一种傅里叶域超声平面波复合成像处理构架

提出一种相位迁移(PSM)和相位环形统计矢量(PCSV)相结合的傅里叶域超声平面波复合成像(PWCI)处理构架。首先,提取平面波数据的瞬时相位,并将其实部和虚部视作圆形复平面上分布的PCSV。然后,利用针对平面波成像修正后的相位迁移算法对平面波数据的实部和虚部分别进行波场外推,并通过外推后的实部和虚部构建PCSV加权因子。最后,利用PCSV因子对修正PSM处理后的平面波图像进行自适应加权获得PSM-PCSV图像。结果表明,相比于传统平面波成像构架,这种新型平面波成像构架具有较高的成像质量和较低的运算复杂度。与延时叠加算法相比,当复合平面波数量为17时,PSM-PCSV图像的信噪比提高了76%,半峰值全宽缩短了44%。该构架有望进一步降低高质量平面波成像系统的硬件成本。

改进的傅里叶域小波域联合去模糊算法

傅里叶域与小波域的联合去模糊算法在低噪声时具有优越的恢复效果,但是这种联合去模糊算法并不适用于含噪声的模糊图像.为了解决这一问题,本文将先验约束分别引入傅里叶域的去模糊步骤和小波域的去噪步骤.在傅里叶域,用矩阵形式表示目标函数.对目标函数添加平滑约束并且通过噪声水平和模糊图像高频信息计算得到平滑约束项的滤波系数.同样方式,在小波域对小波域目标函数添加能量约束,实现小波域目标函数的正则化过程.分析傅里叶域的噪声放大程度,通过傅里叶域的滤波系数计算得到小波域能量约束的滤波系数.傅里叶域的平滑约束可以抑制滤波过程中噪声的产生,小波域的能量约束可以提高小波域滤波的鲁棒性.仿真实验表明,改进的算法相比于原始算法具有更好的鲁棒性,可以有效提高图像的恢复质量.对于噪声标准差为0.010.1的模糊图像,改进算法恢复图像峰值信噪比比原始算法恢复图像的峰值信噪比高1左右.并且改进算法对于高斯型点扩散函数误差具有鲁棒性,当点扩散函数估计方差与实际方差相差0.4时,改进算法的恢复效果仍优于原始算法.

倍频傅里叶域模式锁定扫频激光源

搭建完成了基于单偏振助推光学放大器的傅里叶域模式锁定扫频激光源,并在此基础上实现了倍频傅里叶域模式锁定扫频激光源,将光源的成像速度提高了一倍。该倍频激光源输出功率达到2mW左右,扫描频率为45kHz,输出光谱的中心波长为1 315nm,光谱宽度为107nm。利用该光源进行相干层析成像实验时,系统的A-Scan速率为90kHz,纵向分辨率为12.9μm左右,相干长度为0.9mm左右,灵敏度为105dB。

多波段线性调频傅里叶域锁模光电振荡器

提出了一种基于傅里叶域锁模光电振荡器(Fourier domain mode-locked optoelectronic oscillator, FDML OEO)的多波段可重构线性调频信号产生方案.在该方案中,由扫频多波长激光器、相位调制器和光陷波滤波器等构成FDML OEO的核心单元——快速扫频的多通带微波光子滤波器.将扫频多通带微波光子滤波器的扫频周期和FDML OEO的环腔延时同步,可实现傅里叶域锁模,从而在FDML OEO腔内自激振荡产生多波段线性调频微波信号.与传统的基于高速基带线性调频微波源的微波光子多波段线性调频信号产生方案相比,该方案结构简单,成本低,不需要借助外部的高速基带线性调频微波源.此外,FDML OEO所产生的多波段线性调频信号的带宽和中心频率均宽带可调.该新型多波段线性调频微波信号源在先进多波段雷达、多业务泛在接入无线通信等系统中具有良好的应用前景.

用于分数傅里叶域滤波位相元件设计新算法

基于部分相干成像和分数傅里叶变换理论,建立成像系统的分数傅里叶域滤波模型,提出了可快速设计分数域位相型滤波片的 FrPI 算法。此算法将逆向设计预设初位相与分数傅里叶迭代技术相结合,针对成像系统中不同的设计要求可快速设计出所需的分数域滤波片结构。模拟结果表明,对数值孔径有限的部分相干成像系统,使用新算法设计的分数域滤波片,可有效补偿由于高频损失带来的图像失真,从而使局部线宽偏差和面积偏差分别由滤波前的 36.548nm 和 39.09%下降到了 15.234nm 和 7.72%,明显减少了空间像畸变。

傅里叶域光学相干断层扫描仪测量角膜上皮厚度参数鉴别早期圆锥角膜

目的:探讨傅里叶域光学相干断层扫描仪(FD-OCT)测量角膜上皮厚度参数在圆锥角膜早期诊断中的价值。方法:回顾性对照研究。选取2015-01/2020-10于苏州大学附属第一医院就诊的早期圆锥角膜患者55例62眼,选取同期接受近视激光手术治疗的屈光不正患者110例110眼作为对照组。采用FD-OCT测量获得以瞳孔中心7mm直径范围的角膜上皮层厚度参数、以瞳孔中心9mm直径范围25个分区的角膜上皮层平均厚度值及角膜全层平均厚度值,比较各参数值在早期圆锥角膜组及对照组的差异,对有差异的参数分析诊断价值。结果:早期圆锥角膜组Min-e值较对照组显著减小,Std.Dev值、Max-Min-e值、Max-e值较对照组显著增大(均P<0.001)。Std.Dev值、Max-Min-e值对早期圆锥角膜诊断效能较高(AUC=0.937、0.928),Max-e值、Min-e值诊断效能中等(AUC=0.871、0.797)。25个分区角膜上皮厚度分析,早期圆锥角膜组内环颞下区(EIT1)角膜上皮层厚度变薄最明显,诊断效能最高(AUC=0.827)。各区域角膜全层厚度分析,早期圆锥角膜组各个分区的角膜全层平均厚度值较对照组明显变薄,内环颞下区(CIT1)平均厚度值在25个分区中具有较高的诊断效能(AUC=0.903)。结论:角膜上皮层厚度参数Std.Dev值、Max-Min-e值、Max-e值、Min-e值、内环颞下区角膜上皮层平均厚度值以及内环颞下区角膜平均厚度值可用于鉴别早期圆锥角膜。

傅里叶域锁模扫频光相干层析系统仿真

建立了基于傅里叶域锁模(FDML)扫频光相干层析(OCT)系统的数值模型,通过对FDML光源中的组件进行建模,利用分步傅里叶法求解非线性薛定谔方程,研究了滤波器带宽对光源强度噪声与相位噪声的影响。在此基础上对OCT成像过程中的信号进行了数值仿真,研究了光源噪声和成像系统中的色散失配对点扩散函数及其滚降特性的影响,获得了扫频光源中元件特性与OCT系统性能的直接关系。

傅里叶域内双背景模型的海上红外序列图像目标检测

针对不同波动程度的海场景下红外目标检测的难点,提出一种傅里叶域内对海背景进行双模型建模的目标检测算法。由于不同的海场景具有不同的海水波动模式,用单一的模型较难准确的描述所有的海场景。海水在傅里叶域内幅度谱的稳定性较强,因此提出一种傅里叶域内的双海水背景模型,即概率单高斯模型和混合高斯模型。首先对海上红外图像进行行方向的傅里叶变换,获得图像的幅度谱和相位谱。然后利用训练阶段纯海水图像幅度谱序列的方差对海水的波动程度进行判别。若海水波动较剧烈,利用傅里叶域内的概率单高斯模型对海水进行建模。若海水波动较平缓,利用傅里叶域内的混合高斯模型对海水进行建模。将测试帧幅度谱和海背景模型进行比较,获得检测结果。实验结果表明,本算法在不同类型的海场景下,均能有效的抑制海背景和准确的检测出目标。

一种傅里叶域海量数据高速谱聚类方法

谱聚类方法广泛应用于数据挖掘和模式识别等领域,但大规模数据上高计算代价的特征向量求解及大数据带来的巨大内存需求,使得其应用于大规模数据时受到了极大的限制。为此,研究了基于傅里叶域的海量数据高速谱聚类方法。利用数据模式的重复性特点在傅里叶域建模,将耗时的特征向量计算转化为对预先确定的傅里叶域判别基进行选择来确定最终的特征向量,计算过程只需进行简单的乘法和加法运算,计算量得到极大的约减;分批次训练样本,使用部分样本即可估计出整体数据的特征向量分布,确定最终的特征向量,压缩了计算时间和内存需求。在Ijcnn1、RCV1、Covtype-mult、Poker及MNIST-8M等大规模数据上的实验结果表明,所提方法在聚类精度等各项指标基本保持的前提下,训练时间相比FastESC、LSSHC、SC_RB、SSEIGS及USPEC等方法最高快了810.58倍,证明了所提方法在处理大规模聚类数据方面具有显著优势。

傅里叶域锁模光纤激光器的输出特性

对傅里叶锁模光纤激光器进行了实验研究,重点研究了激光腔内Fabry-Perot滤波器的工作状态对激光器输出性能的影响。实验得到:调节滤波器驱动信号的直流偏置可以调节激光器的中心波长,调节扫描幅度的大小可以调节激光器波长扫描范围在几个nm到一百多个nm之间变化。同时还研究了频偏对激光器输出性能的影响,正频偏主要是导致脉冲前沿更陡而脉冲后沿发生畸变下降更缓,负频偏正好相反,导致脉冲后沿更陡而前沿发生畸变下降更缓。

合成孔径衍射CT傅里叶域插值重建算法的改进

本文在作者“合成孔径衍射CT傅里叶域插值重建算法研究”一文基础上,对重建算法作了以下两点改进:其一是将物体坐标平移从傅里叶域插值之后改到傅里叶域插值之前进行;其二是对傅里叶域覆盖区边界附近点的插值进行了特别的考虑,使其插值精度提高。作了上述两项改进之后,在本文采用的图象距离评价标准下,从计算机模拟结果看出,图象重建质量有较大提高。此外,本文还对D.Nahamoo等人提出的非插值算法的图象重建质量进行了定量评价,并将其结果与傅里叶域插值算法的进行了比较。

基于分数阶傅里叶域均衡的无线测控系统研究

在航天等具有较大相对运动的通信系统中,信道常具有时频双扩展特性。在此环境下,由于信道的时变性,传统的正交频分复用系统及单载波傅里叶域均衡系统的性能都大为下降。针对航天无线测控系统的高速传输,提出了一种基于分数阶傅里叶域均衡的单载波系统。该系统通过最优阶次的选择,能获得比传统方法更好的性能,而且接收机与发射机之间不需要建立反馈链路,使得应用更加灵活。仿真结果表明,与单载波傅里叶域均衡系统相比,该系统性能更好。

傅里叶域锁模扫频激光光源

报道了一种傅里叶域锁模(FDML)的扫频激光光源。扫频激光光源由激光谐振腔和光功率增强单元组成,激光谐振腔主要包含增益介质、调谐滤波器和延迟线。增益介质采用了两个串联的半导体光放大器,调谐滤波器则采用了基于利特罗结构的光栅旋转多面镜。研制的FDML扫频激光光源的中心波长为1290 nm,扫频速度为14.8 kHz,扫频范围为108 nm,半峰全宽为61 nm,输出平均功率达3 mW。扫频光源是光学频域成像系统的关键部件,该扫频光源的研制将有力推动光学频域实时成像技术的发展。

基于法布里-珀罗调谐滤波器的傅里叶域锁模扫频激光光源

报道了一个光纤型1300nm波段的傅里叶域锁模(Fourier domain mode locking,FDML)扫频激光光源,用于扫频光学相干层析成像技术(optical coherence tomography,OCT)成像.本实验扫频激光光源采用包含增益介质、调谐滤波器和延迟线组成的长腔激光谐振腔以及光功率增强单元.FDML扫频激光光源具有快速和高度稳定运转模式,相位稳定性好.基于法布里-珀罗调谐滤波器(fiber Fabry-Perot tunable filter,FFP-TF)的FDML扫频激光光源扫频范围为130nm,半高全宽为70nm,输出平均功率是11mW.与基于FFP-TF的短腔的扫频光源做了对比研究,FDML扫频光源速度从短腔的8kHz提高到了48.12kHz,对应生物组织OCT成像轴向分辨率为7.8μm,比短腔的减小了1.9μm.

1310nm傅里叶域眼前节OCT的成像特点及与其他两种OCT的对比分析

目的探讨1310nm傅里叶域实时眼前节光学相干断层扫描（OCT）的成像特点及与RTV—ue100 OCT，VisanteOCT对眼前节重要结构的成像自甚力的对比。方法横断面研究。选择受试者6例（12眼，24个方位），运用1310nm傅里叶域实时眼前节OCT，RTV—ue100 OCT与VisanteOCT进行房角成像，对巩膜突、Schlemm’S管、房角隐窝及Schwalbe线进行定义，测量前房角角度（TIA500）、500um前房角开放距离（AOD 500）、500um小梁虹膜面积（TISA500）、Schlemn’s管长径以及面积。运用Fisher’s确切概率法对比3台仪器对房角重要结构的定义能力，并采用独立样本t检验研究三者生物学测量结果的差异。结果傅里叶域实时眼前节OCT可在8眼（67％）13方位（54％）、12眼（100％）22方位（92％）、12眼（100％）24方位（100％）及6眼（50％）9方位（38％）分别定义巩膜突、Schlemm’s管、房角隐窝及Schwalbe线。RTV—ue100 OCT可于8眼（67％）8方位（33％）定义Schlemm’s管，10眼（83％）19方位（79％）定义Sehwalbe线，不能定义巩膜突与房角隐窝。VisanteOCT于12眼（100％）21方位（88％）定义巩膜突，12眼（100％）24方位（100％）定义房角隐窝。不能定义Schlemm’s管与Schwalbe线。3种OCT对巩膜突、Schlemm’s管、房角隐窝、Schwalbe线定义能力差异有统计学意义（F=24．30、25．20、28．22、17．10，P〈0．01）。傅里叶域实时眼前节OCT与VisanteOCT测量TIA500、AOD500、TISA500的差异无统计学意义。傅里叶域实时眼前节OCT与RTV-ue1l00OCT测量Schlemm’s管面积、长径差异无统计学意义。结论三种OCT都实现了前房角的清晰成像，显示角膜、巩膜、结膜以及巩膜突、Schlemm’s管与Schwalbe线等房角结构。RTV-ueOCT和傅里叶域实时眼前节OCT的图像分辨率较高，能够显示Schlemm’s管与Schwalbe线等细微结构；VisanteOCT和傅里叶域实时眼前节OCT深层结构检测能力强，各设备所得生物学参数无明显差异。

傅里叶域锁模扫频光纤激光器研究方法:以掺铒光纤激光器为例

傅里叶域锁模是一种可以同时获得快速频率或波长扫描和高质量激光输出的方法。以掺铒光纤激光器为例,首次系统性地论证了傅里叶域锁模扫频激光器的研究方法,主要内容包括激光谐振腔长与扫描滤波器速率匹配、腔内色散管理、扫描滤波器性能表征、激光增益介质特性分析、激光器系统设计等理论、原理及方法研究过程,以及激光极限锁模范围、单向扫描性能、不同延迟光纤和滤波器驱动频偏对激光输出功率影响、不同扫描方向激光瞬时线宽受滤波器驱动频偏影响等实验研究与讨论过程。同时,首次演示了以掺铒光纤为激光增益介质且波长扫描范围为3.072 nm、光信噪比为57.31 dB、扫描速率为62.918 kHz、瞬时线宽为4.28 GHz的高质量傅里叶域锁模扫频光纤激光输出,并讨论了其性能进一步提升方法。本文对于初步接触傅里叶域锁模扫频激光技术的研究人员具有重要的指导意义。

基于快速卷积神经网络的图像去模糊

针对基于深度学习的图像去模糊方法无法有效地保留高频纹理信息,易产生振铃效应,且时间复杂度较高的问题,提出基于卷积神经网络(CNN)的图像去模糊方法.该方法设计了一种高频信号保持且可快速去模糊的快速CNN模型(FCNN).在此基础上,首先对高频图像进行傅里叶域上的预处理,通过实施傅里叶域去模糊的预处理得到一个初始的清晰图像;然后将该初始图像小块作为输入,相应的真实清晰图像小块作为标签训练FCNN,得到从模糊图像到潜在清晰图像的映射函数,实现基于该训练网络的去模糊.定性和定量实验结果表明,文中方法利用CNN参数共享的特点,减少了网络训练过程中大量的学习参数;相对前人基于深度学习的去模糊方法,该方法对模糊图像在保持图像纹理细节恢复的同时使计算复杂度得到显著降低.

快速角膜胶原交联治疗进展期圆锥角膜的临床研究

目的:探讨紫外光照射仪快速跨上皮胶原交联治疗进展期圆锥角膜的临床效果。方法:收集2014-12/2017-02在我院确诊为进展期圆锥角膜患者52例102眼的临床资料(角膜最大曲率值Kmax<60.0D,角膜厚度≥400μm),进行回顾性分析和随访,所有患者手术前后常规行裸眼和最佳矫正视力、眼压、裂隙灯显微镜、角膜地形图、光学相干断层扫描(optical coherence tomography,OCT)、角膜内皮镜、眼前节彩照等检查。结果:原发性圆锥角膜患者52例102眼中,男36例70眼,女16例32眼,平均年龄19.5±4.6岁。所有患者术前最佳矫正视力(LogM AR视力表)平均为0.84±0.89,术后最佳矫正视力平均为0.69±0.72,两者比较差异无统计学意义(P=0.398)。所有患者术前裸眼视力(LogM AR视力表)平均为1.02±0.62,术后裸眼视力平均为0.85±0.59,两者比较差异无统计学意义(P=0.154)。所有患者术前眼压平均为12.95±4.40mmH g,术后眼压平均为11.92±3.66mmH g,两者比较差异无统计学意义(P=0.272)。角膜内皮镜检查结果提示,手术前后内皮细胞密度和形态无改变(P=0.552)。角膜地形图检查结果提示,所有患者术后Kmax平均值为50.83±3.48D,较术前Kmax(平均值为52.05±3.63D)降低,且两者比较差异有统计学意义(P=0.017),所有患者术后角膜平均曲率值(AveK)为47.74±2.51D,较术前AveK平均值(48.73±4.33D)降低,且两者比较差异有统计学意义(P=0.041)。术后所有患者采用前节OCT随访角膜胶原交联深度,平均交联深度位于192±23.6μm。角膜厚度值术后与术前比较,差异无统计学意义(P=0.816),无1例患者术后出现严重的手术相关并发症。结论:快速角膜胶原交联治疗进展期圆锥角膜患者术后角膜K值有下降的趋势,且随访期间情况稳定。同时对角膜内皮和眼内结构没有损伤,无严重手术相关并发症,该治疗方法是一种性价比较高的治疗方式。

部分相干分数域滤波改善光刻分辨率新方法

基于部分相干成像和分数傅里叶变换 ,提出在投影光刻系统中 ,利用分数域滤波改善光刻图形质量的新方法 理论和模拟分析表明 :在曝光成像系统中的适当位置加入分数域滤波器 ,能增强滤波操作的灵活性和效果 ,可更有效地改善光刻图形质量 。

相位恢复技术算法的探究

首先介绍了相位恢复技术中的Gerchberg-Saxton算法和梯度搜索算法。推导了当任意多帧输入图像及它们的离焦量作为输入时,梯度搜索算法的目标函数分别关于广义光瞳、波前以及泽尼克系数的偏导数。揭示了GS算法与梯度搜索算法之间的关系。针对单幅和多幅图像作为输入时分别用GS算法和梯度搜索算法设计了仿真实验,实验结果显示对于单幅图像作为输入时,梯度搜索算法明显优于GS算法。对于多帧不同离焦量的图像作为输入时,GS算法和梯度搜索算法都能很好的解算出波前,但梯度搜索算法的收敛速度明显优于GS算法。