1 中国科学院上海光学精密机械研究所 量子光学重点实验室，上海 201800
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中国科学院大学 杭州高等研究院，浙江 杭州 310024
利用相位恢复算法可以从光纤近端的光强分布求解光纤远端的场强分布。光纤的响应可以用传输矩阵描述。实验上则是在不同的输入情况下对输出端的光强分布进行足够数量的采样来测量传输矩阵。显然，采样点的位置分布，包括采样点数目和间隔，影响着传输矩阵的测量，而相位恢复算法的精度和效率与传输矩阵有关。文中提出采样间隔应该大于出射散斑大小，以满足传输矩阵不同行的统计独立性，在保证图像重建质量的条件下减少采样点数，提高重建效率。实验结果表明，当采样间隔小于散斑大小时，相同的图像重建质量下，随着采样间隔的增大，光场重建所需的采样点数量明显下降。当采样间隔大于散斑时，所需的采样点数量变化缓慢，约为输入图像像素数量的3.5倍。采样间隔固定时，随着采样点数的增加，相位恢复算法消耗的时间先减小后增大，因此存在一个最佳的采样间隔与采样点数。
散射介质成像 多模光纤 相位恢复 scattering medium imaging multimode fiber phase retrieval 红外与激光工程
2022, 51(8): 20220072
中国计量大学 光学与电子科技学院，浙江 杭州 310000
针对单像素成像重构中的散射介质影响而导致重构图像无法达到最佳效果的问题，研究了有无散射介质的情况下，关联算法和压缩感知算法的图像重构适用性。分析了散射介质在成像光路造成的调制信息空间结构变化和在探测光路造成的信号损耗对成像的影响，建立了近红外单像素成像系统，使用CGI算法和TVAL3算法实现了穿透生物组织散射介质的单像素成像实验。实验发现，在无散射介质时，TVAL3算法的重构时间、峰值信噪比和相似度等均优于CGI算法；而在有散射介质时，CGI算法的三项数值中有两项优于TVAL3算法，其最大重构时间（0.304091 s）小于TVAL3算法最小时间（1.766299 s），其最小峰值信噪比（9.9831 dB）高于TVAL3算法的最大值（9.170456 dB），其相似度（0.0982、0.1178）则位于TVAL3算法的范围内（0.099258~0.497622）。结果表明，基于关联成像理论的CGI算法较适合散射介质成像，基于压缩感知理论的TVAL3算法更适合无散射介质成像。
单像素成像 散射介质成像 压缩感知 关联算法 single-pixel imaging scattering medium imaging compressed sensing correlation algorithm 红外与激光工程
2022, 51(3): 20210722
1 山东理工大学物理与光电工程学院, 山东 淄博 255000
2 陕西师范大学物理学与信息技术学院, 陕西 西安 710119
偏振光学去雾技术具有细节恢复好、颜色还原度高的优点。为了进一步提高偏振光学去雾技术的去雾能力,提出了一种新型偏振光学去雾技术,该技术利用离散余弦变换构建图像金字塔,再构建图像拉普拉斯金字塔,利用传统偏振光学去雾技术对图像拉普拉斯金字塔的每一级进行去雾处理,使用去雾后的拉普拉斯金字塔重建得到去雾后图像。实验结果表明,与传统偏振光学去雾技术相比,该技术可以得到相当或更好的去雾效果,表现出良好的图像去雾能力,对于偏振光学去雾技术的进一步优化具有一定意义。
成像系统 偏振成像 图像增强 散射介质成像 拉普拉斯金字塔 激光与光电子学进展
2020, 57(6): 061102
华南师范大学物理与电信工程学院， 广东 广州 510006
散射介质成像是生物医学成像领域的一个重要研究方向，对生物医学临床的诊断有着重大的意义。结合散斑相关法和压缩感知技术，提出了一种散射介质成像方法。该方法与传统散射介质成像方法相比，将减少图像采集、图像重建所记录的数据量，提高图像处理的效率，并且降低了系统的搭建成本。试验结果表明，结合TVAL3信号重构算法和双谱分析法的散射图像重建算法，随着采样率的增大，峰值信噪比平稳上升，为散射介质成像方法在生物医学成像领域的运用提供了一种有效方案。
压缩感知 散射介质成像 散斑相关法 相位恢复算法 compressed sensing scattering medium imaging speckle correlation method phase recovery algorithm
