激光散斑衬比血流成像关键技术及应用研究进展

激光散斑衬比血流成像（LSCI）是一种利用激光散斑强度的时空统计特性来实现活体组织血流监测的全场光学成像技术,在临床诊断和生命科学等研究领域具有重要的应用价值。本文在介绍LSCI基本原理的基础上,重点对高信噪比LSCI、高分辨率LSCI、高精度LSCI、大成像深度LSCI和新型LSCI系统等关键技术及其应用的研究进展进行综述。首先,综述了各向异性滤波、特征值分解和变换域滤波的高信噪比LSCI技术,并总结了以运动伪影校正、失焦模糊校正和非均匀光强校正为目标的高分辨率LSCI技术的研究现状;然后,以实现高精度LSCI为目标,从静态散射光校正、定量LSCI技术和新型散斑衬比成像算法等方面阐述了高精度LSCI技术的研究进展;最后,总结大成像深度LSCI技术的发展现状与进展,介绍新型LSCI系统及其应用的最新研究成果,并对LSCI技术未来的发展方向和应用功能拓展进行总结和展望。     

激光散斑法测量皮肤血流

当激光照射到皮肤表面时,来自运动着的红血球的散射光与来自其周围组织的散射光在接收平面相干叠加形成了散斑图样。血液的流动使散斑场也随时间变化。由于激光两次经过皮肤表面(可视为漫散射体),形     

血流散射的动态激光散斑的光谱特性

研究频域内流动血液散射的动态激光散斑,基于单散射近似导出散斑场的功率谱,并提出从散斑强度获得功率谱的算法。结果表明,频谱通常由3个参数决定：静态和动态散斑场之比、特征频率以及固定多普勒频移。提出从模拟功率谱中获得这些参数的算法,并显示出良好的精度,提出基于参数测量流速和随机运动的程序。     

阐释非稳态条件下脑皮层血流激光散斑特性

日前．上海交通大学生命学院神经工程实验室激光散斑成像研究组博士生苗鹏的研究论文“Random process estimator for laser speckle imaging of cerebral blood flow”被光学领域的顶级杂志《光学快讯》（Optics Express）接受发表。     

海面反射的红外衬比

隐没于海洋环境中的辐射源,在(接近)掠射角观测时,其衬比几乎全部大于温差基础上的衬比。原因是因为在这种条件下海洋反射更高层大气的冷空气,所以它显得比所予料的冷些。探讨了这种现象的物理学,取得了衬比的实用表示式。根据研究结果得到了一个重要的特性,就是沿有角度路程的透射在合理的近似下能分离,写成各自水平部份和倾斜部份路程透射的函数。     

压缩成像技术研究进展

以奈奎斯特采样定理为准则,高速信号采样再压缩的传统成像方式存在明显缺陷。基于压缩感知理论的压缩成像技术则突破了传统成像系统设计理念,利用硬件实现目标图像的非自适应线性投影,从而达到利用较少数目探测器获取高精度目标图像的目的。详细阐述了压缩感知理论框架及其关键技术问题,并就目前压缩成像系统的原理和难点问题进行了深入的探讨和分析。     

激光散斑计量技术及其应用

近年来激光散斑计量技术发展迅速，已在许多领域得到了广泛应用。本文简要介绍了其中的电子散斑干涉法、错位散斑干涉法和散斑相关测量法，并对散斑图的处理方法进行了总结，概述了该技术近年来的发展及应用。     

基于激光散斑成像的高层建筑造型数字化建模研究

研究基于激光散斑成像的高层建筑造型数字化建模,可有效解决高层建筑造型由于高度较高、所需采集数据量众多导致建模精度低的缺陷.激光散斑成像技术通过高层建筑造型受激光照射形成的散斑观测点采集数据,将所采集数据通过建立虚拟规则格网、数学形态学滤波以及判断点属性三部分实施点云数据预处理,将完成预处理数据通过二次曲面拟合方法获取数...     

高分辨率视网膜成像技术研究进展

分析了影响人眼视网膜成像的各种因素,阐述了基于哈特曼-夏克传感器和可变形镜的自适应光学(AO)原理,研究了激光扫描检眼镜(SLO)和光学相干层析成像(OCT)结合自适应光学来提高视网膜成像分辨率的方法,并对视网膜成像住医学诊断中的应用和发展前景进行了展望.     

涡旋雷达成像技术研究进展

涡旋电磁波,因携带有轨道角动量(OAM),从而具有螺旋状的波前结构。相比于平面波,涡旋电磁波在进行雷达成像时,回波信号中将包含有目标的方位向信息,所以这种电磁波在雷达探测和成像领域中展现出了巨大的应用潜力,有望成为新体制雷达的发展方向。该文主要介绍近年来涡旋雷达成像技术的研究进展,首先介绍了涡旋电磁波的特征和使用均匀圆形阵列进行雷达成像的原理,然后按照涡旋雷达成像模型、涡旋雷达凝视成像算法和涡旋雷达运动成像3种研究方向综述了涡旋雷达成像技术的发展历程和研究现状。最后,对涡旋电磁波在雷达成像中的发展前景进行了展望,并指出未来涡旋雷达成像发展的一些关键的科学问题和趋势。      

光子筛成像技术研究进展

光子筛是一种新型的纳米成像元件,具有高分辨、质量轻、体积小及易复制的优点,对于成像系统轻量化以及极短波谱区成像具有重要意义。根据解决的具体问题对国内外光子筛研究成果进行分类,从成像对比度的增加、衍射效率的提高、宽光谱成像和高数值孔径光子筛设计等方面详细介绍了光子筛的发展现状,并针对这四方面研究内容分析了目前尚需解决的技术问题。这些问题仍然是今后光子筛研究的主要方向。指出光子筛实用化面临的其他客观存在的问题,并展望了光子筛在天文望远镜、显微镜和光刻等领域的应用前景。     

高分辨衍衬像的成像原理

高分辨衍衬像技术的分辨率比普通衍衬像技术高约几倍到一个数量级,它对材料中的缺陷的研究具有重大意义。本文主要介绍两种重要的高分辨行衬像技术,即弱束暗场像和高阶明场像技术的基本原理和成像条件。     

基于散斑强度涨落调制的微循环激光散斑成像

正激光散斑成像(Laser speckle imaging,简称LSI)是一种全场成像技术,具有非接触测量、分辨率高、成像速度快、成本低等特征,目前主要应用于活体样品血流成像研究、提出了一种基于散斑强度涨落调制效应的激光散斑成像(LSIIFM)技术。成像参量是新引进的调制深度,定义为动态散斑强度与静态散斑强度的比值,其中动态散斑的产生与血液中血红细胞运动引起散射光涨落有关,静态散斑的产生则与血管壁、骨骼等非运动组织所散射的光有关、通过滤波方法,可以将这两种散斑模式的信号分离。从成像机制上看,该技术所采用的成像参量主要取决于血红细胞的浓度,对血流的定向流速不敏感。LSI-IFM技术的成像机制保证了它在血流成像方面的三个特点;第一,使得具有不同血液流速的粗血管和毛细血管能够被同时成像,从而可以实现血流微循环造影。第二,各类光学成像实验中均努力降低包括动物呼吸及抽搐、系统抖动等因素在内的低频噪声对成像质量所产生影响、而在LSI-IFM技术中,已经通过分离动态散斑和静态散斑这一成像环节有效地滤掉这些低频噪声。这也是传统的激光散斑成像技术和此成像技术两者成像系统相同,但成像效果差别巨大的原因。第三,LSI-IFM技术还可以应用于血流微循环的功能成像,例如:实现血氧浓度和血糖含量的测量以及动静脉血管的辨别、应用LSI-IFM技术,不仅获得了具有高分辨率的老鼠、兔子耳部血流分布图像,还完成了血管损伤与修复的监测实验。     

激光散斑图像数字水印防伪检测技术

针对基于DSP的数字水印防伪检测技术,数字水印图像对比精度低,抗几何失真效果差,无法满足数字水印防伪高精度检测要求的问题,提出激光散斑图像数字水印防伪检测技术。通过图像分割、离散余弦变换、数据提取、图像合并等过程在嵌入水印的载体图像内提取完整数字水印;利用激光散斑成像系统分别采集原数字水印与提取得到的数字水印的激光散斑图像,对比两张激光散斑图像中极值点位置,得到数字水印激光散斑图像实际位移量,对比实际位移量与设定的位移阈值,完成数字水印防伪检测。实验结果表明,所提技术能够对抗几何失真,数字水印提取性能高,在确保高防伪检测精度的同时,相对于对比检测技术的峰值信噪比提升5. 43 dB,平均检测时间降低0. 54 s。     

激光散斑三维形貌绝对测量技术

为了实现对物体的三维形貌绝对测量,避免相位解包裹处理,研究实现了一种基于激光散斑场纵向相关性质的三维形貌绝对测量技术。实验研究了激光散斑场纵向相关性质,利用CCD相机拍摄不同纵向深度的散斑图,通过相关运算获得散斑图的纵向深度与横向偏移之间的线性关系。利用这一线性关系,实现了对处于激光散斑场中的物体表面到参考面之间高度的绝对测量,三维形貌重建无需相位解包裹处理,并且由于激光散斑场是激光照射毛玻璃形成的,避免了投影数字散斑技术中的透镜投影系统,技术装置简单,操作方便。该技术有望在实践中获得应用。     

生物组织黏弹性激光散斑检测方法研究进展

生物组织的黏性和弹性在许多疾病发生和发展的过程中会发生改变,因此检测生物组织黏弹性对疾病诊疗具有重要意义。基于此,介绍了基于激光散斑技术的生物组织黏弹性测量方法。从弹性波调制下的激光散斑衬比变化,布朗运动下的光强自相关函数和低频交变应力作用下的散斑位移3个方面,分别介绍生物组织黏弹性激光散斑检测的理论基础和研究现状。     

红外上转换成像技术研究进展

综述了红外上转换成像技术的研究进展.与直接红外成像技术相比,红外上转换成像技术具有响应速度块、灵敏度高和噪声特性优良等一系列优点.红外上转换成像技术是结合频率上转换技术与可见光高性能探测器的一种具有巨大潜力的技术,随着近年来非线性频率转换取得的重大进步,人们对应用于红外或近红外光谱成像的上转换技术进行了大量的研究.本文...     

圆迹SAR 成像技术研究进展

圆迹SAR(Circular SAR, CSAR)是近年来提出并发展起来的一种高分辨3 维成像模式,通过传感器平台的曲线运动,获取被观测目标多方位乃至360全向观测信息,以满足越来越高的精细观测需求。2011 年8 月,中国科学院电子学研究所微波成像技术国家级重点实验室利用自行研制的P 波段全极化SAR 系统开展了国内首次机载圆迹SAR 飞行实验,成功获取了全方位高分辨圆迹SAR 图像,实验结果初步展示了圆迹SAR 成像技术在高精度测绘、灾害评估和精细资源管理等领域的应用潜力。该文详细讨论了圆迹SAR 成像技术的研究进展,介绍了近年来国内外开展的若干次机载飞行实验以展示圆迹SAR 的独特应用优势,总结分析了圆迹SAR 的关键技术,最后对其发展趋势进行了展望。      

集成成像立体显示技术研究进展

集成成像立体显示是一种水平和垂直方向同时具有运动视差的真三维立体显示技术。本文概述了集成成像立体显示在显示三维图像时存在的景深范围小,视角范围窄,赝像等问题,介绍了提升景深范围、扩大视角、消除赝像的技术方法。介绍了利用子图像阵列进行计算机三维虚拟重建的最新研究进展。通过研究指出,具有二维和三维显示模式转换功能的集成成像立体显示技术是超薄型真三维立体显示器的重要发展方向。     

荧光寿命成像技术及其研究进展

荧光寿命显微成像(FLIM)技术是一种新颖的荧光成像技术,具有其他荧光成像方法无法替代的优异性能,是生物医学工程领域的研究热点。频域调制、门控探测和时间相关单光子计数(TCSPC)是FLIM的几种主要实现方法。综述了这些技术的原理、研究现状和已取得的部分成果,比较了这三种方法的时间分辨率和成像速度等参数的优劣。宽场FLIM更适用于延时成像和实时成像。荧光偏振各相异性成像和内窥镜FLIM技术都是FLIM技术很有前景的应用方向。