【摘要】：激光散斑襯比成像是一種寬場速度成像技術(shù),具有實時、無需掃描、非接觸、高時空分辨率及低成本的優(yōu)點,在生物組織生理參數(shù)檢測、疾病診斷和藥物評價等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。但是,生物組織的高散射特性使得激光散斑襯比成像的應(yīng)用局限于淺表層速度信息探測,這導(dǎo)致深部組織的血流信息無法探測,極大地限制了激光散斑襯比成像技術(shù)的應(yīng)用范圍。因此,實現(xiàn)深部組織的激光散斑襯比成像是該領(lǐng)域普遍關(guān)注的問題。限制生物組織成像深度的主要原因是由于光的散射。散射介質(zhì)(如生物組織等)擾亂了光傳播的波前,導(dǎo)致成像模糊不清。本文利用液晶空間光調(diào)制器的相位調(diào)制特性,對被散射介質(zhì)擾動的波前進(jìn)行相位補償,降低光散射影響,結(jié)合激光散斑襯比分析方法,實現(xiàn)透過散射介質(zhì)的運動物體速度變化成像。本文主要取得的研究結(jié)果如下:(1)提出了利用波前調(diào)制技術(shù)和激光散斑襯比分析方法相結(jié)合實現(xiàn)透過靜態(tài)散射介質(zhì)對運動物體速度變化成像的方法。該方法利用液晶空間光調(diào)制器的相位調(diào)制特性,對被散射介質(zhì)擾動的波前進(jìn)行相位補償,降低光散射影響,結(jié)合激光散斑襯比分析方法,實現(xiàn)了透過散射介質(zhì)檢測運動物體的速度變化。(2)搭建了波前調(diào)制激光散斑襯比成像光學(xué)系統(tǒng)。該光學(xué)系統(tǒng)主要由激光寬場照明、液晶空間光調(diào)制器(LC-SLM)波前調(diào)制和CCD相機圖像采集單元組成。其中:寬場照明單元采用氦氖氣體激光器作為照明光源,經(jīng)擴束后實現(xiàn)寬場均勻照明;波前調(diào)制單元采用可見光波段的電尋址反射式純相位液晶空間光調(diào)制器作為主要調(diào)制器件,利用其相位調(diào)制特性調(diào)制光波前以矯正散射介質(zhì)引起的波前畸變;圖像采集單元采用可見光波段的面陣CCD相機作為優(yōu)化和成像時的光探測器件。(3)開發(fā)了波前調(diào)制激光散斑襯比成像軟件系統(tǒng)。該軟件系統(tǒng)主要包括液晶空間光調(diào)制器驅(qū)動控制程序、CCD相機圖像采集程序,及波前調(diào)制的遺傳優(yōu)化算法。其中,液晶空間光調(diào)制器驅(qū)動控制程序部分實現(xiàn)相位圖的加載功能;CCD相機圖像采集程序部分實現(xiàn)相機參數(shù)配置和圖像的采集、顯示與保存功能;遺傳優(yōu)化算法部分包括適應(yīng)度計算、選擇算子、交叉算子和變異算子等。軟件系統(tǒng)與光學(xué)成像系統(tǒng)組成閉環(huán)反饋波前調(diào)制系統(tǒng),經(jīng)過迭代優(yōu)化后,最終優(yōu)化圖像與預(yù)設(shè)目標(biāo)圖像的相關(guān)系數(shù)可達(dá)到0.88,從而得到匹配散射介質(zhì)引起波前畸變的相位圖。(4)開展了成像系統(tǒng)性能分析與參數(shù)優(yōu)化工作,并通過運動剛體模型實驗和流體模型實驗驗證了該方法及成像系統(tǒng)可以實現(xiàn)透過靜態(tài)散射介質(zhì)的運動物體速度成像,且實驗結(jié)果顯示測量相對速度指數(shù)與實際速度之間成線性關(guān)系。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP391.41;TN249

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 徐曉輝;李暉;;生物醫(yī)學(xué)光聲成像[J];物理;2008年02期

2 蔡冬梅;薛麗霞;凌寧;姜文漢;;液晶空間光調(diào)制器相位調(diào)制特性研究[J];光電工程;2007年11期

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本文編號：2651552