散射介质中偏振图像模拟方法及应用

散射介质中的可见光偏振模拟数据集较为匮乏,这限制了开发和验证散射介质中偏振成像算法。针对此问题,分析了散射环境中的散射退化、光照等对偏振成像的影响,提出了一种散射介质中偏振图像模拟方法。首先采用物理渲染器精确模拟光的传播路径,得到经偏振滤波片的无退化偏振图像;之后利用真实散射环境数据集(水下及雾天环境),计算不同环境下的散射退化参数;最后结合散射退化模型得到不同偏振态下的模拟散射退化图像。结果表明:模拟数据集准确反映真实散射环境中的图像特征,偏振度和偏振角图像有效呈现了真实散射环境中的退偏现象。相应的模拟偏振图像为分析散射介质中目标和背景的偏振特性提供了可靠基础,也为改进偏振去散射算法提供依据。

透过散射介质的散斑统计特性研究

复杂散射介质的衍射通常会形成散斑图像,该特性使得其在激光技术、电子和光电子等领域具有重要的应用价值.搭建了透过散射介质衍射形成的散斑测量系统,研究了CCD曝光时间、衍射距离和散射面直径对散斑统计特性的影响.实验结果表明:改变光学系统参量,透过散射片的散斑特性也会随之改变;选择合适的曝光时间能够获取对比度和光强分布适中的散斑图像,其空间衍射特性可用散斑平均尺寸表征,但对于散斑特性的微小变化,则可利用相关系数和数字图像相关结果进行辅助分析.

基于压缩全息的散射介质中三维粒子定位

在三维空间中,粒子作为物质分布的基本单元,其精确定位对于医疗、环境监测、燃烧过程分析以及航空航天研究等领域至关重要。然而,散射介质中的粒子检测常面临分辨率不足和定位难的问题。因此开发了一种新的检测技术,该技术基于自动聚焦压缩全息原理,融合了压缩传感与自动对焦机制,有效提升了重建图像的轴向分辨率和粒子检测的准确性。通过模拟和实验测试,该技术的轴向分辨率误差小于3μm,确保了优异的检测精度。实验数据进一步证实,与传统的角谱法相比,本技术在观察散射介质中微粒的三维分布和评估粒子直径方面具有明显优势。本研究成果为相关领域的科学研究和实际应用提供了一种创新的技术途径。

基于数字全息技术的透过散射介质的成像仿真

本文根据光的标量衍射理论,利用数字全息技术产生了包含散射介质共轭信息的物光共轭光,消除了散射介质的影响,并对散射介质内的目标物体进行清晰成像.对实际应用场景下的成像过程进行了分析和讨论,模拟了不同散射介质颗粒大小、物体与散射层不同间距下的成像效果,讨论了利用CCD和空间光调制器实现实时成像的可行性.

散射介质超衍射极限技术研究进展

综述了已有散射介质超衍射极限聚焦和成像技术的研究现状及进展。首先介绍了这一领域的研究背景及意义,以及已有超衍射极限成像技术的发展现状;然后给出了应用于超衍射极限成像的散射介质定义;其次分析了时间反演技术在声学、微波领域聚焦上的应用,介绍了时间反演法在光学领域超衍射极限聚焦应用中的实现方法,总结了散射介质加入到光学系统中的作用,分析了利用反馈控制调节和光学相位共轭方法进行散射介质超衍射极限聚焦方法的特点;讨论了基于空域和空频域传输矩阵测量的散射介质宽场成像方法及在该目的下的散射介质制备方法;最后给出了散射介质光学超衍射极限成像技术研究前景及展望。

多散射介质中光子密度波扩散方程的求解

将光源作为一个复数点光源 ,根据实验研究模型的要求 ,求解了多散射介质中光子密度波扩散方程 ,找出了与入射面相对应面的光子通量和介质中吸收系数改变量之间的关系。所得结论能直接用于多散射介质中成像问题的实验研究之中 ,即通过对光子通量的检测 ,反演出吸收系数改变量的分布 。

有限体积法求解圆柱形散射介质内辐射与导热耦合换热

将谱带模型与有限体积解法相结合；求吸收、发射、散射性非灰介质圆柱体内辐射传递方程。考虑辐射强度场与热扩散温度场的耦合，将控制容积法与有限体积法结合，求解辐射与导热耦合换热。经与光线踪迹法、离散传递法的计算结果比较表明，谱带模型与有限体积解法相结合能处理多场耦合下非灰介质内的辐射换热。

时间分辨技术测量高散射介质光学参量

采用曲线拟合反演算法来恢复时间分辨系统中的真实光脉冲信号 ,从中可提取出介质光学参量 在模拟人体组织光学参量的模型介质试验中 ,利用时间相关的单光子计数系统测量光子的逸出曲线 。

基于光学相干层析成像技术的强散射介质光学特性测量

利用光学相干层析成像技术对强散射介质的光学特性进行了测量研究.通过理论模拟分析了镜面反射条件下散射系数及各向异性因子对外差效应因子的影响.提出镜面反射情况下利用广义惠更斯菲涅尔模型提取材料光学特性的算法.通过对不同浓度的IntralipidTM溶液的测量,获得了可靠的光学散射特性实验结果,并研究了散射系数与其浓度之间的关系,拟合结果显示散射系数与IntralipidTM溶液浓度近似呈线性关系.

拉曼光谱测定散射介质的温度

本文发展了测量散射体温度的拉曼光谱方法 ,选用Sr(NO3 ) 2 粉晶做散射介质 ,观测到 738cm-1和10 5 7cm-1两个拉曼散射带 ,记录它们的Stokes和Anti Stokes分量的光谱强度 ,得到硝酸锶粉晶散射体的温度。实验结果显示 ,这种非接触光谱测温法具有重要的实用价值。

空间低频光共焦扫描法透过散射介质成象

本文使用４－Ｆ光学系统实现低通空间频率滤波，采用空间低频光共焦扫描法透过散射介质成象，实验表明，光路中加入简单的空间滤波系统后，明显改善共焦扫描法的成象质量和分辨率．

激光通过散射介质的聚焦

基于角谱衍射公式和散射介质的圆形高斯分布模型,数值模拟光通过散射介质的聚焦.通过反馈优化算法实现散射光束的波前整形,在目标位置处形成一个很亮的聚焦光斑.改变聚焦目标位置后,可实现任意位置处的单点或多点聚焦.讨论了空间光调制器上的总调制单元个数、每个调制单元相位准确度与光强增长因子的关系.结果表明:目标位置处的光强随着总像素单元数的增加而线性地增强,并且随着调制单元的相位准确度的增加而增强.

激光脉冲在各向异性散射介质内的瞬态热效应

本文考察了激光脉冲在吸收、发射、各向异性散射介质内引起的瞬态热效应。将激光脉冲辐射在介质内的传递过程分为两个子过程：发射－衰减－反射过程和吸收－散射过程。用光线踪迹法结合节点分析导出辐射传递系数和辐射源项，用控制容积法解瞬态能量方程。检验结果表明，本文的计算方法准确。在此基础上，考察了散射特性、初始温度对激光脉冲响应的影响。

光学相干显微术测量散射介质内层形貌的研究

提出了采用光学相干显微术测量散射介质内层形貌的方法,该方法基于低相干术和共焦显微术,其纵向测试精度是由共焦门与相干门共同决定的,能有效地排除非焦面处的杂散光的影响。通过对样品内层的三维扫描,测量样品的不同点的厚度,最终透过表面层得到了样品的内层形貌,实际实验中的轴向分辨率约为5μm,横向分辨率约为1.2μm。该方法对样品无破坏作用,能有效地测量散射样品内层形貌,且具有测试精度高、工作可靠的特点。

混合模拟方法分析散射介质的辐射换热

利用Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ方法和Ｚｏｎｅ方法相结合的数值计算方法分析各向同性散射介质中的辐射换热．首先利用所编程序对一维平板系统的吸收－散射介质的半球反射率和半球透射率分别进行了计算，并与有关文献的结果作了比较，获得满意的结果．然后对三维封闭方腔内介质的辐射换热进行了计算，获得了在定常内热源下均匀的吸收－发射－散射介质的温度场和壁面辐射热流．

基于散射介质成像理论的微光夜视系统研究

描述了一种基于大气散射特性分析的微光夜视系统设计。通过分析大气对光学辐射的散射作用,在理想光电成像系统探测方程的基础上,建立了散射介质成像的探测模型,表明大气散射会严重衰减目标对比度,而目标对比度的传递特性即系统调制传递函数将直接影响观察的作用距离。通过选择应用响应光谱主要集中于0.6μm^1.0μm的三代像增强器,优化设计光学系统的MTF,实现了大气环境下的微光系统作用距离的提高。完成的两种焦距分别为250mm和320mm,采用了三代像增强器的夜视仪.野外试验表明,实现对空目标作用距离最大13.7km^18.3km发现、8.0km^8.1km识别。

超短脉冲激光电子学全息选通透过散射介质成象系统的噪音分析

本文详细分析了超短脉冲激光电子学全息选通透过散射介质成象系统的噪音因素，其噪音来源主要有电子学全息图的记录过程、再现过程以及ＣＣＤ自身的噪音、系统光学元件产生的噪音等等，提出了相应的噪音处理措施．

飞秒激光电子学全息透过高散射介质成象实验研究

本文对飞秒脉冲激光电子学全息选通透过高散射介质成象技术进行了实验研究．实验中使用的光源采用自已研制的钛宝石自锁模激光器，其重复频率为１００ＭＨｚ，中心波长为８００ｎｍ，脉宽为２０ｆｓ，输出功率为８０ｍＷ．采用这种技术分别透过３．４６ｍｍ厚的苹果片和１．７６ｍｍ厚的土豆片，对直径为０．５ｍｍ和０．７５ｍｍ的金属丝，获得了清晰的金属丝的图象．

用拉曼光谱测定CCl_4散射介质的温度

作者发展了测量散射体温度的拉曼光谱方法,选用CCl4液体做散射介质,对它的217、315和459等三个散射带进行观测,分别记录它们的Stokes和AntiStokes分量的光谱强度,测量得到CCl4液体散射体的温度。实验结果显示,这种非接触光谱测量法具有重要的实用价值。

FZP扫描全息术用于高散射介质中吸收体成像

设计以菲涅耳波带板作为编码孔径的近红外扫描全息成像系统,并对该系统的点扩散函数进行了理论计算.结果表明:系统的点扩散函数接近理想的δ函数;实际测试了系统的点扩散函数,分析了实验结果与理论计算值存在差异的原因;用该系统对浓度为1%、深度为1.8cm的intralipid脂肪乳剂中嵌埋直径分别为1.5mm,1.0mm和0.4mm的金属丝做成的圆环进行了成像实验.实验结果表明:可较清晰地分辨直径1.5mm和1.0mm金属丝做成的圆环,对直径0.4mm的金属丝做成的圆环也可识别.该系统用于高散射介质中吸收体成像具有较高的横向分辨力.