基于迭代优化波前整形实现快速高质量散射成像的研究

发布时间：2021-05-10 13:02

　　光在海洋、大气湍流以及生物组织等不均匀介质中传输时,介质中粒子导致光发生散射而不能以直线传播,在介质内部经历多次散射并传输扩散后,光携带的信息也会丢失。波前整形技术可以抑制散射光对成像质量造成的不良影响且与光学记忆效应结合后可以实现实时散射成像。其中,基于迭代搜索法的波前整形技术因其光路简单,易实现且不易受噪声干扰等优点受到广泛关注。但迭代搜索恢复散射介质前方目标图像的速度限制了整体成像速度,阻碍了该技术的发展。基于上述背景,针对当前常用的迭代搜索算法速度较慢的问题,本论文开展了关于提高迭代搜索的速度与成像质量的理论与实验研究,主要内容与研究成果如下:（1）提出使用粒子群遗传混合算法进行波前调制相位的迭代搜索,并基于该算法建立了波前调制相位实现散射成像的模型。从成像速度与质量两方面,对比分析了粒子群遗传混合算法与常用于波前整形技术的遗传算法、粒子群算法的搜索过程与结果。结果表明粒子群遗传混合算法在成像速度与图像质量上的表现要优于其他两种算法。随后以几种常见图像质量评价指标作为评价函数,基于该算法讨论了不同的评价函数对散射成像效果的影响。（2）基于LABVIEW程序,搭建了实时迭代搜索反... 

【文章来源】：苏州大学江苏省

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 波前整形技术的发展历程
        1.2.1 波前整形实现散射聚焦的发展历程
        1.2.2 散射成像技术的研究现状
    1.3 论文的主要研究内容
第二章 波前整形实现散射成像的理论基础
    2.1 散射理论
    2.2 随机散射介质与光学传输矩阵
        2.2.1 散射介质及其形成的光学散斑
        2.2.2 光学传输矩阵
    2.3 波前调制相位恢复图像原理
    2.4 光学记忆效应
    2.5 迭代反馈算法
        2.5.1 遗传算法
        2.5.2 粒子群算法
    2.6 本章小结
第三章 实现快速高质量散射成像的模拟仿真
    3.1 理论模型的分析与构建
    3.2 实现快速高质量散射介质成像的搜索算法模拟研究
        3.2.1 基于HPG算法实现散射成像的研究
        3.2.2 HPG算法与其他算法的对比
    3.3 基于HPG的评价函数对比研究
    3.4 不同传输距离下散射成像的模拟研究
    3.5 本章小结
第四章 实现快速高质量散射成像的实验研究
    4.1 实验光路设计
        4.1.1 实验光路构建
        4.1.2 LABVIEW调控软件编写
    4.2 实现快速高质量散射介质成像的HPG算法研究
    4.3 基于HPG算法的评价算法实验研究
    4.4 基于不同的传输距离恢复图像实验研究
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 本文工作总结
    5.2 未来工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]部分相干光束经过湍流大气传输研究进展[J]. 王飞,余佳益,刘显龙,蔡阳健.  物理学报. 2018(18)
[2]可抑制生物组织散射效应的光学聚焦技术研究进展[J]. 杨强,曹良才,金国藩.  中国激光. 2015(09)
[3]散射介质超衍射极限技术研究进展[J]. 杨虹,黄远辉,龚昌妹,吴腾飞,邵晓鹏.  中国光学. 2014(01)
[4]光学相干层析术在人体皮肤成像方面的实验研究[J]. 李鹏,黄润,高万荣.  中国激光. 2009(10)
[5]提高能量密度的超衍射极限激光光束相位补偿技术[J]. 滕树云,刘立人,云茂金,闫爱民.  光学学报. 2005(04)

博士论文
[1]随机散射光学系统的聚焦与图像恢复算法研究[D]. 龚昌妹.西安电子科技大学 2017

硕士论文
[1]基于迭代优化波前整形的光透过散射介质聚焦的实验研究[D]. 程晓明.北京化工大学 2018
[2]激光光束经过强散射介质聚焦的研究[D]. 黄惠玲.华侨大学 2016
[3]液晶空间光调制器相位调制特性研究及其应用[D]. 王启明.浙江大学 2008



本文编号：3179411