本文關(guān)鍵詞：基于LED照明的無透鏡散射成像方法研究

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【摘要】：光波在經(jīng)過生物組織、白色涂料、煙霧等隨機散射介質(zhì)時發(fā)生的強散射,將嚴重影響到光學(xué)成像系統(tǒng)的分辨率和觀測深度,導(dǎo)致傳統(tǒng)光學(xué)成像系統(tǒng)無法透過此類介質(zhì)對被觀測目標實現(xiàn)清晰成像。因此,研究如何透過隨機散射介質(zhì)實現(xiàn)高分辨率成像,是光學(xué)成像研究領(lǐng)域亟待突破的一個重要問題,其在生物醫(yī)學(xué)成像、公共安全和軍事反恐等領(lǐng)域中都具有重要的物理意義和應(yīng)用價值。本文在介紹散斑相關(guān)理論的基礎(chǔ)上,重點介紹了隨機散射介質(zhì)散斑相關(guān)成像機理以及實驗方法。作為近年來才提出的一種新體制光學(xué)關(guān)聯(lián)計算成像方法,其通過利用隨機散射介質(zhì)的強散射特性,結(jié)合光學(xué)記憶效應(yīng)理論,構(gòu)建光學(xué)成像理論模型;通過探測接收散斑場圖像,借助相關(guān)計算和高效、高魯棒性的圖像重建算法實現(xiàn)高分辨率成像。該方法成像過程中不僅不再因受到隨機散射介質(zhì)的干擾而無法清晰成像,而且充分利用隨機散射介質(zhì)的特性實現(xiàn)高分辨率成像,并具有理論模型簡單、無透鏡、無像差、單幀實時成像等優(yōu)點,實現(xiàn)了隨機散射成像領(lǐng)域的又一次突破。在論證并實驗驗證過隨機散射介質(zhì)散斑相關(guān)成像理論的可行性后,我們進一步提出了基于LED(Light Emitting Diode,LED)照明的無透鏡散射成像方法,并對其在成像理論模型、實驗系統(tǒng)以及重建算法等方面進行了詳細的介紹以及相關(guān)的實驗驗證。相比較而言,LED照明下的無透鏡散射成像方法,在理論模型上,由窄譜拓展到寬譜,使其成像所用光源的譜寬得到拓展,且實現(xiàn)小景深成像,使其成像具有一定的縱向深度;在實驗系統(tǒng)上,由高性能單頻激光器結(jié)合旋轉(zhuǎn)毛玻璃制備的譜寬極窄的非相干光照明轉(zhuǎn)換為LED照明,使其成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單易于實現(xiàn)、成本低、易獲得、實用性更高;在重建算法上,改進的通用近似信息傳遞算法(Generalized Approximate Message Passing,GAMP)彌補了基于交替投影(Alternating Projection,AP)的迭代算法的缺陷,不再以精確選擇支撐域為前提進行重建,而是采用估計目標圖像稀疏度的方法作為先驗信息進行重建,使得重建效率高、魯棒性好�；贚ED照明的無透鏡散射成像方法的研究與實驗驗證,為進一步揭示寬譜光源照明下透過隨機散射介質(zhì)的成像機理奠定了基礎(chǔ),并拓寬了隨機散射成像的應(yīng)用領(lǐng)域。
【關(guān)鍵詞】：隨機散射介質(zhì) 光學(xué)記憶效應(yīng) 隨機散射成像 光源譜寬 重建算法
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM923.34
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符號對照表11-14
• 縮略語對照表14-17
• 第一章 緒論17-23
• 1.1 課題的背景與意義17-18
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3 本論文主要研究內(nèi)容與章節(jié)安排20-23
• 第二章 散斑相關(guān)理論基礎(chǔ)23-33
• 2.1 散斑23
• 2.2 散斑相關(guān)函數(shù)23-25
• 2.3 光學(xué)記憶效應(yīng)25-28
• 2.4 相關(guān)度曲線28-30
• 2.4.1 角度相關(guān)度函數(shù)與曲線28-29
• 2.4.2 譜寬相關(guān)度函數(shù)與曲線29-30
• 2.5 隨機散射介質(zhì)特性30-32
• 2.6 本章小結(jié)32-33
• 第三章 隨機散射介質(zhì)散斑相關(guān)成像理論基礎(chǔ)33-51
• 3.1 隨機散射介質(zhì)散斑相關(guān)成像理論建模33-39
• 3.1.1 隨機散射介質(zhì)散斑相關(guān)成像原理33-34
• 3.1.2 背景項分析34-36
• 3.1.3 圖像重建36-39
• 3.2 隨機散射介質(zhì)散斑相關(guān)成像系統(tǒng)特性39-41
• 3.2.1 放大率39-40
• 3.2.2 視場角40
• 3.2.3 角分辨率40-41
• 3.3 贗熱光源照明下隨機散射介質(zhì)散斑相關(guān)成像實驗驗證與分析41-49
• 3.3.1 實驗系統(tǒng)41-45
• 3.3.2 結(jié)果分析45-49
• 3.4 本章小結(jié)49-51
• 第四章 LED照明下的無透鏡散射成像51-73
• 4.1 隨機散射介質(zhì)特性測試實驗51-57
• 4.1.1 散斑去相關(guān)時間測試實驗51-54
• 4.1.2 散斑去相關(guān)譜寬測試實驗54-57
• 4.2 LED照明下的無透鏡散射成像模型57-61
• 4.2.1 成像理論模型57-60
• 4.2.2 背景項分析60-61
• 4.3 散斑場圖像重建61-64
• 4.3.1 散斑場圖像預(yù)處理61-62
• 4.3.2 PRGAMP相位恢復(fù)算法62-64
• 4.4 LED照明下的無透鏡散射成像實驗驗證與分析64-69
• 4.4.1 實驗系統(tǒng)64-66
• 4.4.2 實驗結(jié)果分析與對比66-69
• 4.5 小景深成像實驗驗證與分析69-70
• 4.5.1 實驗系統(tǒng)69-70
• 4.5.2 實驗結(jié)果分析與對比70
• 4.6 本章小結(jié)70-73
• 第五章 總結(jié)與展望73-75
• 參考文獻75-79
• 致謝79-81
• 作者簡介81-83

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 孫存志;陳子陽;蒲繼雄;;調(diào)制散射光束的振幅實現(xiàn)聚焦[J];光學(xué)學(xué)報;2014年08期

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5 鄭光昭;電子散斑干涉術(shù)[J];廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2002年03期

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本文編號：969435