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 四川大学 电子信息学院, 成都 610065
2 华北光电技术研究所, 北京 100015
提出了一种利用二维窗口傅里叶变换从径向剪切干涉条纹中准确得到波前的重建技术。首先对剪切干涉条纹做二维窗口傅里叶变换，设置阈值和频率积分范围后，进行二维窗口傅里叶逆变换，然后对包裹相位做去载频和相位展开处理得到相位差分布，最后使用波前迭代算法从相位差中复原实际波前。模拟计算表明，使用该方法最大相位复原误差为0.82%，均方根值为0.020 9 rad，实验结果验证了该方法的有效性。同时也对窗口傅里叶变换的关键参数，如窗函数的选择、窗口大小的确定以及阈值的选取等进行了简要讨论。与传统傅里叶变换法(FFT)相比，基于窗口傅里叶变换的剪切干涉波前检测法有更高的精度和稳定性，为波前检测提供一种新的处理方法。
波前检测 窗口傅里叶变换 径向剪切干涉 频谱滤波 wavefront measurement windowed Fourier transform radial shearing interferometer spectrum filtering
折射率是研究液体激光热效应必不可少的参数。干涉法是测量折射率的常用方法，但传统干涉仪稳定性较差，针对这点提出了一种基于分光棱镜干涉的单元件干涉光路并将其用于测量透明液体折射率。这种方法使用光学元件少、稳定性强且操作简单，运用CCD作为观测分析工具，测量精度能够达到10-4量级，为探索新型液体的折射率提供了一种有效手段。讨论了测量的基本原理并给出样品的测量结果，同时对实验方法的误差进行了分析。比较了迈克耳孙干涉光路和单元件干涉光路的稳定性，实验结果表明单元件干涉光路的稳定性较好。
测量 折射率 图像处理 分光棱镜
1 四川大学 电子信息学院, 成都 610064
2 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
3 华北光电技术研究所, 北京 100015
利用径向剪切干涉法检测高功率激光波前时, 由于探测器CCD非线性效应, 在频谱中引入了除基频外的二级、三级等高次频谱分量, 增加了频谱混叠的可能, 使得对有用信息提取困难, 降低了波前检测精度。从理论上分析了CCD非线性效应产生高次频谱分量和导致频谱混叠的原因, 给出非线性条件下避免频谱混叠的条件, 提出了通过提高空间载频的方法来减小或消除CCD非线性效应导致的频谱混叠。计算机模拟和实验结果表明, 该方法能够有效抑制频谱混叠并显著提高波前检测精度。
径向剪切干涉 CCD非线性 傅里叶变换 频谱混叠 空间载频 radial shearing interferometry nonlinearity of CCD Fourier transformation frequency overlapping spatial carrier frequency
