1 上海交通大学 机械与动力工程学院, 上海 200240
2 西北核技术研究所, 西安 710613
为了对激光光强分布进行准确测量，本文提出基于层析成像技术的激光光强分布测量方法。首先，通过数值仿真计算，对采用的成像模型的准确性以及重建算法的收敛性进行验证。对不同激光光强分布模型以及不同随机噪声等级时的重建精度进行评估。经计算，采用不同典型激光光强模型时其重建误差均小于等于7.02%；在施加10%以内随机噪声时，重建误差均小于8.5%。设计并搭建了层析成像系统，采用定制的一分七光纤束实现7七个角度信号的测量。7个角度分布在垂直于激光光束平面内的近半圆周内，各个角度距重建区域的距离约为160 mm，且7个角度的角度覆盖范围约为150°。实验通过探测激光光束穿过若丹明-乙醇溶液之后的体激光诱导荧光信号，结合后续的数据处理过程间接实现激光光强三维分布的反演。在数据处理过程中，采用交替迭代重建算法对探测信号进行吸收矫正的三维重建，可间接地获得激光光强分布。为了定量评估测量精度，在进行重建时仅采用其中6个角度，将余下一角度的重建反投影以及投影数据间的相关性用来间接证明此重建方法的可行性。计算结果表明，该角度投影以及反投影之间的相关性系数为0.9802，可间接的验证该方法的可行性。可以预见，本工作提出的激光光强三维测量方案在激光应用领域具有广泛的前景。
光学诊断 计算成像 层析成像 三维重建 激光诱导荧光 optical diagnostics computational imaging tomographic imaging three-dimensional reconstruction laser-induced fluorescence
华中科技大学光学与电子信息学院，湖北 武汉 430074
光谱共焦显微成像（CCM）技术基于色差共焦原理，利用不同波长的焦点位置不同实现深度测量，并使用共聚焦设置滤除离焦光以及杂散光从而提高信噪比。首先，介绍CCM的基本原理以及不同扫描方案。然后，对CCM的发展历程进行梳理，并阐述CCM的国内外研究进展。针对光学设计、信号产生模型、光谱数据处理、减小串扰等关键问题，对相关的研究方案进行了总结。凭借无损检测、高分辨率、高信噪比、层析成像等诸多优势，CCM技术在生物医学、工业检测等领域得到广泛应用。
三维成像 光谱共焦显微成像 共聚焦显微成像 超高分辨率 层析成像 激光与光电子学进展
2023, 60(12): 1200001
1 长春理工大学光电工程学院光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室, 吉林 长春 130022
2 长春理工大学光电工程学院光电工程国家级实验教学示范中心, 吉林 长春 130022
3 中国人民解放军93367部队, 吉林 四平 136000
提出了层析短时积分成像法,并通过实验验证了该方法的数据质量更高,成像效果优于传统的层析成像法;在小波去噪理论方面,结合太赫兹信号的特点提出δ-σ评价规则,利用该评价规则遴选出最优的小波去噪组合(即sym7小波,分解尺度为5),并以此为基础设计酚醛塑料样件进行无损检测层析短时积分成像实验,对比不同的小波去噪组合,从识别缺陷数量、缺陷识别率这两个主观评价指标和韦伯对比度这一客观评价指标上对比小波去噪的效果,结果表明:sym7小波(分解尺度为5,软阈值处理)对酚醛楔形缺陷无损检测信号小波去噪具有良好的效果,信号预处理后的样件无损检测图像背景噪声带得到了有效抑制,预制缺陷与背景区域的对比效果更加明显,能够清晰准确地获取样件的内部结构变化。
成像系统 太赫兹成像 层析成像 小波 无损检测
发展了一种采用结构光照明提高自干涉数字全息成像系统轴向分辨率的方法,理论分析了结构光照明自干涉数字全息层析成像的原理,采用数值模拟和实验研究了结构光空间频率和样品轴向间距对系统层析成像特性的影响,给出了结构光照明模式下自干涉数字全息成像的结果。研究结果表明:结构光照明的自干涉数字全息系统层析成像能力得到了显著提升。
全息 自干涉 结构光照明 层析成像 分辨率
西安工业大学光电工程学院, 陕西 西安 710021
提出了一种基于代数迭代的Mojette变换层析重建算法。在确定最佳投影角度的基础上,结合传统层析技术中的乘性代数迭代算法进行重建。利用该算法对轴对称火焰进行了层析重建。数值模拟结果表明,与基于角的重建算法相比,该算法在噪声较大情况下的层析重建质量更好。
图像处理 层析成像技术 代数迭代算法 Mojette变换 燃烧场成像
Author Affiliations
Abstract
State Key Lab. of Modern Optical Instrumentation, Department of Optical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
The number of layers and the resolution of liquid crystal displays (LCDs) limit the reconstruction fidelity of near-eye light field displays based on multilayer LCDs. Because the eye’s resolution capability is different for central vision and peripheral vision, the fidelity can be improved by setting different weights for different areas. First we employ the eye’s modulation transfer function (MTF) to acquire the limiting resolution angle. Then, due to the inverse relationship between the limiting angle and the weight values, the weighted function related to retinal eccentricity is calculated. In combination with the linear least-squares algorithm, the peak signal-to-noise ratio (PSNR) of the reconstructed scene is raised. The simulation results indicate that the weighted optimization algorithm can improve the image fidelity and reconstruction accuracy.
110.1758 Computational imaging 110.3010 Image reconstruction techniques 110.6955 Tomographic imaging Chinese Optics Letters
2016, 14(4): 041101
1 中国科学院上海光学精密机械研究所科技考古中心，上海 201800
2 广东省文物考古研究所, 广东 广州 510075
为揭示早期青花瓷器的综合信息并探索青花瓷分类和产地识别的科学分析方法，将X射线荧光(XRF)光谱分析技术与光学相干层析(OCT)成像相结合，对南澳一号沉船出水的不同产地明代青花瓷瓷片釉面断层结构特征、胎釉及青花钴料的化学成分特征进行了分析。结果表明，产自景德镇和漳州的明代青花瓷在上述特征方面差异明显，具有鲜明的产地特征。同时，根据白釉断层结构和瓷胎、青花成分的明显差异将漳州青花瓷分为可能出自当地不同窑口的两类。此外，利用OCT技术对景德镇青花瓷的青花图案进行了三维扫描，证实了采用OCT技术研究青花纹饰纹理的可行性。因此，将OCT与XRF相结合是一种研究青花瓷分类、产地特征识别以及深层信息解析的科学方法。
成像系统 Ｘ射线荧光光谱分析 光学相干层析成像 南澳一号沉船 青花瓷 激光与光电子学进展
2016, 53(5): 051101
合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院，合肥 230009
本文建立了基于单像素探测器的光学层析系统，为现代**制导红外成像技术提供一种新的成像方法。利用了光学层析成像可以获得高分辨率图像的特点，设计出潜望镜圆锥形光学扫描系统和65 条狭缝的调制盘。通过光学系统在调制盘狭缝的多角度旋转扫描获得一维投影值，利用滤波反投影加速算法，对层析信号进行重构处理从而获得待测物体的二维图像。单像素探测器具有高频率响应，与滤波反投影加速算法和硬件加速结合，可以实现高速图像获取。对设计的光学系统进行实体验证，计算了65 条狭缝层析成像系统参数，并研究在各种加性噪声下，重构结果和直接成像结果的比较，验证了成像系统具有良好的信噪比特性。本文对于发展新型的光电跟踪系统，提高目标跟踪系统的作用距离和范围提供了理论依据。
目标跟踪 层析成像 加速算法 信噪比 target tracking tomographic imaging accelerating algorithm signal to noise ratio
1 华南师范大学物理与电信工程学院, 广东 广州 510006
2 广东省量子调控工程与材料重点实验室, 广东 广州 510006
3 广东省光电检测仪器工程技术研究中心, 广东 广州 510006
提出全光非接触光声层析成像(ncPAT)与光学相干层析(OCT)双模成像的新方法，用于同时获取物体的吸收分布图像和散射分布图像。搭建ncPAT-OCT 双模成像系统，采用同一探测光源、同一干涉系统用于提高系统稳定性；采用同步触发模式来确保双模成像在数据采集时间上的同步性；使用共同样品臂来保证采样区域在空间上的一致性。并在此基础上实现同时对同一个样品进行PAT 和OCT 两种模式成像，实验结果表明两种模式成像能够很好地匹配，而且可以在不同模式下获得不同的信息。
成像系统 光声成像 层析成像 多模成像
中国科学院 上海光学精密机械研究所,中国科学院空间激光通信和检验技术重点实验室,上海 201800
基于计算机层析投影成像原理,提出了非相干合成孔径激光成像雷达(SAIL)概念以及体系结构和算法,给出了详细的原理说明和数学分析,特点是信号收集和数据处理的技术难度低。该激光雷达包含三种工作模式即传统的聚束模式,逆聚束模式和层析聚束模式,具有两种传感方式即距离分辨成像和多普勒频移成像,提供多种维度变换成像,不仅可用于平面目标的距离或多普勒分辨二维成像,也可实施三维物体的距离分辨三维层析成像以及深度压缩的距离分辨和多普勒分辨二维成像。该雷达结构简单且具有操作多样性,扩展了合成孔径激光成像雷达的应用范围。
合成孔径激光成像雷达(SAIL) 计算机层析术(CT) 非相干处理 聚束模式 距离分辨 多普勒频移分辨 三维层析成像 逆合成孔径激光成像雷达
