基于LED照明的无透镜散射成像方法研究

发布时间：2017-10-04 07:40

  本文关键词：基于LED照明的无透镜散射成像方法研究

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【摘要】：光波在经过生物组织、白色涂料、烟雾等随机散射介质时发生的强散射,将严重影响到光学成像系统的分辨率和观测深度,导致传统光学成像系统无法透过此类介质对被观测目标实现清晰成像。因此,研究如何透过随机散射介质实现高分辨率成像,是光学成像研究领域亟待突破的一个重要问题,其在生物医学成像、公共安全和军事反恐等领域中都具有重要的物理意义和应用价值。本文在介绍散斑相关理论的基础上,重点介绍了随机散射介质散斑相关成像机理以及实验方法。作为近年来才提出的一种新体制光学关联计算成像方法,其通过利用随机散射介质的强散射特性,结合光学记忆效应理论,构建光学成像理论模型;通过探测接收散斑场图像,借助相关计算和高效、高鲁棒性的图像重建算法实现高分辨率成像。该方法成像过程中不仅不再因受到随机散射介质的干扰而无法清晰成像,而且充分利用随机散射介质的特性实现高分辨率成像,并具有理论模型简单、无透镜、无像差、单帧实时成像等优点,实现了随机散射成像领域的又一次突破。在论证并实验验证过随机散射介质散斑相关成像理论的可行性后,我们进一步提出了基于LED(Light Emitting Diode,LED)照明的无透镜散射成像方法,并对其在成像理论模型、实验系统以及重建算法等方面进行了详细的介绍以及相关的实验验证。相比较而言,LED照明下的无透镜散射成像方法,在理论模型上,由窄谱拓展到宽谱,使其成像所用光源的谱宽得到拓展,且实现小景深成像,使其成像具有一定的纵向深度;在实验系统上,由高性能单频激光器结合旋转毛玻璃制备的谱宽极窄的非相干光照明转换为LED照明,使其成像系统结构简单易于实现、成本低、易获得、实用性更高;在重建算法上,改进的通用近似信息传递算法(Generalized Approximate Message Passing,GAMP)弥补了基于交替投影(Alternating Projection,AP)的迭代算法的缺陷,不再以精确选择支撑域为前提进行重建,而是采用估计目标图像稀疏度的方法作为先验信息进行重建,使得重建效率高、鲁棒性好。基于LED照明的无透镜散射成像方法的研究与实验验证,为进一步揭示宽谱光源照明下透过随机散射介质的成像机理奠定了基础,并拓宽了随机散射成像的应用领域。
【关键词】：随机散射介质 光学记忆效应 随机散射成像 光源谱宽 重建算法
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM923.34
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-14
• 缩略语对照表14-17
• 第一章 绪论17-23
• 1.1 课题的背景与意义17-18
• 1.2 国内外研究现状18-20
• 1.3 本论文主要研究内容与章节安排20-23
• 第二章 散斑相关理论基础23-33
• 2.1 散斑23
• 2.2 散斑相关函数23-25
• 2.3 光学记忆效应25-28
• 2.4 相关度曲线28-30
• 2.4.1 角度相关度函数与曲线28-29
• 2.4.2 谱宽相关度函数与曲线29-30
• 2.5 随机散射介质特性30-32
• 2.6 本章小结32-33
• 第三章 随机散射介质散斑相关成像理论基础33-51
• 3.1 随机散射介质散斑相关成像理论建模33-39
• 3.1.1 随机散射介质散斑相关成像原理33-34
• 3.1.2 背景项分析34-36
• 3.1.3 图像重建36-39
• 3.2 随机散射介质散斑相关成像系统特性39-41
• 3.2.1 放大率39-40
• 3.2.2 视场角40
• 3.2.3 角分辨率40-41
• 3.3 赝热光源照明下随机散射介质散斑相关成像实验验证与分析41-49
• 3.3.1 实验系统41-45
• 3.3.2 结果分析45-49
• 3.4 本章小结49-51
• 第四章 LED照明下的无透镜散射成像51-73
• 4.1 随机散射介质特性测试实验51-57
• 4.1.1 散斑去相关时间测试实验51-54
• 4.1.2 散斑去相关谱宽测试实验54-57
• 4.2 LED照明下的无透镜散射成像模型57-61
• 4.2.1 成像理论模型57-60
• 4.2.2 背景项分析60-61
• 4.3 散斑场图像重建61-64
• 4.3.1 散斑场图像预处理61-62
• 4.3.2 PRGAMP相位恢复算法62-64
• 4.4 LED照明下的无透镜散射成像实验验证与分析64-69
• 4.4.1 实验系统64-66
• 4.4.2 实验结果分析与对比66-69
• 4.5 小景深成像实验验证与分析69-70
• 4.5.1 实验系统69-70
• 4.5.2 实验结果分析与对比70
• 4.6 本章小结70-73
• 第五章 总结与展望73-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-81
• 作者简介81-83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 孙存志;陈子阳;蒲继雄;;调制散射光束的振幅实现聚焦[J];光学学报;2014年08期

2 周红平;;CCD图像传感器原理[J];中国新技术新产品;2009年20期

3 滕树云,刘立人,云茂金,闫爱民;提高能量密度的超衍射极限激光光束相位补偿技术[J];光学学报;2005年04期

4 李新忠,宋文武,王希军;激光散斑计量技术及其应用[J];光机电信息;2005年03期

5 郑光昭;电子散斑干涉术[J];广东工业大学学报;2002年03期

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本文编号：969435