 相位延迟 光学学报
2019, 39(12): 1212007
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Signal Processing and Transmission, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210003, China
2 College of Information Engineering, Fuyang Normal University, Fuyang 236037, China
In this Letter, we propose an advanced framework of ghost edge imaging, named compressed ghost edge imaging (CGEI). In the scheme, a set of structured speckle patterns with pixel shifting illuminate on an unknown object. The output is collected by a bucket detector without any spatial resolution. By using a compressed sensing algorithm, we obtain horizontal and vertical edge information of the unknown object with the bucket detector detection results and the known structured speckle patterns. The edge is finally constructed via two-dimensional edge information. The experimental and numerical simulations results show that the proposed scheme has a higher quality and reduces the number of measurements, in comparison with the existing edge detection schemes based on ghost imaging.
110.1650 Coherence imaging 110.1758 Computational imaging Chinese Optics Letters
2019, 17(7): 071101
中国工程物理研究院流体物理研究所, 四川 绵阳 621999
采用单透镜型的传像系统研究分析了在同轴粒子场全息诊断中4f透镜组的特有作用(即4f光学透镜组的放大率对每个位置的粒子均为同一常数)是否为4f透镜组特有。实验结果表明,在记录面与透镜的位置相对固定的前提下,采用单透镜型光学系统记录的全息图同样可以用平面波进行高精度再现,而且其放大率与记录对象的物距无关。故在粒子场同轴全息诊断中4f的上述优势并非4f特有,即采用单透镜型成像系统进行粒子场记录时无须使用不同的再现或粒子尺寸标定方法。
全息 相干成像 空间标定 激光与光电子学进展
2018, 55(2): 020901
Author Affiliations
Abstract
1 Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
We propose a novel on-line beam diagnostic method based on single-shot beam splitting phase retrieval. The incident beam to be measured is diffracted into many replicas by a Dammann grating and then propagates through a weakly scattering phase plate with a known structure; the exiting beams propagate along their original direction and form an array of diffraction patterns on the detector plane. By applying the intensity of diffraction patterns into an iterative algorithm and calculating between the grating plane, weakly scattering plane, and detector plane, the complex field of the incident beam can be reconstructed rapidly; the feasibility of this method is verified experimentally with wavelengths of 1053 and 632.8 nm.
100.5070 Phase retrieval 110.1650 Coherence imaging Chinese Optics Letters
2018, 16(9): 091001
