显微光谱成像技术研究

光谱成像技术不仅具有空间分辨能力，而且还具有光谱分辨能力。本文从图像技术、光谱分析等不同方面论述了光谱成像技术出现和发展的必然性，明确了光谱成像的定义，丰富了光谱成像的内涵。综合运用显微荧光成像技术、分光光度术、光电检测技术、计算机和图像处理技术，提出并实现了显微荧光光谱成像分析方法，并通过实践验证了可行性。     

数字微镜器件光谱成像技术进展

数字微镜器件（DMD）作为一种灵活、可编程、可独立寻址的空间光调制器件，广泛地应用于无掩膜光刻、光束整形、全息成像、共焦测量等领域。在光谱成像领域，DMD能够对成像视场进行精细可控的调制，从而代替传统的机械掩膜版和机械扫描结构。综述了近年来DMD在光谱成像领域的研究进展和应用情况，详细论述了基于DMD的编码孔径和推扫式光谱成像系统的光学系统基本结构及工作原理；梳理了基于DMD的光谱成像系统从哈达玛变换光谱成像到推扫式光谱成像的发展脉络；详细介绍了研究人员为克服DMD微镜的衍射以及像面倾斜等像差所做的相关研究工作。最后，总结了基于DMD的光谱成像技术的独特优势，讨论了基于DMD的光谱成像技术未来的发展方向与应用前景。     

光谱成像技术进展

光谱成像技术不仅具有空间分辨能力,而且还具有光谱分辨能力。本文从图像技术和光谱分析两个不同方面论述光谱成像技术出现和发展的必然性,明确光谱成像的定义,丰富光谱成像的内涵,而且从光谱分辨率、探测器工作方式和色散元件类型等不同方面对光谱成像技术进行分类介绍,并着重结合遥感、精细农业、生物医学等领域阐述光谱成像技术的应用。     

太赫兹光谱和成像技术及其应用

介绍了太赫兹光谱和成像技术的有关方面，特别是基于飞秒激光的太赫兹辐射和探测技术，以及太赫兹光谱和成像技术在国家安全、材料诊断、无损检测和生物医学方面的应用。对于太赫兹技术存在的问题以及今后发展方向，作了简要的论述。     

显微高光谱成像系统的设计

设计出一种基于棱镜 光栅 棱镜组合分光方式的显微高光谱成像实验系统.系统根据推帚式成像光谱仪的原理进行设计,采用棱镜 光栅 棱镜组合元件在后光学系统进行光谱分光,利用高精度载物台自动装置驱动样品进行推扫成像,选用PCI总线作为数据采集的微机接口.整个系统由显微镜、分光计、面阵CCD相机、载物台自动装置以及数据采集与控制模块等几部分组成.系统的光谱范围从400nm到800nm,120个波段,光谱分辨率优于5nm,空间分辨率大约1μm.该系统具有直视性、光谱分辨率高、结构紧凑、成本低等优点;不仅能够提供微小物体在可见光范围的单波段显微图像,而且能够获得图像中任一像素的光谱曲线,实现了光谱技术和显微成像技术的结合,成功的将成像光谱技术应用到显微领域,可广泛应用于临床医学、生物学、材料学、微电子学等学科领域.     

显微荧光光谱成像仪的研究与设计

将光谱分析技术快速、灵敏、准确等独特的优点,与光学成像技术的定位记录特点融合、构成光谱成像技术,可以提供分析试样中各种化学或生化成份的分布图像,因而可以获得定性、定量和定位综合、更丰富的分析信息。报导在商售落射荧光显微镜基础上,实现显微镜荧光光谱成像技术的理论基础、系统组成、设计技术关键等一系列研究工作,设计研制成了可在250~680nm波长范围内自动扫描的光纤激发显微荧光光谱成像仪样机,并获得了满意的实验结果。     

反射式高光谱人体组织检测技术研究进展

高光谱成像(HSI)检测技术在农业生产检测、地质勘探以及城市规划等方面已经得到了广泛的应用。随着高光谱技术的不断发展,基于反射式高光谱成像效应,在可见光到近红外波段(400~1 100nm),对人体组织的实时、快速和精准的非损伤检测技术也已经成为医学领域的一个重点研究方向。简要回顾了高光谱技术在医学方面的发展现状以及不同的高光谱技术在人体组织检测方面的对比,综述了反射式高光谱技术在不同人体组织检测方面的应用和成果,包括皮肤水肿、舌肿瘤以及肺癌等方面的研究进展,并提出了高光谱技术在医学领域亟待解决的问题。     

基于消色差透镜的单像素与计算关联光谱成像

光谱成像系统受色差影响会导致图谱混叠，本文将单像素成像以及计算关联成像分别与光谱成像系统相结合，并在系统中引入900～1 700 nm适用的消色差透镜来校正色差。首先计算出不同胶合消色差透镜的色差大小并以此选取透镜，所选消色差透镜相较其它透镜对色差校正可以提高一个量级。其次分析了色差对光谱成像系统的影响以及单像素成像和计算关联成像的差异。最后仿真和试验分析单像素光谱成像和计算关联光谱成像特点。试验结果表明对于900～1 700 nm的近红外光谱成像，基于消色差透镜的单像素光谱成像系统取得了更好的图像重构结果，其峰值信噪比（Peak Signal to Noise Ratio,PSNR）提高了3.93 dB，结构相似度（Structural Similarity, SSIM）提高了0.96%。消色差透镜的单像素光谱成像系统在近红外光谱成像中重构图像效果优于无消色差透镜的计算关联光谱成像。     

光谱成像的原理、技术和生物医学应用

将光谱精确定量分析特性与图像定位检测特性相结合,形成新颖的综合分析技术,是光谱成像技术的目标和特征.本文介绍光谱成像的原理和我们研制的显微荧光光谱成像系统,及其在生物医学领域的若干应用实例.实验证明,光谱成像技术是有广泛应用前景的综合分析技术.     

干涉成像光谱技术通过成果鉴定项目成果已作为“嫦娥一号”探月卫星有效载荷

不久前，“干涉成像光谱技术”项目成果鉴定会在西安举行。鉴定会由中科院西安分院主持。专家们认为，由中科院西安光学精密机械研究所承担的该项目，其研究成果不但具有原始理论创新和关键技术突破，而且成功应用于农业信息化工程、遥感等领域，项目成果总体达到国际先进水平，其中大孔径静态干涉成像光谱技术处于国际领先水平，己作为我国“嫦娥一号”探月卫星的有效载荷。     

基于薄膜干涉分光技术的便携式多光谱成像系统

基于薄膜干涉分光技术开发了多光谱图像采集分析系统样机,样机由分光滤光片、CCD相机、逻辑控制组件和计算机终端软件等组成,并在农产品检测、成分检测等方面开展了多光谱检测技术的实验研究。实验表明,多光谱成像系统能够进行高分辨率的光谱图像采集,并进行光谱重建和聚类等分析。在农产品检验中利用多光谱成像技术能够将霉变的黄豆与优质黄豆进行快速区分;在电解液浓度和成分检验中能够将不同浓度或不同成分的液体进行识别;在笔墨检验中能够将不同油墨的笔迹进行准确有效地判别。     

基于压缩感知的荧光成像技术现状及趋势研究

压缩感知成像技术是压缩感知与空间光调制技术结合的产物,其可突破Nyquist-Shannon采样定理限制,实现了亚采样成像,并且具降维探测和高通量测量等优势,具有巨大的发展潜力和应用前景.目前国际上已利用压缩感知成像技术有效地实现了光谱成像、时间分辨成像、相位成像等研究.作为近十几年来发展起来的一种前沿技术,压缩感知成...     

多源遥感数据的道路提取技术研究现状及展望

遥感图像道路信息提取既是土地利用检测、地理信息系统更新等传统行业应用的必要步骤,又是数字城市、智能交通等新基建领域中关键技术之一.回顾道路提取方法的发展历程,按照使用数据源的不同,现有的遥感图像道路提取技术主要分为高分辨率成像、多光谱/高光谱成像、激光/点云成像和SAR成像四大类.本文首先介绍了四种遥感技术在道路信息提...     

光谱成像技术及其在生物医学研究中的应用

随着分子生物学、基因医学等高新科技的发展，提出了“综合形态分析”的新要求，希望能直接“看到”生物细胞或人体组织的“化学成分图像”，光谱成像技术应运而生。报导了我们研发的显微荧光光谱成像仪的原理、结构及应用效果。光谱成像仪不仅能获得定性和定量分析信息，而且可以给出定位分析信息，在生物、医学研究和临床领域将有极广泛的应用前景。     

快照式光谱成像技术综述

系统地分析了各种快照式光谱成像技术并进行了对比。依据光谱数据立方体分割到2D空间进行成像的方法,将不同的快照式光谱成像技术分成图像分割、孔径分割、光路分割和频率分割4类,按类别探讨了17种技术方案的原理、优点、缺点与现状,从空间像素数与光谱通道数权衡、图谱匹配、空间采样连续性、光能利用率及动态范围5个方面进行了对比和展望。研究结果有助于相关领域学者快速全面地了解快照式光谱成像仪的研究现状,为进一步提升其综合性能奠定基础。     

窄带可调谐成像光谱仪

美国PAR政府系统公司(PGSC)利用大批量生产的商用元部件，研制出了一系列成本低、重量轻，对飞行任务适应性强的多光谱成像光谱仪。这些多光谱成像光谱仪每台都有四个谱段。它们可以安装在低成本的有人驾驶飞机平台上，用于收集连续的光谱数据。所收集到的光谱数据可以用于各种军事应用，如反雷措施与情报、监视和侦察等。     

拉曼光谱成像技术新进展及其应用

拉曼光谱成像技术是拉曼光谱分析技术的新发展,借助于现代共焦显微拉曼光谱仪器以及新型信号探测装置,它把简单的单点分析方式拓展到对一定范围内样品进行综合分析,用图像的方式显示样品的化学成分空间分布、表面物理化学性质等更多信息。本文介绍拉曼光谱成像技术的基本原理和实验方法,并且特别介绍HORIBA Jobin Yvon公司的新型快速拉曼成像技术SWIFT和DuoScan,最后用实验实例说明这些技术的重要应用。     

医用显微成像光谱仪的光谱定标技术

为了能对自主研制的脑肿瘤手术医用显微成像光谱仪进行光谱定标,设计了由单色仪、钨灯光源、棱镜-光栅-棱镜成像光谱仪及手术显微平台组成的光谱定标系统。采用单色仪波长扫描法,自主开发了相应的光谱定标系统软件,获得了显微成像光谱仪全谱段的光谱数据,完成了数据处理和分析等工作。通过调整光路、单色仪定标、成像光谱仪定标3个步骤实现了系统的光谱定标。定标结果表明:显微成像光谱仪的光谱区大于400~900nm;定标精度高于0.1nm,光谱分辨率高于3nm,各项特征指标均高于设计指标。测试验证实验表明,所建立的光谱定标系统定标精准,结构简单、紧凑,操作简单,符合显微成像光谱仪的实际临床应用要求。     

近红外光谱成像分析技术的应用进展

近红外光谱成像是近年来快速发展起来的一种新的分析手段,尤其在化学成分分析和污染物的空间分布测定方面,近红外图像技术具有实现快速、无损、原位、在线分析的特点。通过近红外图像不但能够得到生物组织和化学成分的清晰轮廓和分布信息,而且可以通过化学计量学方法实现对特定目标成分的定性和定量分析。本文简要介绍近红外光谱成像技术的原理、应用和发展特点,图像光谱的前处理方法,图像提取所需化学特征信息的化学计量学算法,以及近红外成像分析技术在医药领域,农业和食品等领域最新的应用和研究进展。     

单色仪与成像光谱仪的交互光谱定标

为了提高成像光谱仪的光谱定标精度,降低定标过程的复杂度,本文基于单色仪扫描定标法的原理,提出了交互光谱定标的思想,设计了适用于单色仪与成像光谱仪的交互光谱定标系统。分别对单色仪与成像光谱仪进行了光谱定标实验,并对定标数据进行了处理分析。结果显示:单色仪光谱定标精度优于±0.1nm;成像光谱仪的光谱区大于400~800nm,光谱分辨率优于3nm。该交互光谱定标系统避免了对单色仪和成像光谱仪分别定标需要两个探测器的弊端,定标过程中只需切换定标模式,简化了定标过程,能够同时保证单色仪与成像光谱仪的定标精度,具有复杂度低、通用性强、适用范围广及较高的定标精度等优点,可满足实际使用要求。