1 广西大学电气工程学院, 广西 南宁 530004
2 广西大学物理科学与工程技术学院, 广西 南宁 530004
为了提高平面光栅成像系统的点扩展函数(PSF)提取准确度,构建PSF模型,提出一种基于Boltzmann函数的刃边函数拟合方法。构建以入射角为自变量的双曲线型变化PSF模型,揭示了光栅成像系统PSF的分布规律。最后,采用Lucy-Richardson算法对不同模糊程度的图像进行复原,并对复原后的图像进行质量评价,其中灰度平均梯度(GMG)提升均在60.2%以上,结构相似度(SSIM)提升均在66.5%以上。对比不同拟合方法的复原效果,结果表明,所提方法在对像差较大的图像进行复原时,效果明显优于其他同类方法,建立的PSF模型也可以准确地表现光栅成像系统的特性。
光栅 光栅成像 刃边函数拟合 Boltzmann函数 点扩展函数模型 图像复原 光学学报
2020, 40(14): 1405003
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了确定凸面光栅成像光谱仪的光谱特性,需要对凸面光栅成像光谱仪进行光谱定标。基于单色准直光法设计了一套全视场光谱定标系统,引入球面镜提供准直光,采用一块可以自由滑动和转动的折转镜改变定标光线的入射角,实现了全谱段自动化光谱定标。运用光学设计软件CODEV对光谱定标系统进行了部分光学模拟,证明了整个系统的可靠性。结合光谱定标系统的结构和特点,对整个光谱定标系统进行了精度分析。理论分析结果表明,该系统的光谱定标精度优于1%。该定标系统具有体积小、通用性强等特点,可为其他成像光谱仪的光谱定标提供参考。
光谱定标 凸面光栅成像光谱仪 单色准直光法 光谱定标系统 自动化 spectral calibration imaging spectrometer with convex grating collimated monochromatic calibration spectral calibration system automation
用稳相积分法分析了点光源经过2个平行放置的有限宽平面透射光栅组成的系统衍射后的复振幅分布。当两光栅满足双光栅成像条件时, 将其衍射成像与无限宽双光栅衍射成像进行对比, 得到有限宽光栅对双光栅衍射像的位置没有影响, 而衍射像随两光栅之间的相对距离及衍射级数而变化。文中计算了满足双光栅成像条件时, 某实验参数下衍射像的大小的情形, 结果有限宽双光栅成像被放大了1.22倍。并根据其原理进行白光再现普通透射全息图色彩研究。
有限宽光栅 双光栅成像 复振幅 彩色 finite-width grating bi-grating imaging complex amplitude color
中北大学电子测试技术重点实验室, 山西 太原 030051
X射线光栅成像技术可以利用传统X射线机在一次成像中同时获取被检测体的衰减、相衬与暗场信息。介绍了当前X射线光栅成像的基本原理与系统结构,分析了同一成像传感器在同一时空场景下获取的三种信息的各自特性以及相互之间的影响与相关特性，利用基于小波变换的图像融合方法对衰减、相衬与暗场信息进行融合。对Pfeiffer等的原始实验数据的仿真验证表明：合理的图像融合技术可以实现对同时包含有多种轻、重元素物质在内的大动态范围高分辨率一次性单图成像检测。
图像处理 X射线 光栅成像 图像融合 小波变换 激光与光电子学进展
2012, 49(11): 111003
1 清华大学工程物理系， 北京 100084
2 清华大学粒子技术与辐射成像教育部重点实验室， 北京 100084
3 中北大学信息与通信工程学院， 山西 太原 030051
从技术特点和研究热点的角度，综述了X射线光栅干涉成像技术与系统的国内外最新进展。介绍了具有代表性的基于Talbot-Lau干涉法的X射线光栅成像原理与系统结构，以及物质对X射线的衰减、折射与小角散射的多信息获取技术。综述了国内外对X射线光栅成像技术与系统的优化改进研究，主要包括光栅步进对高位置分辨率的松弛与大视场高分辨率光栅成像技术的实现。介绍了二维光栅与基于光栅的具有时间分辨率的四维成像技术的国内外最新发展动态。展望了X射线光栅成像技术的发展趋势。
X射线光学 光栅成像 Talbot-Lau干涉 激光与光电子学进展
2012, 49(7): 070002
1 大连理工大学 电子与信息工程学院,辽宁 大连 116023
2 中国科学院高能物理研究所,北京 100049
X射线相位衬度成像具有极高的灵敏度,能探测到轻元素样品的内部结构,在医学、生物学和材料科学等众多领域显示出良好的应用前景。光栅成像模式可使用非相干光源进行X射线相位衬度成像,开创了非相干光源相衬成像新纪元。将螺旋CT的概念引入光栅相衬成像领域,将螺旋CT的高效率优势与光栅相位成像的高衬度优势相结合,发展X射线螺旋相位CT方法。通过分析螺旋轨迹非相干光源相位成像的特点,提出一种扇形束螺旋条件下的相位信息提取方法;而后借鉴希尔伯特滤波反投影重建算法的思想,得到扇形束螺旋相位CT重建算法。该算法利用折射角像直接重建物体的相位项。计算机仿真实验证明了该算法的有效性。
X射线光学 螺旋相位CT 滤波反投影 光栅成像
1 大连理工大学电子与信息工程学院, 辽宁 大连 116023
2 中国科学院高能物理研究所, 北京 100049
X射线相位衬度成像对弱吸收物质有着独有的高密度分辨率,在医学、生物学、材料学等领域显示出良好的应用前景。但是其中的干涉成像法、衍射增强成像法和同轴成像法具有一定局限性,难以被广泛应用。光栅成像克服了以往相位衬度成像的缺陷,也使相位衬度成像向锥束成像发展成为可能。本文致力于锥束相位X射线计算机断层摄影术(CT)重建算法的研究,根据基于光栅的锥束相位成像的特点,利用吸收CT中FDK(Feldkamp-Davis-Kress)重建算法的思想,发展出适用于锥束相位成像的CT重建方法。该方法为滤波反投影类型,以相位一阶导数像为投影值,直接重建物体的相位项。通过仿真验证了算法的正确性。
X射线光学 锥束相位CT 滤波反投影 光栅成像
广西大学物理科学与工程技术学院, 南宁 530004
从理论上对双光栅成像效应现象进行研究,分别从菲涅耳衍射理论和平面透射光栅的菲涅耳衍射公式出发,分析了物光波经过两个平行放置的平面透射光栅组成的系统衍射后的复振幅分布。分析结果表明,在理想状态下,当两个光栅的放置位置满足一定条件时,在第二个光栅后面可以观察到一个清晰的原物体图像。理论分析解释了两个光栅在双光栅成像效应中的作用,得到了双光栅成像效应发生时,两个光栅的空间频率、衍射光级数以及光栅放置位置之间的关系式,这与实验所得结果相一致。
物理光学 双光栅成像 汇合光谱 菲涅耳衍射
广西大学物理科学与工程技术学院, 广西 南宁 530004
从光传播基本理论和光栅衍射性质出发,研究了双光栅成像效应中的光能量传递,得到了确定汇合级光强的表达式。结合双光栅成像方程,分析了两光栅的衍射性质与成像位置对汇合级光能量的影响。分析表明汇合级光强与两光栅具体的衍射效率和双光栅成像时的位置密切相关。测量了三组不同类型双光栅成像系统的汇合级光能量,实验结果和理论分析基本一致。
衍射与光栅 双光栅成像 汇合光谱 汇合光能量
1 上海交通大学微纳米技术研究院,上海,200030
2 日本东北大学机械电子系,日本仙台市,980-8579
对投影型微光学编码器的原理进行了分析,结合微机电系统集成技术,提出并实现了投影型微光学编码器。它是利用微机电系统集成技术将标尺光栅、指示光栅、光电二极管集成化构成投影型光栅微编码器。它具有体积小、光路调整容易的特点。实验结果表明,利用微细加工制作微光学编码器是完全可行的。该器件较之传统的光学编码器在经济性及小型化等方面具有非常明显的优势。
微型光机电系统 投影型编码器 光栅成像
