1 福建师范大学光电与信息工程学院医学光电科学与技术教育部重点实验室，福建 福州 350117
2 福建师范大学光电与信息工程学院福建省光子技术重点实验室，福建 福州 350117
通过调制具有不同编码单元的参考光，对信息光进行分页式加密存储。提出两种参考光编码加密模式，即扇形参考光编码模式和随机位置参考光编码模式，并对这两种方法进行验证。实验结果表明，这两种方式都通过正交相位编码完成加密解密的过程。对两种方法的加密性进行评估，不同密钥对应的加密信息之间的相似度均值分别为0.57和0.02，均方误差的平均值分别为537和1872。随机位置参考光编码模式下的同轴系统安全性更高。正交相位加密技术可以有效地防止存储数据被非法访问和窃取，保证了数据的安全性。
全息 全息数据存储 同轴系统 正交相位 加密 中国激光
2023, 50(18): 1813017
1 北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081
2 北京理工大学重庆创新中心，重庆 401120
3 北方自动控制技术研究所军种指控系统研发部，山西 太原 030006
4 北京印刷学院印刷与包装工程学院，北京 102600
压缩感知高光谱计算成像技术是当前高光谱计算成像领域的研究热点之一，其能够在保持系统元器件物理特性不变的前提下，有效地提升成像质量。本文概述了高光谱计算成像的研究背景和基本概念，详细介绍了压缩感知高光谱计算成像系统的发展现状，重点阐述了本团队提出的基于空-谱编码的压缩感知高光谱计算成像技术，并对其系统组成、数理模型以及最新进展进行了说明。通过总结压缩感知高光谱计算成像的背景知识以及空-谱编码压缩感知高光谱计算成像的研究工作，力求为科研人员探索压缩感知高光谱计算成像新体制带来新的思路，促进高光谱计算成像技术的发展。
成像系统 高光谱成像 计算成像 压缩感知 编码技术 光学学报
2023, 43(15): 1511003
1 北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081
2 北京理工大学重庆创新中心，重庆 401120
3 北方自动控制技术研究所，山西 太原 030006
单目标跟踪是计算机视觉领域重要的分支，旨在对视频序列中的指定目标进行连续跟踪。近年来，基于深度学习的单目标跟踪方法发展迅猛，其中基于孪生网络的双流跟踪方法和基于Transformer的单流跟踪方法是两种基础架构。本文从原理、组成结构、局限性及未来发展方向等角度对这两种架构进行了全面介绍与分析。另外，数据集是方法训练及评测的基石，本文汇总了当前主流的深度学习单目标跟踪数据集，详细阐述了跟踪方法在数据集上的评测方式及评测指标，并总结了多种方法在数据集上的表现。最后，从宏观角度分析了深度学习目标跟踪方法的未来发展趋势，以期为相关研究人员提供参考。
深度学习目标跟踪 单目标跟踪 深度学习 孪生网络 Transformer 光学学报
2023, 43(15): 1510003
林达奎 1,2,3,4,5宋海洋 1,2,3,4,5李枷楠 1,2,3,4,5王琨 1,2,3,4,5[ ... ]谭小地 1,2,3,4,5,*
1 福建师范大学光电与信息工程学院，福建 福州 350117
2 医学光电科学与技术教育部重点实验室，福建 福州 350117
3 福建省光子技术重点实验室，福建 福州 350117
4 福建省光电传感应用工程技术研究中心，福建 福州 350117
5 福建师范大学信息光子学研究中心，福建 福州 350117
大数据时代对数据存储提出了新的需求，数据的存储安全关乎社会稳定与发展。全息加密光存储具有高存储密度、快读取速度、长保存寿命等特点，为海量数据存储提供了有效的解决方案，是保障数据存储安全的有力手段。聚焦于全息光存储领域，论述了以振幅、相位和偏振等作为调制变量的全息加密光存储的基本原理，介绍了常见的全息加密光存储技术及其性能影响因素，梳理了大量密钥的管理方法，最后总结了各技术特点，并对全息加密光存储的未来发展进行了展望。
全息 全息存储 全息加密光存储 光的多维调制 存储安全 中国激光
2023, 50(18): 1813009
1 北京理工大学光电学院，北京 100081
2 北京理工大学光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081
3 北京理工大学重庆创新中心，重庆 401135
近年来，随着深度传感器和三维激光扫描设备的普及，点云数据引起了广泛关注。相对于二维图像，点云数据不仅包含场景的深度信息，还不受光照等环境因素的影响，能够更精确地实现目标识别和三维定位。因此，基于点云的三维目标检测技术已经成为智能空间感知和场景理解的关键技术。本文首先介绍了点云数据的特点，并探讨了不同类型的点云特征提取方法；其次，详细阐述了基于体素、点、图以及体素与点混合的点云目标检测方法的原理和发展历程；然后，介绍了常见的室内外点云目标检测数据集和评价指标，并对各类点云目标检测方法在KITTI和Waymo数据集上的性能进行了详细的比较和分析；最后，对点云目标检测技术的研究进展进行了总结和展望。
点云 三维目标检测 单模态 多模态 光学学报
2023, 43(15): 1515001
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Photoelectronic Imaging Technology and System of Ministry of Education of China, School of Optics and Photonics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
2 Beijing Institute of Technology Chongqing Innovation Center, Chongqing 401151, China
3 Department of Engineering Science, Institute of Biomedical Engineering, University of Oxford, Oxford OX3 7DQ, UK
4 School of Printing & Packaging Engineering, Beijing Institute of Graphic Communication, Beijing 102600, China
Polarized hyperspectral imaging, which has been widely studied worldwide, can obtain four-dimensional data including polarization, spectral, and spatial domains. To simplify data acquisition, compressive sensing theory is utilized in each domain. The polarization information represented by the four Stokes parameters currently requires at least two compressions. This work achieves full-Stokes single compression by introducing deep learning reconstruction. The four Stokes parameters are modulated by a quarter-wave plate (QWP) and a liquid crystal tunable filter (LCTF) and then compressed into a single light intensity detected by a complementary metal oxide semiconductor (CMOS). Data processing involves model training and polarization reconstruction. The reconstruction model is trained by feeding the known Stokes parameters and their single compressions into a deep learning framework. Unknown Stokes parameters can be reconstructed from a single compression using the trained model. Benefiting from the acquisition simplicity and reconstruction efficiency, this work well facilitates the development and application of polarized hyperspectral imaging.
full-Stokes single compression deep learning reconstruction polarized hyperspectral imaging Chinese Optics Letters
2023, 21(5): 051101
Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronic and Information Engineering, Harbin Institute of Technology (Shenzhen), Shenzhen 518055, China
2 International Graduate School at Shenzhen, Tsinghua University, Shenzhen 518055, China
3 Shenzhen Vivolight Medical Device & Technology Co., Ltd., Shenzhen 518055, China
4 State Key Laboratory of Transient Optics and Photonics, Xi’an Institute of Optics and Precision Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Xi’an 710119, China
5 Department of Electrical and Electronic Engineering, The University of Hong Kong, Pokfulam Road, Hong Kong, China
6 Advanced Biomedical Instrumentation Centre, Hong Kong Science Park, Shatin, New Territories, Hong Kong, China
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Current gradient-index (GRIN) lens based proximal-driven intracoronary optical coherence tomography (ICOCT) probes consist of a spacer and a GRIN lens with large gradient constant. This design provides great flexibility to control beam profiles, but the spacer length should be well controlled to obtain desired beam profiles and thus it sets an obstacle in mass catheter fabrication. Besides, although GRIN lens with large gradient constant can provide tight focus spot, it has short depth of focus and fast-expanded beam which leads to poor lateral resolution for deep tissue. In this paper, a type of spacer-removed probe is demonstrated with a small gradient constant GRIN lens. This design simplifies the fabrication process and is suitable for mass production. The output beam of the catheter is a narrow nearly collimated light beam, referred to as pencil beam here. The full width at half maximum beam size varies from 35.1 μm to 75.3 μm in air over 3-mm range. Probe design principles are elaborated with probe/catheter fabrication and performance test. The in vivo imaging of the catheter was verified by a clinical ICOCT system. Those results prove that this novel pencil-beam scanning catheter is potentially a good choice for ICOCT systems.
optical coherence tomography endoscopic imaging intravascular imaging fiber optics imaging Opto-Electronic Advances
2022, 5(3): 200050
1 北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
2 北京理工大学重庆创新中心, 重庆 401120
3 长春大学电子信息工程学院, 吉林 长春 130022
傅里叶叠层显微成像技术通过拓展频谱的方法合成细节信息更为丰富的单帧图像,实现在大视场下重建高分辨率图像。然而,成像系统中普遍存在的各种像差往往导致成像模糊,重建图像分辨率下降。针对上述问题,提出一种基于叠层衍射成像的像差校正方法,在更新频谱和光瞳函数时,通过自适应选取频谱和光瞳函数当前值与最大值的最佳比例,提高了迭代重建的质量。利用上述方法,首先重建加载混合像差的仿真图像,并选用峰值信噪比(PSNR)和结构相似性(SSIM)为评价指标。仿真结果表明,相比于传统的嵌入式光瞳恢复算法,本文方法可以大幅提升重建光瞳函数的PSNR和SSIM,分别增长14.9%和1.4%。为进一步验证算法在真实图像上的有效性,采集了人体血细胞样本图像并进行重建,结果表明,重建图像清晰,能够准确分辨细胞轮廓。
成像系统 傅里叶叠层显微成像 像差校正 叠层衍射成像 泽尼克多项式 嵌入式光瞳恢复 光学学报
2021, 41(10): 1011001
1 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 北京大学口腔医学院口腔医院牙体牙髓科, 北京 100081
4 深圳市中科微光医疗器械技术有限公司, 广东 深圳 518052
5 北京大学国际医院口腔科, 北京 102206
根裂诊疗是目前牙科临床医学的难点。搭建三维扫频光学相干层析成像系统,结合心血管内窥成像探头,对46个有根裂(裂缝宽度8~283 μm)牙齿切片样本进行扫描成像,该系统对根裂大于30 μm的样本的诊断准确率可达98.3%,对根裂小于30 μm的诊断准确率为36.3%;对25个无根裂样本扫描,诊断准确率为92%。分析准确率差异原因,优化内窥导管探头与牙齿切片的相对位置和角度,并对部分图像进行三维重建,使得根裂大于30 μm的样本的诊断准确率提高到100%,根裂小于30 μm的诊断准确率提高到57.6%。实验表明,内窥光学相干层析技术在牙齿根裂临床诊断中具有良好的应用前景。
成像系统 内窥成像 光学相干层析成像 内窥导管 三维重建
1 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国人民解放军总医院心血管内科, 北京 100853
针对血管内光学相干断层扫描(IVOCT)影像中,使用动态规划(DP)算法进行可降解支架轮廓分割时,分割结果容易受到血液伪影和支架内部断裂的影响,而导致支架轮廓分割准确度不高的问题,利用IVOCT影像中可降解支架具有四边形外观的先验信息,提出一种使用支架的4个角点得到支架轮廓的算法。实验结果显示:所提出的支架轮廓分割算法的平均Dice系数可达到0.88,相较于DP算法提高了0.08;所提出的支架自动分割算法能够实现IVOCT影像中可降解支架的准确分割,且具有较好的稳健性,能更好地在临床应用中辅助医生进行支架贴壁情况分析。
机器视觉 角点检测 轮廓自动分割 贴壁情况分析 可降解支架 血管内光学相干断层扫描图像
