随机散射光波的全局优化调幅聚焦

在基于反馈控制调节的随机散射光波调幅超衍射极限聚焦技术中,连续序列算法所采用的逐网格调制机制会大幅降低算法的抗噪性能,不利于低信噪比环境下光波的聚焦.为此,采用遗传算法来调制入射光的波前幅值,借助其特有的全局优化策略使所有网格的幅值得以同时调制和优化,从而降低算法对噪声的敏感程度.仿真结果表明,遗传算法优化所得的目标点光强几乎不受噪声水平的影响,且不同噪声水平下获得的最终聚焦光强非常接近,即使噪声水平上升到信噪比为10dB,聚焦光强也能达到信噪比为∞时的80.67%.

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。

损耗仪光电信号模拟器

介绍了激光陀螺谐振腔损耗的测量方法,在此基础上,设计了一套模拟仿真系统,能分别以光电两种信号方式模拟由激光陀螺产生的信号,用于分析和评价激光陀螺谐振腔损耗测量仪器的精度及稳定性,为谐振腔损耗测量仪器提供了一种有效的测量工具。

非侵入式散射介质内多光谱重建

近年来许多方法被提出以实现透过散射介质的聚焦和成像,然而,在非入侵且无波前整形技术的情况下,透过散射介质的目标光谱重建仍极具挑战。提出了一种非侵入式散射介质内多光谱重建的新方法。该方法通过非侵入式的探测手段,利用随机散斑照明隐藏目标,成像光谱仪记录目标的光谱信息和空间信息,并结合非负矩阵分解算法对目标混叠谱进行解析,从而实现散射介质内多光谱重建。仿真实验结果表明:该方法可以快速分辨并重建散射介质内的多个目标光谱,且重建光谱具有高的光谱相关性(大于0.99)和低的均方根误差(小于0.02)。

散焦图像边缘振铃抑制算法

针对编码孔径成像在图像复原过程中产生的振铃效应,提出了一种改进梯度平滑边界算法。首先对模糊图像进行均值滤波,计算出梯度平滑图像;然后对该图像进行反射插值延拓,延拓的图像经最优窗处理得到预处理图像;最后经改进维纳滤波算法恢复出原图像。实验表明,改进算法能有效抑制振铃同时保留图像细节信息,与梯度平滑边界算法相比复原图像的结构相似度提高了27%,图像质量指数提高了19%。

基于图像质量与频谱特性加权的光瞳结构优化

为进一步优化光学合成孔径成像系统的光瞳结构,研究了3种典型光瞳结构下复原图像质量与调制传递函数之间的关系,提出基于图像质量与频谱特性加权的光瞳优化方法。该方法将复原图像质量评价因子与频谱分布特性因子的线性加权值,作为光瞳优化的目标函数,调整权重因子使合成孔径成像系统的性能在图像质量与分辨率之间达到平衡。仿真结果表明,对六孔径和九孔径光瞳结构优化后,复原图像对比度更高,人工痕迹更少,更利于在保证成像分辨率的同时获得更好的成像质量。

一种基于分块压缩感知的红外成像方法

在红外成像系统中,红外探测器的阵列大小和像元尺寸决定了红外图像的分辨率。由于红外探测器的制作工艺问题,很难通过增大阵列大小或减小像元尺寸的方式来提升红外图像分辨率。为了解决上述问题,将分块压缩感知理论应用到红外成像系统之中,编码模板位于前置红外镜头的像面,并对目标场景所成的像进行多次编码。编码后的像经过中继红外镜头被红外探测器所采集,采用OMP算法对采集到的信号以分块的方式进行重构,最终得到目标场景图像。对不同分块大小重构原始图像进行仿真,并将仿真的重构图像与降采样图像进行对比分析。仿真结果表明,分块大小越大,重构图像的峰值信噪比越高,重构时间越长。重构图像的质量明显优于降采样图像,可以实现低分辨率红外探测器重构高分辨率图像,为提高红外图像分辨率提供了新的方向。

一种非侵入式散射介质内聚焦方法

针对现有非侵入式聚焦技术存在计算复杂、抗噪性能低、优化速度慢等问题,提出一种基于波前整形的非侵入式散射介质内聚焦技术。该技术利用荧光目标的线性激发特性,通过最大化荧光散斑的强度和对比度的线性组合,利用空间光调制器优化外部输入激光的波前相位,实现输入光在散射介质内的聚焦。实验结果表明,该方法实现了散射介质内对单个目标粒子的聚焦,且具有收敛速度快、抗噪性强的特点,为复杂介质内的无创成像提供了一种新的实现途径,并有望在生命科学领域得到广泛应用。

炮管内壁疵病信息检测系统设计

近年来,内窥镜广泛应用于不同环境下管道内壁疵病检测。针对不同口径炮管内壁高精度疵病检测需求,通过设计一款大视场、短焦距的广角内窥镜头,实现对Φ76~Φ155mm口径范围内炮管内壁的全景成像,确定内壁疵病位置。同时可以旋转整个镜头对炮管内壁进行侧视成像,实现对炮管内壁不同区域疵病0.5 mm的高精度测量。该系统基于Zemax设计软件,采用反远距物镜设计思路,利用非球面改善系统成像质量。最终实现光学系统视场为120°,焦距为2.5 mm,总长小于30 mm,最大畸变值小于15%,在探测器截止频率84 lp/mm处全视场均大于0.3,且光学系统结构简单、适用口径范围广、有较好的成像质量,满足炮管内壁疵病检的要求。