宽视场推扫式成像光谱仪杂散光校正方法研究

为了满足海洋水色宽覆盖与高灵敏度探测的遥感需求,正在研制一台宽视场推扫式成像光谱仪原理样机,针对该仪器存在的杂散光现象展开了研究。由于推扫式成像光谱仪穿轨和沿轨方向上视场存在巨大差异,这导致穿轨方向上的杂散光远大于沿轨方向,并明显地表现在图像中。为了避免杂散光影响海洋水色的定量化反演,建立了杂散光模型,并以此为基础提出了杂散光校正的方法,同时给出了校正效果的定量化表征。结果表明,该方法可以利用实验数据有效地消除成像光谱仪视场内杂散光的影响。

星载成像光谱仪杂散光测量与修正

分析了星载成像光谱仪杂散光的来源和危害,研究了杂散光对此类光谱仪光谱测量精度的影响。介绍了用点扩散函数描述成像光谱仪杂散光的原理,推导了杂散光影响矩阵和杂散光修正矩阵的求解,给出了杂散光测量和修正的具体方案,并对测量和修正精度进行了分析。实验表明,基于点扩散函数的矩阵法可实现成像光谱仪杂散光的测量和修正。像元中心波长入射时,修正后有效信号降低不足1%,杂散光信号降低至少99%;像元中心波长和非像元中心波长同时入射时,修正后像元中心波长处有效信号降低7%左右,非像元中心波长处有效信号降低25%左右,杂散光信号降低近50%。最后,从原理上解释了杂散光修正效果受入射光波长影响的原因。

眼内散射光的临床意义及测量方法的研究进展

眼内散射光是由于光线在人眼内发生散射，降低了物像在视网膜的对比度，从而影响了视觉质量的物理现象。眼内散射光是失能性眩光的主要原因，可以引起各种不适症状。正常人眼的散射光由角膜、虹膜、巩膜、晶状体及视网膜组成，当这些屈光介质出现混浊或病理变化时，都可能引起相应散射光的增加。虽然目前存在多种测量手段及测量参数，但是仍然缺乏对散射光测量过程的统一化及散射参数定义的标准化，需要进行更为深入和广泛的研究。就眼内散射光的基本概念、来源、临床意义以及各种测量方法的研究进展进行综述。

反卷积在生物组织光传输特性研究中的应用

生物组织中的光传输特性可以以点扩散函数表征,即在线状光束入射条件下,生物组织中某一深度层面上的光强度场分布。为获得点扩散函数的具体形式,已发展了多种理论分析方法,其中以MonteCarlo模拟方法最具代表性。但现有理论计算方法都要以生物组织的光学参数已知为前提,而光学参数的准确度直接影响着计算的精度。从线性平移不变系统理论出发,生物组织内一定深度层面上的光强分布被看成是光源强度分布与点扩散函数的卷积,从而提出通过测量在轴对称的准直扩展光源照射条件下,组织中特定层面上的光强度分布,利用反卷积重建生物组织的点扩散函数的方法,并将这种方法应用于典型生物组织透射面上点扩散函数的重建,得到了相应的点扩散函数。实验结果与MonteCarlo模拟的结果吻合较好,表明该方法从实验上获得生物组织点扩散函数的正确性和有效性。

减小模板状NaI(Tl)探测器的边缘死区

用在环状 SPECT系统中的 Na I(Tl)探测器模板存在着严重的边缘死区。介绍了一些减少该死区的办法 ,包括 :一个 PMT管跨接两个探测器模板 ,在边缘刻槽等等。实验结果证明通过这些处理 ,这个死区可以减小到

基于空间光调制器的计算全息成像特性

把基于高分辨空间光调制器 (SLM)的动态计算全息波面变换系统看作一个相干光学成像系统 ,分析并推导了该系统的点扩展函数 (PSF) ,进而研究了SLM像素结构所引起的固有切趾和展宽效应 通过计算机模拟考察了SLM填充因子和衍射距离对系统分辨率的影响 ,给出了满足抽样定理所要求的系统的最小衍射距离 最后提出了一种消除SLM像素结构影响的物波频谱预处理方法 这一研究为优化系统设计 。

冷中子荧光屏光输出图像仿真计算

冷中子照相是一种新型的中子照相技术,国内对冷中子照相技术的研究尚处于起步阶段。冷中子荧光屏是冷中子照相的关键组件,对冷中子荧光屏的仿真方法进行了研究,分析了冷中子与荧光屏的作用机制,建立了仿真计算模型,得到了荧光屏的点扩散函数(PSF),最终实现了设定样品下荧光屏输出光强分布图像的仿真计算。

定量中子数字成像散射校正的蒙特卡罗模拟

中子数字成像过程中,散射中子可降低像质致使提取样品的定量信息变得困难。针对该情况,分析了中子微光成像系统图像散射降质的原理,采用点扩展函数的叠加来表征散射中子引起图像降质的过程,借助于蒙特卡罗方法(MC)对点扩展函数进行模拟和建模,将点扩展函数描述为样品厚度以及样品到探测器距离为参量的解析函数,研究了点扩展函数的计算方法。研究结果表明,借助于MC方法构建系统的点扩展函数之解析函数,并利用该函数对中子图像进行散射校正,是一种行之有效的定量中子数字成像散射校正方法。

不同线宽结构杂散光Kirk模型分析

采用Kirk测量法的杂散光模型研究了杂散光在不同线宽结构上杂散光的光强变化,通过图像对比度分析了杂散光对不同线宽结构的影响。基于Matlab软件仿真分析表明:线宽一定时,线条越稀疏,图像对比度越低,杂散光对成像图形分辨力的影响越大;线条线间比一定时,线宽尺寸越小,图像对比度越低,杂散光对成像图形分辨力的影响也越大。所以杂散光对线宽较小并且线条稀疏空间结构所成的图形造成的影响较大。

光栅型成像光谱仪杂散光校正技术研究

成像光谱仪中杂散光的存在会导致光谱测量误差,对杂散光的校正可以得到精确的测量结果。采用He-Ne激光器测出成像光谱仪的点扩展函数,假设成像光谱仪是线性波长不变系统的前提下,构建光谱函数矩阵,确定影响波长权重,再通过带宽校正矩阵对其进行带宽校正,从而对仪器测量中的杂散光误差进行校正。最后,通过实验表明此杂散光的修正方法基本上消除了杂散光对测量信号的影响。

基于光场分层成像的火焰三维温度场测量

为了实现瞬态火焰的三维温度场的测量,提出了一种基于光场分层成像技术的火焰温度场测量方法.利用光场相机通过一次曝光,将各个聚焦平面的信息储存在一张原始光场图像上,通过光场重聚焦技术获得了不同聚焦面的火焰图像序列,结合图像反演算法得到了高精度、实时性的火焰各断层图像,进而实现三维温度场分布的重建.建立了基于光场分层成像技术的火焰温度测量系统,实现对火焰三维空间上4个断层面的温度场重建.结果表明,重建的第1,4层的火焰面积较小,低温区域位置较低,第2,3层的火焰面积较大,低温区域位置较高;每层的火焰分布都是中部边缘处温度最高,且各层的火焰分布之间有明显差别.火焰重建实验结果符合燃烧火焰的外形结构和内部的温度分布结构,证明了此方法的可行性.

光场相机成像质量评价方法研究

光场相机应用一种新的成像技术,利用光学手段获取四维光场信息,包括目标辐射的二维空间分布信息和辐射传播的二维方向信息。与传统相机相比,光场相机在实际应用中可以获得大的景深范围。由此成像质量评价是光场相机研究中一项十分关键的工作。结合光场成像的特点,对光场相机成像模型进行了分析,完成了实际系统中的光场追迹过程,并对点扩散模型进行了计算,仿真实验结果表明该评价方法有效。

同步光成像方法对加速器储存环束流的测量

利用可见光波段的同步光直接成像对北京正负电子对撞机二期工程(BEPCⅡ)储存环束流的横向截面尺寸进行了测量,对可见光直接成像方法的光路搭建注意事项进行了详细说明,并详细阐述了此测量方法对光路放大倍数的精确测量及过程,同时对可能产生的随机误差和系统误差提出了处理方法,利用点扩散函数(PSF)对成像过程中产生的衍射误差进行了处理,这些处理方法对其他测量系统如X射线小孔成像也适用,并将测量结果与可见光空间干涉方法测量结果进行了对比,且符合很好。

基于波动光学的显微光场成像点扩散函数

光场Micro-PIV通过Lucy-Richardson(L-R)算法对光场图片进行反卷积重建,从而获得示踪粒子的三维坐标信息,准确的点扩散函数(PSF)是L-R算法完成重建的前提,而现有PSF模型不适用于光场Micro-PIV系统。为此,建立了基于波动光学的显微光场成像PSF模型,进行了数值仿真,获得了模拟PSF图像,并通过结构相似性算法计算了模拟PSF图像与实际PSF图像的相似度,进一步利用L-R算法结合PSF对单个粒子和不同浓度下示踪粒子的流场进行了三维重建。结果表明:模拟PSF图像与实际PSF图像相似度大于0. 94,表明PSF模型具有较高的准确性;单个粒子的三维坐标误差在一个像素以内,并可准确地获得不同浓度下示踪粒子的三维坐标信息,进一步验证了模型的准确性,为光场Micro-PIV实现瞬时三维速度场测量奠定了基础。

基于大气调制传递函数的大气退化图像复原

图像在大气中的传输是一个非常复杂的物理过程。从大气湍流和气溶胶散射、吸收的物理过程入手,分析光在大气传播过程中发生的物理变化及其造成的图像退化,并基于大气调制传递函数建立了图像退化的物理模型,对大气退化图像进行复原。实验结果表明该方法能有效地对大气退化图像进行复原,从而提高了图像的质量和识别能力。

成像前光学调制系统的眩光测量

因为眩光与成像光线混叠的复杂性,使得对它的测量和评价一直是物理光学里的研究热点。本文设计了一套计算型视觉成像前调制处理双臂式实验系统来解决眩光与成像光线的物理分离,并针对金属表面镜面反射引起的镜头眩光完成测量实验。实验结果数据证明了提出的眩光测量方法的有效性。本方法为针对眩光效应的定性评价提供了参考性的量化依据。另外为视觉测量研究中因高亮光引起的镜头眩光去除问题提供了解决途径。

单光栅等效双光栅型SISAM最佳仪器参量的确定

通过对仪器的扩展函数的计算、分析，选择出单光栅等效双光栅型ＳＩＳＡＭ中面光源的最佳尺寸以及调制器的最佳调制幅度。

人眼屈光度校正算法的研究现状

人类能够与用户图像界面进行交互是依赖于一个清晰正常的视觉。然而,屈光不正(例如近视、远视、散光等)能使人眼视网膜中所显示的图像质量退化。图像质量的好坏严重影响了我们在军事、医学、娱乐领域所取得的研究成果。目前,对于人眼屈光度校正算法的研究主要有五种方法:1.应用一个维纳滤波的预补偿算法来校正人眼屈光度;2.用一个全变差的方法绘制图像对人眼屈光度进行校正;3.用视觉分析系统来校正人眼屈光度;4.使用多层显示器来校正视觉畸变;5.使用可计算的光场显示器来校正视觉畸变。通过研究这几种算法的优缺点提出现有算法的改进以及新的算法研究。

用于彩色光照粒子图像测速的粒子场模拟成像

分析了基于彩色光照的粒子图像测速算法中示踪粒子的成像原理,并根据实际流场中的应用环境以及彩色粒子图像测速算法的实验条件,采用一套由白色光源和波长线性变化的滤波片组成的照明系统,为粒子场提供不同深度、相同光强的彩色体积光照明。根据针孔相机模型和其对应的点扩散函数,建立示踪粒子的三维成像模型,得到在彩色体积光照射下流场中的粒子在彩色相机上的模拟图像。结合朗肯涡流模型生成的三维速度场得到不同时刻下的模拟粒子图像。采用彩虹粒子图像测速算法对不同密度的粒子在不同速度的朗肯涡流场下的模拟图像进行粒子分布场和粒子速度场的重建分析,与真实值对比,证明该方法生成的模拟粒子图像可以为基于彩色光照粒子图像测速算法的研究提供支撑。

非相干光照明数字全息实验研究

搭建了基于空间光调制器的非相干光照明全息记录系统,建立了系统的波动数学模型,获得了系统的点扩展函数、横向放大率以及再现距离的具体表达式。实验给出了分辨率板的相移数字全息图和重建像,然后对两个非荧光骰子进行全息拍摄,在不同平面实现了数字聚焦。给出了该系统下的彩色全息实验结果。结果表明这种非相干光照明全息系统可以快速获取三维物体的全息图,再现时结合相移算法可以得到无零级像和共轭像的高质量重建像。