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。     

正交散斑鬼成像

鬼成像是一种非定域成像方法。相比传统成像,其抗环境干扰能力更强,但存在着所需的测量次数过多和成像质量不高的问题。提出了一种基于正交散斑的关联成像方案,通过使用离散余弦散斑照射物体和重建算法获得物体图像。研究结果表明该方案可以有效提高成像质量,减少测量次数。该方案本质上是根据物体的先验信息选取照射的物体散斑,是一种对散斑的优化方法,具有操作简便、效果显著的优势,可促进未来关联成像的实用化发展。      

基于散斑相关的宽视场成像技术研究进展（特邀）

散射成像技术因具备透过生物组织等散射介质后清晰成像的能力而受到广泛关注。近年来,基于散斑自相关的成像方法以其非接触、无需先验信息且能够单帧成像的特点得到迅速发展。然而,散斑自相关成像受光学记忆效应的限制。当多个目标之间的距离在记忆效应范围之外时,基于散斑自相关的成像方法会导致目标自相关信息在相关域发生混叠,导致成像严重退化。文中在光学记忆效应及散斑自相关成像基本原理的基础上,首先介绍了基于散斑自相关和与散斑相关成像有关的其他散射成像技术。接着介绍了拓展光学记忆效应的主要技术及相关应用。最后总结了基于散斑相关的宽视场成像技术目前存在的问题,并对未来的发展应用进行了展望。     

实时TV光电子全息散斑干涉仪及其在折射率场中的应用

介绍了一种不需PC微机支持图象卡的实时TV光电子全息散斑干涉仪,成功地应用于折射率流场的显示定量测量,并给出了实验结果。     

数字散斑干涉技术在振动分析中的应用

本文分析了散斑干涉的原理,采用双光束激光散斑干涉法,设计了一种数字散斑干涉的振动测量系统,给出了实验结果并对实验结果进行了讨论。     

数字剪切散斑干涉技术的应用

介绍了剪切散斑的测量原理及成像方式,详细讨论了剪切成像的常见方式并总结了各种方式的优缺点及适用场合,探讨分析了几种常用加载方式的特点。由于数字剪切散斑干涉技术具有高精度、非接触、可直接测量应变并且抗干扰能力强等优点,已经广泛应用于应变分析、无损检测和振动检测等领域。重点分析了它在无损检测方面的应用以及特点及优点。     

数字散斑相关法在高速变形测量中的应用

在SHTB加载装置上利用数字化的高速摄影和采集系统,并结合数字散斑相关方法,发展了一种光学动态变形测试技术,在霍普金森(Hopkinson)加载装置上实现了具有较高精度和分辨率的位移和变形场的实时光学测量.实验中,利用Imacon-790高速摄影机以105幅/s的速度分别拍摄了两组LY12试件的动态拉伸情况(一维平板拉伸试样和含对称缺口的拉伸试样),然后运用数字散斑相关方法对其不同时刻的图像进行分析和处理,可以得到试样在各个时间点的位移场.最后利用有限元数值模拟技术与实验结果进行了比较,验证了整个系统以及数字散斑相关方法用于高速动态测量中的可行性.     

反远距成像相移剪切散斑干涉检测系统

为了扩大传统剪切散斑干涉仪的检测视场,设计了一种反远距成像迈克尔逊式剪切散斑干涉系统。采用负透镜组与标准成像镜头组成反远距成像系统,分析了光路的成像参量,并利用ZEMAX软件进行了模拟;讨论了发散光路时间相移的非均匀性,采用等步长相移算法进行相位解算可以弥补非均匀误差;并对中心加载的橡胶平板进行了测量。结果表明,该系统能有效地扩大成像视场,采用3片焦距为-75mm的平凹镜片可以实现70°视场角的散斑干涉检测,通过调整平凹镜片的焦距和数量可以实时调整成像视场。     

光学医学成像实验技术综述：II—间接成像法

光学医学成像方法可分为两大类,即直接法和间接法。对于厘米级以上的软组织,由于早期到达光的比例极小,因此在安全曝光量下直接法是不现实的。目前广泛流行的间接法则利用全部可探测到的光能,通过求解特定光子模型的逆向问题实现图像的重建,是有望实现临床光学医学成像的方法之一。本文综述了近红外光辐射医学成像研究中间接成像法所涉及的实验技术。     

反远距成像相移剪切散斑干涉检测系统

为了扩大传统剪切散斑干涉仪的检测视场,设计了一种反远距成像迈克尔逊式剪切散斑干涉系统。采用负透镜组与标准成像镜头组成反远距成像系统,分析了光路的成像参量,并利用ZEMAX软件进行了模拟;讨论了发散光路时间相移的非均匀性,采用等步长相移算法进行相位解算可以弥补非均匀误差;并对中心加载的橡胶平板进行了测量。结果表明,该系统能有效地扩大成像视场,采用3片焦距为-75mm的平凹镜片可以实现70°视场角的散斑干涉检测,通过调整平凹镜片的焦距和数量可以实时调整成像视场。     

像面散斑平均尺寸对散斑干涉条纹图的影响

散斑计量中,为了在动态测量中得到清晰的原始散斑条纹图,使更有效的提取相位信息,提出一种改变像面散斑平均尺寸大小对散斑成像影响的方法,进而改善原始散斑条纹图的清晰度。通过分析光路参数F数和放大倍数与像面散斑尺寸大小的定量关系,通过实验进行了验证。实验结果表明,形变量一定,系统放大倍数为1,成像透镜F值为4.5,或者,当F数为2,系统放大倍数为3.5,像面散斑平均尺寸大小为5.841μm,最接近像面尺寸5.86μm成像效果最好,经正余弦算法滤波后,得到的散斑条纹图最清晰,证实了像面上散斑尺寸大小对散斑条纹图的影响。     

散斑密度对单像素计算成像系统的影响分析

散斑统计特性对单像素成像系统的影响已有了大量的研究,但散斑密度对该系统的影响还没有研究。本文采用计算机仿真分别对1bit和8bits的场景图像进行了研究,结果表明随着采样数的增加,图像复原质量会变好。在1bit场景图像的情况下,图像质量随着散斑密度的增加会先变好后变差,即散斑密度处于中间值时获取的图像质量最好;但对于8bits场景的图像,在采样数较小时图像质量随着散斑密度的增加会先变好后变差,然而当采样数变大时,图像质量随着散斑密度的增加,图像质量会先变差后变好。虽然采用越多的采样数可以获得越高质量的图像,但是采样数的增加会降低单像素成像系统的效率。散斑密度的研究为减弱这一缺点提供了很好地参考,具有一定的实际应用价值。     

散斑技术在防伪中的应用

提出了“编码散斑隐型密码”概念和防伪技术,直接用于商品包装防伪,亦可与全息防伪,荧光防伪,热敏防伪等相结合,提高现行防伪技术的综合防伪性能。该技术解码过程简单,极具实用价值。     

电子散斑测量仪及其在无损检测中的应用

介绍了一种电子散斑测量仪（ＥＳＰＩ），对其测量原理，仪器结构进行了描述，分析了热加载测量机理，用热加载方式对铝蒙皮蜂窝站结构复合航空材料脱粘缺陷进行了无损检测（ＮＤＴ）得到了满意的效果。     

基于单压电变形镜的散斑抑制研究

针对激光的高相干性产生的散斑严重影响成像质量的问题,提出了一种基于单压电变形镜的散斑抑制方法。搭建了基于61单元压电变形镜的测试系统,研究了面形复杂度、幅值、更新频率对成像散斑对比度的影响。当参与工作的致动器数目为61,面形更新频率为26kHz,波前面形RMS为18μm时,散斑对比度降低到4以下,此时散斑被明显抑制。实验结果表明面形复杂度越高、更新频率越快、幅值越大,得到的图像的散斑对比度越小,获得的图像信息越好。