Author Affiliations
Abstract
1 School of Biomedical Science, Huaqiao University, Quanzhou 362021, China
2 College of Engineering, Huaqiao University, Quanzhou 362021, China
We propose a laser speckle contrast imaging method based on uniting spatiotemporal Fourier transform. First, the raw speckle images are entirely transformed to the spatiotemporal frequency domain with a three-dimensional (3D) fast Fourier transform. Second, the dynamic and static speckle components are extracted by applying 3D low-pass and high-pass filtering in the spatiotemporal frequency domain and inverse 3D Fourier transform. Third, we calculate the time-averaged modulation depth with the average of both components to map the two-dimensional blood flow distribution. The experiments demonstrate that the proposed method could effectively improve computational efficiency and imaging quality.
uniting spatiotemporal Fourier transform laser speckle contrast image fluctuation modulation 3D Fourier transform Chinese Optics Letters
2024, 22(1): 011701
1 华侨大学医学院，福建 泉州 362021
2 华侨大学工学院，福建 泉州 362021
针对明场显微细胞图像存在边缘弱、背景非均匀和细胞形状不规则等特点导致细胞分割困难的问题，提出一种基于荧光细胞核引导的明场显微图像细胞分割方法。首先，利用荧光细胞核质心确定明场单细胞局部显微图像，对局部明场显微细胞图像进行双重高斯滤波，以减弱非均匀背景的影响，采用顶帽变换增加图像的对比度，并采用二维最大类间方差分割方法以增强算法的抗噪性；其次，对完整的明场显微细胞图像进行双重滤波和顶帽变换预处理后，采用二维最大类间方差法进行全局分割，以增强局部分割丢失的细胞轮廓信息，解决细胞形状不规则导致的分割不准确问题；最后，将局部和全局分割的结果融合后采用分水岭变换进行二次分割，以提高对粘连性细胞的分割精度。在Hela细胞图像集上进行验证实验，得到明场细胞分割的精确率、召回率和F值分别为0.960、0.984和0.971，优于现有相关算法，验证了所提方法的高准确性和鲁棒性。
图像分析 细胞分割 细胞核引导 全局分割 局部分割 激光与光电子学进展
2023, 60(14): 1410015
1 华侨大学生物医学学院，福建 泉州 362021
2 华侨大学工学院，福建 泉州 362021
激光散斑衬比血流成像（LSCI）是一种利用激光散斑强度的时空统计特性来实现活体组织血流监测的全场光学成像技术，在临床诊断和生命科学等研究领域具有重要的应用价值。本文在介绍LSCI基本原理的基础上，重点对高信噪比LSCI、高分辨率LSCI、高精度LSCI、大成像深度LSCI和新型LSCI系统等关键技术及其应用的研究进展进行综述。首先，综述了各向异性滤波、特征值分解和变换域滤波的高信噪比LSCI技术，并总结了以运动伪影校正、失焦模糊校正和非均匀光强校正为目标的高分辨率LSCI技术的研究现状；然后，以实现高精度LSCI为目标，从静态散射光校正、定量LSCI技术和新型散斑衬比成像算法等方面阐述了高精度LSCI技术的研究进展；最后，总结大成像深度LSCI技术的发展现状与进展，介绍新型LSCI系统及其应用的最新研究成果，并对LSCI技术未来的发展方向和应用功能拓展进行总结和展望。
医用光学 生物医学光学成像 激光散斑成像 血流成像 关键技术 应用进展
1 华侨大学 工学院, 福建 泉州 362021
2 华侨大学 工业智能化技术与系统福建省高校工程研究中心, 福建 泉州 362021
3 华侨大学 信息科学与工程学院, 福建 厦门 361021
采用外差式差分相移键控(Differential phase-shift keying, DPSK)调制的水下无线光通信(Underwater wireless optical communication, UWOC)系统经过Gamma Gamma强海洋湍流信道传输, 当接收端与发送端之间存在瞄准误差并采用孔径接收方式时, 分析了湍流效应和瞄准误差对接收光强的抖动影响, 推导了UWOC系统的平均误码率(Bit error rate, BER)和中断概率(Outage probability, OP)的解析表达式。数值模拟研究了不同的瞄准误差、束宽、接收孔径和海洋湍流参数对平均BER和OP性能的影响。结果表明, 在相同的束宽和信道环境下, 瞄准误差越大, 系统性能越差; 光束束宽与孔径半径之比越大, 接收孔径直径越大, 系统性能越好; 另外, 选择较小的温度和盐度波动对海洋湍流贡献的比值?棕和均方温度耗散率?字T, 以及较大的湍流动能耗散率?着和动力粘度u的海洋湍流环境也有利于获得较好的系统性能。
水下无线光通信 强海洋湍流 瞄准误差 误码率 中断概率 underwater wireless optical communication strong oceanic turbulence pointing error bit error rate outage probability 红外与激光工程
2020, 49(2): 0203013
1 长江师范学院物理学与电子工程学院， 重庆 408100
2 四川大学电子信息学院, 四川 成都 610064
利用标量解法，导出了弱导阶跃光纤线偏振模(LPmn)的场分布和LPmn混合模式的光强表达式。结果表明，低阶LPmn模的模场范围均随纤芯半径的增加而增大，随纤芯折射率的增加而缩小，随包层折射率的增加而扩大；随传输距离和模式混合份额的增加，LPmn混合模式的光强减少；非相干混合模的M2因子随高阶模式光强所占分额的增加而逐渐变大，M2并非一直随纤芯半径的增加而增大，存在着一个临界值a=30 μm。
导波光学 标量法 线偏振模 模式特性 阶跃光纤 激光与光电子学进展
2011, 48(11): 110604
1 四川大学 光电系, 成都 610064
2 长江师范学院 物理学与电子工程学院, 重庆 408100
为了研究相干合束激光在湍流大气中传输时，合束系统的抖动对远场的影响，采用惠更斯-菲涅耳原理推导了系统中单个光源因抖动造成偏离时的远场光强表达式。以正六边形阵列为例，分析了在不同湍流强度或者传输距离时，抖动对远场造成的的影响，并分别描绘了峰值光强及桶中功率不低于理想情况下92%时的抖动控制曲线。结果表明，抖动造成了远场的峰值光强和桶中功率的降低；当抖动范围相同时，随着湍流强度的减弱或者传输距离的减小，抖动的破坏更加严重。这一结果对研究湍流大气中的相干合束是有帮助的。
大气与海洋光学 湍流大气 相干合束 系统抖动 峰值光强 桶中功率 atmospheric and ocean optics turbulent atmosphere coherent combination jitter of the system the maximum intensity power in the bucket
1 四川大学 电子信息学院, 成都 610064
2 宜宾学院计算物理四川省高校重点实验室, 四川 宜宾644000
3 宜宾学院 物理与电子工程学院, 四川 宜宾644000
根据不同的泵浦方式, 对多模光纤放大器运用多模速率方程组, 采用四阶龙格-库塔法数值计算和分析了在不同泵浦方式下的泵浦效率和信号光在光纤放大器中的传输、放大行为, 并研究了在光纤放大器光纤长度有微小变化(mm量级)的情况下, 输出光的光束质量与光纤长度的关系。结果表明：输出信号光的光束质量因子随光纤长度微小变化而呈准周期变化, 周期与信号光耦合入光纤放大器的本征模式间的传播常数差有关。
光纤光学 光束质量 本征模 多模速率方程 四阶龙格-库塔法 泵浦方式 fiber optics beam quality eigen modes multimode rate equation fourth order Runge-Kutta method pumping method
