基于散斑相關性的穿越散射介質(zhì)成像和追蹤技術研究
發(fā)布時間：2021-11-01 15:05
光學成像技術是一種重要的記錄信息的方式,在人類發(fā)展歷史中起著極其重要的作用。在日常生活中存在著各種各樣的散射介質(zhì),如:霧霾、生物組織、渾濁液體等。由于散射介質(zhì)中折射率分布的不均勻性,造成光線在經(jīng)過散射介質(zhì)時會發(fā)生散射現(xiàn)象。散射光之間的干涉作用會在散射介質(zhì)后形成一系列的散斑。人們無法從這些散斑中直接觀測出物體原有信息。研究如何透過散射介質(zhì)獲取物體信息就變得尤為重要。物體信息主要包含:物體的形狀信息和物體的運動狀態(tài)。這分別對應于,穿越散射介質(zhì)的成像技術和穿越散射介質(zhì)的追蹤技術。近些年,常用波前整形技術、傳輸矩陣測量技術、機器學習技術、鬼成像技術等手段解決穿越散射介質(zhì)成像問題。其中波前整形技術和傳輸矩陣需要對散射介質(zhì)提前測量;機器學技術需要用已知的輸入輸出訓練網(wǎng)絡;鬼成像技術則要求已知照明光的場分布。這些都限制了它們在實際中的使用。激光雷達技術常用于對拐角散射介質(zhì)后運動物體的追蹤,其存在需要對拐角面提前標定以及相關設備昂貴等缺點。角記憶效應是在1988年提出的一種針對散斑的光學效應。該效應表明,當入射光線在角記憶效應范圍內(nèi)偏轉(zhuǎn)時,出射的散斑圖案彼此之間具有很強的相關性。近些年,研究人員展示了...
【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：128 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
圖１．１光脈沖穿越散射介質(zhì)后分別產(chǎn)生彈道光子（Ｂａｌｌｉｓｔｉｃ）、蛇形光子（Ｓｎａｋｅ）、散射光??子（Ｄｉｆｆｌｉｓｉｖｅ）示意圖［１］??
的初始圖像。這個方法主要針對的是天??文觀測中，云層、大氣等弱散射對成像質(zhì)量帶來的問題；其精度普遍要求不高。??由于該方法主要針對的是弱散射介質(zhì)，因此該方法在強散射介質(zhì)方面的表現(xiàn)不盡??如人意。??ｒａｎｄｏｍ?Ｕ?ｆｏｃｕｓｅｄ??ｄ?ｐｌａｎｅ?ｓｐｅｃｋｌｅ?ｗ?ｓｈａｐｅｄ?ｌｉｇｈｔ?＾??ｋ?ＷＡ?：；；?＼｜??＿?嚷，■?Ｉ??ｓｔｒｏｎｇｌｙ?／?ｓｔｒｏｎｇｌｙ?？??ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ?ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ??ｓａｍｐｌｅ?ｓａｍｐｌｅ??圖１．２波前整形技術示意圖；（ａ），平面光照射到散射介質(zhì)后的示意圖；（ｂ），經(jīng)空間光調(diào)??制器調(diào)制后的光照射到散射介質(zhì)后的示意圖。Ａ??波前整形技術是近些年興起的一種針對散射介質(zhì)的成像和聚焦的技術。它的??思想最開始可以追溯到上個世紀９０年代，由Ｆｉｎｋ提出了?“時間反演法”?［６２］的概??念；在這個工作中，經(jīng)散射介質(zhì)散射后的聲波通過反演鏡在聲波最初的位置完成??再匯聚。后來，Ｖｅｌｌｋ〇〇Ｐ［２１將這種反演的思想引入到光波中，提出了波前整形技??術。該技術是將入射光照射到空間光調(diào)制器（Ｓｐａｔｉａｌ?Ｌｉｇｈｔ?Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ，?ＳＬＭ）上，調(diào)??制后的光穿越散射介質(zhì)后被相機拍攝；然后由相機拍攝的光斑作為反饋信息對空??間光調(diào)制器進行調(diào)整。經(jīng)過優(yōu)化后的迭代算法可以使得光經(jīng)過散射介質(zhì)后匯聚到??一點。其實驗示意圖如圖１．２所示。而后，在２０１０年，Ｖｅｌｌｋｏｏｐ在該技術的基礎??４??
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【參考文獻】：
博士論文
[1]基于散斑相關性的散射介質(zhì)后成像研究[D]. 周美玲.中國科學院大學(中國科學院西安光學精密機械研究所) 2019
本文編號：3470320
【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：128 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
圖１．１光脈沖穿越散射介質(zhì)后分別產(chǎn)生彈道光子（Ｂａｌｌｉｓｔｉｃ）、蛇形光子（Ｓｎａｋｅ）、散射光??子（Ｄｉｆｆｌｉｓｉｖｅ）示意圖［１］??
的初始圖像。這個方法主要針對的是天??文觀測中，云層、大氣等弱散射對成像質(zhì)量帶來的問題；其精度普遍要求不高。??由于該方法主要針對的是弱散射介質(zhì)，因此該方法在強散射介質(zhì)方面的表現(xiàn)不盡??如人意。??ｒａｎｄｏｍ?Ｕ?ｆｏｃｕｓｅｄ??ｄ?ｐｌａｎｅ?ｓｐｅｃｋｌｅ?ｗ?ｓｈａｐｅｄ?ｌｉｇｈｔ?＾??ｋ?ＷＡ?：；；?＼｜??＿?嚷，■?Ｉ??ｓｔｒｏｎｇｌｙ?／?ｓｔｒｏｎｇｌｙ?？??ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ?ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ??ｓａｍｐｌｅ?ｓａｍｐｌｅ??圖１．２波前整形技術示意圖；（ａ），平面光照射到散射介質(zhì)后的示意圖；（ｂ），經(jīng)空間光調(diào)??制器調(diào)制后的光照射到散射介質(zhì)后的示意圖。Ａ??波前整形技術是近些年興起的一種針對散射介質(zhì)的成像和聚焦的技術。它的??思想最開始可以追溯到上個世紀９０年代，由Ｆｉｎｋ提出了?“時間反演法”?［６２］的概??念；在這個工作中，經(jīng)散射介質(zhì)散射后的聲波通過反演鏡在聲波最初的位置完成??再匯聚。后來，Ｖｅｌｌｋ〇〇Ｐ［２１將這種反演的思想引入到光波中，提出了波前整形技??術。該技術是將入射光照射到空間光調(diào)制器（Ｓｐａｔｉａｌ?Ｌｉｇｈｔ?Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ，?ＳＬＭ）上，調(diào)??制后的光穿越散射介質(zhì)后被相機拍攝；然后由相機拍攝的光斑作為反饋信息對空??間光調(diào)制器進行調(diào)整。經(jīng)過優(yōu)化后的迭代算法可以使得光經(jīng)過散射介質(zhì)后匯聚到??一點。其實驗示意圖如圖１．２所示。而后，在２０１０年，Ｖｅｌｌｋｏｏｐ在該技術的基礎??４??
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【參考文獻】：
博士論文
[1]基于散斑相關性的散射介質(zhì)后成像研究[D]. 周美玲.中國科學院大學(中國科學院西安光學精密機械研究所) 2019
本文編號：3470320
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