化学成像技术的原理和发展

化学成像研究是近来兴起的分析科学的前沿领域。本文就化学成像技术的研究意义、所涉及的研究范围及主要的研究方法，及最新的进展作一综述。     

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.     

近红外化学成像的原理、仪器及应用

随着过程分析技术的发展,近红外化学成像技术逐渐兴起.近红外化学成像结合了传统的光学成像和近红外光谱学方法,具有两者的特点,可以同时获得被测物质的空间信息和光谱信息.本文介绍近红外化学成像技术的原理、目前的仪器和实际应用情况,并对近红外化学成像技术的发展方向进行了展望.     

光纤化学传感器的人工神经网络处理技术

采用人工神经网络进行光纤化学传感器的信号处理,有助于建立分析物与传感器之间的复杂和非参数化的数学模型,从而降低对传感器敏感材料的选择性和灵敏度的过高要求,扩大传感器的检测范围,有助于传感器的实现和应用,对pH检测的应用试验验证了这种方法具有的良好性能和推广应用前景。     

混合稳健波束和相干加权的超宽带穿墙雷达目标成像方法

为了提高超宽带穿墙雷达目标成像的分辨率和对比度,提出混合双约束稳健Capon波束形成(DRCB)和相干因子(CF)的自适应成像方法.该方法根据穿墙电磁传播特性首先补偿墙体损耗和传播时延达到天线阵列数据配准的目的,然后利用DRCB提高成像的分辨率和干扰抑制能力,利用改进的CF加权自适应抑制旁瓣提高成像对比度.实验数据处理结果验证了该方法的有效性,与传统成像方法相比可以获得更好的成像结果.     

高精度光声成像技术在脑成像中应用

光声成像技术可以提供深层组织的高分辨率和高对比度的组织断层图像,是进行脑成像的有力潜在工具之一。本文开展此项研究,搭建一套光声成像实验系统,在此基础上,获得10mm的混浊介质深度下的血管模拟样品图像,直径0.07mm的模拟血管能清晰地成像;活体研究中,成功进行活体白鼠脑部的血管分布的成像研究,重建图像中的各血管位置和形状与实际情况很好的吻合。     

THz焦平面连续波透射成像系统的成像面积及对比度

研究了THz辐射和THz焦平面器件的特性,分析了THz焦平面探测器连续波透射成像系统的能量传输过程。考虑大气衰减、器件限制等影响因素以及连续激光照射、目标场景与焦平面探测器之间的信号传递关系,推导出了连续波透射成像系统的成像面积及对比度两个重要的参量模型。然后设计并组建了连续波THz透射成像系统。根据所建模型分别对信封中的环三亚甲基三硝铵(RDX)粉末和塑料盒中的金属刀片两种不同被测物体的成像面积及对比度进行了计算。结果表明:基于理论推导的两种实例其最大成像面积可达4.74cm×6.32cm和3.534cm×4.712cm,图像对比度分别为0.242 2和0.306。与美国麻省理工学院(MIT)的成像系统进行了对比,该系统的成像面积为3cm×3cm或4cm×4cm,与本文推导结果处于同一数量级,由此验证了本文提出的模型和方法的合理性和有效性。     

电容过程成像技术的进展

本文详细介绍了电容过程成像技术的新进展,其中包括阵列式敏感电极结构设计,具有抗杂杂散电容影响的高灵敏ＡＣ桥电容检测线路以及Ｌａｎｄｗｅｂｅｒ迭代算法再构图像,从而成像系统性能指标明显得到改善。     

红外成像跟踪技术的现状和发展

本文就红外成像跟踪技术的特点、现状和发展加以简要的论述,并对利用光学复眼和人工神经网络技术实现红外跟踪、制导提出了我们的看法。     

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。     

基于立体匹配技术的X射线分层成像方法研究

针对安检领域中行李箱内多层物体在二维透视图像中相互重叠,导致物体之间的形状不清晰、不易辨认和存在盲区等问题,提出了一种基于立体匹配技术的分层成像方法.该方法利用双目立体视觉原理,结合双角度投影的灰度信息对投影图像由外向内进行分割,并对分割结果基于相似属性进行匹配,结合视差进行分层重建.最后利用视差原理重建出不同深度的物体,实现了对不同深度物体的识别.经实验验证,该方法有效地消除了视图中的重叠现象,提高了对物体的识别准确率.     

基于互易原理磁感应成像中灵敏度矩阵的计算

磁感应成像(MIT)是一种利用线圈传感器重建所测物体内部电导率分布的成像方法.MIT中的灵敏度矩阵为所测感应电压对物体电导率变化的函数,是反演成像的关键.基于有限元方法和互易原理,提出一种有效计算MIT灵敏度矩阵的方法,在所建立测量模型基础上,运用该方法进行了实验与分析.实验结果表明,该方法可以快速求解MIT中的灵敏度矩阵,应用在高斯一步牛顿算法中可以实现图像重建,为MIT逆问题提供了更有效的解决方案.     

强吸收弱散射介质下的鬼成像实验研究

为了提高复杂环境下的成像质量,通过鬼成像的方法,设计出相应的实验架构。为了更直观地描述成像质量,引入参数峰值信噪比(PNSR)来具体衡量成像质量。实验结果表明,散射噪声对鬼成像没有影响,同时,在散射不变而吸收性不断增强的情况下,鬼成像相比于传统成像,成像质量更加稳定,抗干扰能力更强。     

基于准三维超声成像的电阻点焊定量检测技术研究

针对利用传统超声C扫成像方法对电阻点焊定量检测时图像对比度分辨率低的问题,对超声波在被测构件中传播时表现出的衰减特性进行了研究,分析了电阻点焊超声信号的特征,测定了超声检测信号在被测工件中的衰减系数,提出了一种准三维电阻点焊超声成像方法。该方法基于小波多子带差异性补偿算法,同时对超声波传播的距离和频率进行了补偿,在减小超声波衰减的同时也提高了电阻点焊超声图像的对比度分辨率。利用该方法开展了电阻点焊相关参数的定量化检测研究,并进行了相关的实验验证。研究结果表明,该技术有效提高了电阻点焊超声成像的对比度分辨率,可以避免图像中目标检测对象与背景的融合现象,提高了电阻点焊参数的定量化检测能力,并可将检测结果友好表征。     

多模态流动成像技术研究进展

流动成像技术采用空间敏感阵列,以非接触或非侵入方式对被测对象进行检测,可实时提供封闭管道、容器等过程设备内物场的二维/三维分布和运动状态信息,是实现流动过程可视化测量的核心技术。多模态流动成像通过融合不同敏感模态的检测信息实现多相、多组分流动过程的可视化监测以及过程参数的准确提取。分别介绍了电学、超声与射线单模态流动成像基本原理;总结了已有的多模态流动成像系统及其构成,以及适用于多模态流动图像重建的融合算法;讨论了在不同流动对象与工况条件下的多模态选择与系统设计原则。在此基础上,对多模态流动成像发展中的关键技术与科学问题进行了展望。     

显微光谱成像技术及应用

本文从图像技术和光谱分析等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，并重点结合生命科学、纳米材料、法医学等领域阐述了显微光谱成像技术的应用。     

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。     

椭偏光学显微成像系统中的图像采集及处理技术

椭偏光学显微成像是近几年发展起来的一种超薄膜及表面结构显示技术,它不仅为分子生物学、生物医学(尤其是分子生物医学)及分子生物材料学等领域提供了一种新的研究手段,而且在临床疾病诊断、微电子器件及纳米材料检测等方面具有潜在的应用前景.本文针对椭偏光学显微成像系统及其成像(简称“椭偏成像”)特点,提出了扩展图像量化等级法、快速采样—时间积分法和多采样点平均法以改善椭偏成像质量和样品表面定量分析的可靠性,并给出理论分析及实验结果.这些图像采集和图像处理技术在椭偏光学显微成像系统中行之有效,同时也适用于类似的图像处理系统.     

航空成像像移补偿的并行计算

基于图像处理器(GPU)平台提出了维纳并行滤波算法,解决了航空成像的像移实时补偿问题.介绍了原有像移补偿算法及其PC运行平台的不足,立足于现有图像处理器通用计算技术对原有像移补偿算法做多线程并行计算的改进.针对图像处理器件的硬件并行架构,优化设置算法多线程访问,提高了各个线程的访问速度.该环节的改进甚至能将算法效率提升到原来的3倍.借助图像处理器的并行运算优势,单帧1 024×1 024灰度图像的恢复处理时间只需要8 ms,整个算法的运行速度达到原先的20倍,能够完全满足高分辨率航拍视频图像的像移模糊实时恢复的需求.