基于浑浊介质成像机制的光纤成像技术研究

发布时间：2017-12-10 22:16

  本文关键词：基于浑浊介质成像机制的光纤成像技术研究

  更多相关文章： 光学成像 多模光纤成像 浑浊介质成像 二阶关联成像 光纤温度传感器

【摘要】：光学成像以其分辨率高而在生物医学和材料科学研究等方面得到了广泛应用。近年来,各种新型光学成像方法不断涌现,以实现超高分辨率成像、穿透浑浊介质成像,如光学相干层析成像、光场调控散射介质成像、双(多)光子成像、超分辨成像、关联成像等。本文主要研究面向多功能内窥镜的基于浑浊介质成像机制的光纤成像技术。研究了基于浑浊透镜成像机制的浑浊介质成像技术,实现了多模光纤成像；研究了阶关联成像理论,和基于关联成像的浑浊介质成像、光纤成像技术：还探索了光纤光学相干层析成像(OCT)技术在穿透浑浊介质获取物体结构信息、生物组织、彩绘文物检测成像等方面的应用；针对内窥成像在热疗中的应用需求,研究了几种适合与光纤成像复用的光纤温度传感器。具体研究内容如下：(1)基于浑浊透镜成像(TLI)机制的浑浊介质成像技术。介绍了浑浊透镜成像原理、浑浊介质的光学传输矩阵提取方法和希尔伯特变换相位解调方法等。设计了一个基于TLI的实验系统,提出了一种从散斑干涉条纹中提取相位信息的改进的希尔伯特变换相位解调方法。针对原始图像中的噪声对浑浊介质传输矩阵提取的影响,提出了一种均值滤波与一维汉宁窗滤波相结合的图像降噪方法,能有效抑制图像噪声,确保了散斑干涉条纹不发生明显的畸变。经过对提取的传输矩阵的正交性和可重复性的检验,不断调整和优化扫描角度、滤波参数等实验参数,最终实现了分辨率约为5 μm的浑浊介质成像。(2)基于浑浊透镜成像机制的光纤成像技术。研究了多模光纤的散斑性质,提出了利用多模光纤作为浑浊介质,以TLI实现可用于内窥成像的光纤成像方案。实验上验证了多模光纤成像的可行性,不断改进实验方法,实现了分辨率约为2.2 μm的光纤成像。光纤端面涂覆多粒径Si02微球混合薄膜作为浑浊介质,增大了光纤的数值孔径。(3)可穿透浑浊介质的光纤OCT技术应用。利用1310 nm波段谱域光纤OCT系统成功提取了隐藏在浑浊介质后的物体信息,对彩绘文物、陶瓷、生物组织等进行了检测分析,得到其内部结构信息。(4)基于二阶关联成像(GI)的浑浊介质成像和光纤成像技术。介绍了热光源单臂关联成像的基本原理,讨论了关联成像的对比度、信噪比和成像分辨率,给出了相应的计算方法。设计了一种基于关联成像的浑浊介质成像系统,并对其成像方法进行了理论分析。利用改进的哈达玛矩阵生成的照明图样进行了仿真计算。相比传统随机照明图像方法,该方法明显提高了系统的成像质量。在此基础上,研究了一种实现彩色关联成像的方法,并进行了数值模拟,得到了彩色成像。基于关联成像方法,设计了一种适用于内窥成像的多模光纤成像系统,结合其特点进行了相应的理论分析,采用数值模拟验证了其可行性。(5)能与内窥成像相结合的荧光法光纤温度传感技术。设计了两种基于荧光法的塑料光纤温度传感器,实验测得其误差分别为0.38℃和0.2℃。利用光子晶体光纤微孔内的倏逝波特性,实现了误差为0.103℃的温度传感。本文的研究工作可以为实现高分辨率成像、提高成像质量、内窥成像和温度传感的复用技术等提供理论指导和实验数据支持。
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN253

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李殿军;李世明;孟范江;;光纤端面的断裂机理及制备方法[J];光学精密工程;2010年11期

2 林湖宗;余恩林;;光纤熔接技术点滴[J];东南传播;2007年01期

3 赵新彦;陈陶;丁志雄;;光纤端面参数自动化测量系统的研究[J];光学仪器;2009年04期

4 梁铨廷,吴德芬;光纤衍射干涉和非线性测量[J];广西物理;2001年03期

5 周艳艳,于凤霞,刘淑梅,徐蕾;光纤端面的质量与光纤光学性能的关系[J];光学技术;2005年06期

6 孙剑颖;;常用光纤设备的识别与使用[J];黑龙江科技信息;2008年35期

7 李尧;吴涓;林佶翔;王雄飞;朱辰;;光纤端面脉冲激光诱导损伤测试实验研究[J];激光技术;2009年05期

8 赵润年;;带状光纤熔接技术研究[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2011年01期

9 赵伟杰;高勇;;机器视觉在光纤端面缺陷检测中的应用[J];现代电子技术;2011年19期

10 杨瀛海，，吴金生，俞本立，李伟;球形光纤端面效应及其应用[J];光学技术;1999年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 夏荣民;寿文德;张美敦;;光纤端面法测声场[A];全国第十次光纤通信暨第十一届集成光学学术会议（OFCIO’2001）论文集[C];2001年

2 林泽卫;;24芯光纤带的开发和检测[A];中国通信学会2003年光缆电缆学术年会论文集[C];2003年

3 裴雅鹏;杨军;刘志海;苑立波;;光纤端的研磨加工技术[A];全国第十二次光纤通信暨第十三届集成光学学术会议论文集[C];2005年

4 肖韶荣;冒晓莉;张仙玲;;基于位图的光纤不圆度测量[A];第十一届全国光学测试学术讨论会论文（摘要集）[C];2006年

5 贾大功;赵振;马彩缤;张红霞;张以谟;;基于ARM的嵌入式光纤端面检测仪的研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年

6 韩庆荣;陈冬兰;;大保实~汶/G655光纤熔接的研究[A];中国通信学会2002年光缆电缆学术年会论文集[C];2002年

7 胡勇康;黄景元;农学勤;;手持式光纤故障可视检测器研制应用[A];广西光学学会2002年学术年会论文集[C];2002年

8 刘娜;张红霞;张以谟;井文才;李朝辉;周革;;8X微结构观测镜机械设计以及试验结果[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年

9 陆润华;江斌;涂建坤;胡宗果;沈奶连;依晓春;陈磊;陈进榜;;FRG-1光纤带几何参数测试仪[A];第九届全国光学测试学术讨论会论文（摘要集）[C];2001年

10 张恺;顾大勇;邵永红;屈军乐;牛憨笨;;基于光纤线阵的多通道SPR传感器的研究[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前8条

1 晋中广播电视网络有限公司祁县分公司 岳磊;浅谈光纤熔接[N];山西科技报;2009年

2 福建 陈志奇;有线电视光纤传输设备的工作原理与系统调试[N];电子报;2009年

3 3M中国有限公司 吴灿辉　关江;直面FTTH最后100米难题[N];通信产业报;2011年

4 ;中天光纤快速连接器加速FTTH部署[N];人民邮电;2009年

5 吴建新、高巍;光纤布线走向规范[N];中国计算机报;2004年

6 3M中国有限公司 陈佶;ODN光纤跳线管理新方法[N];通信产业报;2011年

7 史广生 江苏;从光纤的损耗谈光纤接续工作[N];电子报;2010年

8 EXFO公司 孙学瑞;PON网络测试方法[N];通信产业报;2008年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 李建设;微结构光纤端面信息提取及超短脉冲传输特性研究[D];燕山大学;2016年

2 周利斌;基于浑浊介质成像机制的光纤成像技术研究[D];西北大学;2016年

3 王姗姗;微纳光纤的反射特性及其光子学器件应用[D];浙江大学;2010年

4 周爱;蘸粘式光纤液体分析技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年

5 张超;光纤干涉条纹投射相位测量轮廓术关键技术研究[D];天津大学;2012年

6 张学亮;用于拖曳阵阵形测量的光纤磁场传感研究[D];国防科学技术大学;2007年

7 周涛;光纤相位共轭技术的理论与实验研究[D];浙江大学;2003年

8 李坤宇;无源光纤传像系统传像质量的评价与优化研究[D];南京理工大学;2001年

9 肖倩;稳定的长距离光纤分布式干涉测量技术研究[D];复旦大学;2013年

10 刘娜;光学微结构观测系统研究[D];天津大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 杜江;用于光纤麦克风探测系统的光纤探头设计与实现[D];电子科技大学;2015年

2 王建鹏;光纤端面的SPR现象研究[D];黑龙江大学;2015年

3 尹龙;基于光纤传能的视频图像信号远端采集、传输及处理系统的研究[D];南京邮电大学;2015年

4 严博毅;基于光纤传感的铁路作业预警装置[D];北京交通大学;2016年

5 朱英昊;光纤Fabry-Perot腔结构的表面张力传感与测量研究[D];中国计量学院;2015年

6 陈诚;光纤端面微纳米结构原位光化学制备研究[D];中国科学技术大学;2016年

7 宁向平;基于敏感膜的光纤挥发物检测[D];中国计量学院;2016年

8 王s

本文编号：1276096