基于螺旋相衬成像的棉麻纤维检测

棉麻纤维的微细结构在普通光学显微镜下不易被观察到,针对此问题,分析了螺旋相位滤波增强图像细节的机理,并据此设计出32阶阶梯型螺旋相位模板。利用Matlab创建一个大小为1024×768的螺旋阶梯型灰度矩阵图像,并将其加载到纯相位液晶空间光调制器(LCOS)上,然后建立纤维成像实验系统,经LCOS相位调制后,获得振幅和相位梯度调制后的纤维图像。通过该方法获得的纤维图像纹理结构和边缘信息明显、对比度较高,可显著提高检测准确度和效率。

热光非定域螺旋相衬成像(特邀)

边缘增强作为一种图像处理技术,对于研究物体边界信息有着重要的应用。根据热光鬼成像的关联机制,将鬼成像与螺旋相衬成像技术相结合,把相位物体与涡旋滤光器非定域地放在热光鬼成像系统的探测光路和参考光路中,建立了相位物体边缘增强识别系统。实验结果表明,采用具有分数阶轨道角动量拓扑荷的涡旋滤波器可以实现轨道角动量值在0~1范围内的相位物体的边缘渐变性增强效果。随着轨道角动量拓扑荷数的增加,相位物体的边缘增强效果会越明显。非定域螺旋相衬成像相较于传统的螺旋相衬成像方案,突破了被测物体和涡旋滤波器在同一光路,并且滤波器必须放置在频谱面的空间局域性限制,解除了对主动照明光源相干性的要求,增强了涡旋滤波相衬成像系统的泛化能力。

螺旋相位板参数对螺旋相衬成像系统性能影响研究

推导了相干照明下衍射受限螺旋相衬成像系统的成像公式,总结了影响螺旋相衬法成像效果的螺旋相位板参数,包括中心尺寸、整体尺寸以及台阶数。详细研究了各参数对螺旋相衬成像系统性能的影响,提出了各参数的合理取值范围,并通过实验验证了其正确性。所采用的计算方法,不仅可以用于研究螺旋相位板的设计,而且对于其他空间滤波器的设计同样具有参考价值。

基于分数阶螺旋相位片的定量相位显微成像

螺旋相衬显微术利用螺旋相位滤波器实现了样品振幅和相位的定量测量,可被广泛应用于生物医学成像、工业检测等领域.然而,传统的螺旋相衬显微术需要通过三步相移法进行相位恢复,图像采集和处理过程相对复杂,时间分辨率较低.为了提升其特性,本文提出了一种基于分数阶螺旋相位片的定量相位成像方法和系统,通过一幅经分数阶螺旋相位滤波的样品强度图像,利用改进的Gerchberg-Saxton迭代相位恢复算法实现了样品相位的定量重构,简化了实验过程和相位重构步骤.计算机模拟实验研究了基于不同拓扑荷数的螺旋相位片的相位成像和重构过程,分析了其可行性.最后,通过对定制的相位型光栅和生物细胞样品进行了成像和相位重构,验证了基于分数阶螺旋相位片的相衬显微方法可以有效地提高螺旋相衬显微成像的对比度,能够定量获其样品的相位信息,对于螺旋相衬显微术的发展具有重要的研究意义和应用价值.

基于数字图像处理的羊绒与羊毛识别研究

探讨基于数字图像处理的羊绒与羊毛纤维识别方法。利用螺旋相位相衬显微镜采集到特征清晰的羊绒与羊毛纤维图像,经图像预处理后,采用分段扫描法提取纤维直径,鳞片骨架法提取纤维高度等形态特征,并分别提取不同方向上的灰度共生矩的能量、熵、对比度、相关性等4个特征向量的均值和标准差作为纹理特征参数。最后应用BP神经网络,通过误差反馈调节,得到最佳参数的BP神经网络模型。试验表明:羊绒与羊毛纤维识别的正确率达到93.3%。认为:采用数字图像处理提取纤维特征能较好地识别羊绒与羊毛纤维。

光轨道角动量分离、成像、传感及微操控应用研究进展

光不仅可以携带自旋角动量,还可以携带轨道角动量。其中,自旋角动量与光波的圆偏振态有关,而轨道角动量来源于光波的螺旋相位结构。自Allen等1992年首次理论确认了光子轨道角动量的物理概念和内涵以来,这类具有特殊螺旋相位波前的新型光场吸引了越来越多的研究兴趣,在经典光学及量子光学领域均展示出了诸多重要的应用前景。本文从基础物理及应用物理两个层面出发,着重介绍了轨道角动量光束的制备与探测技术,特别是近年来轨道角动量调控在螺旋相衬成像技术、远程旋转多普勒效应探测技术及光学微操控技术等领域的研究进展。