多光谱阴道镜的微型化多通道滤光片设计

设计了一种可与阴道镜中的图像传感器集成的微型化多通道滤光片,以使阴道镜具有光谱成像能力。采用微光刻技术及真空多层镀膜技术制成微滤光片,内部微滤光单元的通光波长与病灶标志物反射光谱或荧光光谱的特征峰相对应,与图像传感器集成后,能够获取几幅与光谱特征峰对应的特征波长图像,这些图像凸显了病变组织与正常组织的差异,提供了宫颈组织上皮表面形态变化及上皮组织内病灶标志物含量变化的信息。已加工出通光波长为λ₁=630nm、λ₂=460nm、λ₃=515nm、λ₄=577nm的微滤光片,微滤光单元面积为10μm×10μm,各通道带宽约为40nm,透射率为30%~40%。实验显示微滤光片的光学性能已达到光谱成像的基本要求,与阴道镜集成后,能有效提高其诊断的灵敏度与特异性,减少活检频率。     

荧光成像系统对比度分析与成像仿真

目前荧光成像技术在生物医学领域得到越来越广泛的应用。为了缩短产品设计和开发周期,且能更直观地反映系统的成像效果,根据各模块光谱特性曲线,提出了荧光成像链路模型。利用该模型,对荧光成像系统的对比度进行了分析,验证了滤光片光密度(OD)值的合理范围是在5~7之间。最后以荧光显微镜为例,对系统成像过程进行了仿真。结果表明,各模块不匹配也会对系统对比度产生影响,仿真图像能够直观反映出系统的匹配程度和成像效果,并与实际系统测试结果相吻合,证明了该链路模型仿真的可行性和有效性。     

微流控技术结合光学系统的广泛应用

微流控技术作为建立微型分析平台的关键技术,从20世纪90年代发展至今不仅逐渐具备了功能化、集成化以及微型化的特点,而且与光学、微生物学、流体物理等研究领域实现了交叉融合.近年来更是涌现了诸多新型微型化芯片应用领域,其中结合光学系统的微流体分析平台得到了极其广泛的关注.结合微流控技术的概念简要阐明了微流控技术结合光学检测...     

匀速直线运动模糊图像的模糊参数鲁棒识别

针对摄像机成像时经常产生匀速直线运动模糊,导致图像退化的现象,提出了恢复图像涉及的精确辨识运动模糊尺度的方法.由于利用Radon变换可以精确地识别运动模糊方向,通过图像旋转可以将运动模糊的方向旋转到水平轴,因此,只对水平方向的运动模糊图像进行研究.对于不带噪声的运动模糊图像,对其进行Fourier变换转化到频率域,使用BP神经网络检测运动模糊尺度;BP神经网络的输入量为频谱图中央区域的幅度加和.对于带噪声的运动模糊图像,先对其进行双谱变换,再使用BP神经网络检测运动模糊尺度;双谱中每列的最大值为BP神经网络的输入量.最后通过仿真实验验证了本文方法的正确性和有效性.验证结果显示,当噪声图像的信噪比SNR≥23 dB时,本文方法的模糊参数辨识平均误差≤5％,优于传统的运动模糊参数辨识方法.     

基于Trans-MIR模型的多模态图像重建

图像重建是光学计算成像的关键环节之一.目前基于深度学习的图像重建主要使用卷积神经网络、循环神经网络或生成对抗网络等模型.大多数研究仅通过单一模态的数据训练模型,难以在保证成像质量的同时又具备不同场景的泛化能力.为解决这一问题,提出了一种基于Transformer模块的多模态图像重建模型(multi-modal image reconstruction model based on the Transformer,Trans-MIR).实验结果表明,Trans-MIR能够从多模态数据中提取图像特征,实现高质量的图像重建,对二维通用人脸散斑图像进行图像重建的结构相似度高达0.93,对三维微管结构图像的超分辨重建的均方误差低至 10-4 量级.Trans-MIR对研究多模态图像重建具有一定的启发作用.     

双层平板探测的双能成像检测系统

本文提出一种使用双层平板探测器单次曝光获取X射线双能图像,并实现双能减影的成像检测方法.介绍了单层平板、双层平板探测器结构以及双层平板探测成像系统工作原理.仿真分析不同、相同管电压在不同滤过下X射线的能谱变化,进一步通过试验分别探究使用kVp切换,双层平板方案时胸部体模双能成像特性.研究发现kVp切换、双层平板方案采集...     

光学分色法与数码分色法对比研究

介绍了彩色物体的两类主要分色方法——光学分色法和数码分色法,分析了各种方法的基本机理和特点,并对这些方法进行了对比实验。实验结果表明,传统胶卷的光学分色法有完整的理论体系和相对成熟的技术手段;而数码分色法在操作上更方便,但其理论体系与技术手段还不完善。不同的分色方法,效果不同,适用的对象也不同。通过对这些方法进行分析,并阐述各种分色法在物证检验中的作用。     

动态滤波彩色成像系统

动态滤波彩色成像系统的基本原理是通过一系列特殊光路,使物体不同部分着不同的颜色,并且可以使物体各部分着上的颜色通过滤波器相互转换。     

光学合成孔径复原图像的振铃探测与消除

针对相位平移误差使光学合成孔径图像的复原出现的振铃效应,提出了一种结合视觉感知的振铃探测与消除方法。首先,提出并利用梯度方向随机度和局部方差值两项指标计算得到图像纹理区;然后,根据不同阈值的Canny算子检测出全边缘与主边缘,并将主边缘邻域内的全边缘作为待筛选的边缘振铃;最后,结合人类视觉系统的纹理掩盖效应分别得到振铃区与平坦区。此外,在图像分区基础上,选择亮度相似度因子作为自适应参数,利用双边滤波进行图像处理。实验显示:处理后Lena图像的峰值信噪比提高了10.8%,分辨率板的结构相似度提高了0.057。结果表明:该方法能够对图像以像素精度分区,可以在保持边缘与纹理的同时,有效消除振铃效应,提高图像复原质量。     

光学薄膜领域反应磁控溅射技术的进展

光学薄膜领域应用反应磁控溅射技术已有多年,反应磁控溅射对提高薄膜质量及降低工艺成本的作用,已受到业界的重视,正在进入工业生产之中。对光学薄膜领域中反应磁控溅射技术中的相关问题进行了评述,提出了一种可能的方案。     

Optimal and near-optimal filters in high-resolution electron microscopy

Two filters for improving the visibility of crystalline material in the presence of amorphous surface contamination layers in high-resolution electron microscope images can be constructed automatically from the information present in the Fourier transform of the recorded image. The recorded signal is considered in the first approximation to be the sum of two signals which are uncorrelated in the frequency domain. By estimating the power spectrum of the signal from the amorphous layer, an optimized estimate for the desired signal is given by the Wiener filter. A second filter which uses the estimated amplitude of the amorphous signal to subtract out a background can be shown to be related to the Wiener filter. The two filters are applied to an experimental image of zeolite and the effects of the two filters are compared.     

航空光电成像模糊的实时恢复

基于复数离散傅里叶变换(CDFT)频谱的共轭对称性,对传统的实数离散傅里叶变换(RDFT)做了改进,将改进后的RDFT算法用于维纳滤波器中来实现对运动模糊图像的恢复处理。一幅水平方向运动模糊,大小为512×512的8bit灰度图像被用作测试图像,可以在19ms内在IntelPentium43.0GHz主频的PC机上用一维维纳滤波及改进的RDFT算法完成模糊恢复,满足实时处理的需要。实验结果显示,改进的RDFT能对CDFT的频谱数据实现有效压缩,节省一半的存储空间,使得维纳滤波等图像恢复频域算法的运算速度提高将近一倍;与CDFT相比,改进的RDFT算法没有丢失数据,能达到相同恢复精度。     

自适应背景光估计与非局部先验的水下图像复原

有效地实现单幅水下降质图像复原对水下资源探索及环境监控领域的清晰图像获取具有极其重要的意义。为解决常用暗通道先验方法来复原图像时,背景光的估计易受白色物体干扰,且无法有效估计前景中白色物体透射率,复原质量不高的问题。本文提出了自适应背景光估计与非局部先验的水下图像复原算法。首先根据背景光具有高亮度及平坦性的特点,利用阈值分割算法获得背景光的候选区域,再通过图像的色调信息从候选信息中选取最佳的背景光点。随后,利用各颜色通道光的波长与散射系数的相关性,提出了适用于水下图像的非局部先验,并利用该先验估计各通道的透射率。最后针对复原结果中,因水下介质,微生物,水流影响而产生的加性噪声,设计去噪的最小优化问题,并利用引导滤波求解该问题,以去除复原结果中的加性噪声。实验表明:该算法在确保运行效率的基础上,准确地估计透射率,较常用算法的复原精度提高了约18%。证明了该算法能有效用于单幅水下图像复原的工程实践中。     

微间隙焊缝磁光成像检测及跟踪方法

在激光对接焊过程中,必须精确检测焊缝位置并控制激光束始终对中焊缝。针对小于0.05 mm的微间隙对接焊缝,通过对焊件施加感应磁场,利用法拉第磁旋光原理构成磁光传感器,获取焊缝磁光图像。针对焊缝磁光图像,以焊缝磁光图像的灰度直方图为特征模版,研究一种基于均值漂移算法的激光焊焊缝检测与跟踪方法。通过均值漂移与粒子滤波相结合的算法,利用粒子滤波能够对图像大范围搜索目标的特点,实现焊缝全自动跟踪。同时,根据相似度Bhattacharyya系数对焊缝特征模版进行更新,提高焊缝跟踪精度。试验结果表明,利用均值漂移与粒子滤波相结合的算法能够从焊缝磁光图像中有效检测焊缝特征,实现焊缝的自动跟踪。     

BF的光学薄膜

叙述了近年在北京电影机械研究所 ( BF)研发的光学薄膜元器件 ,讨论了其中的技术要点。同时对所采用的离子辅助技术及膜层厚度监控技术进行了讨论     

Centroid weighted Kalman filter for visual object tracking

In the visual object tracking, the Kalman filter presents commonly the state model and observation model uncertainty in the actual performance of Gaussian noise, so it makes the estimation of certain parameters produce errors in the model, and results in decreasing estimation precision. In order to enhance the stability of the Kalman filter, an algorithm based on centroid weighted Kalman filter (CWKF) for object tracking is proposed in this paper. The algorithm firstly uses background subtraction method to detect moving target region, and then uses the Kalman filter to predict target position, combining centroid weighted method to optimize the predictive state value, finally updates observation data according to the corrected state value. Tracking experiments show that the algorithm can detect effectively moving objects and at the same time it can quickly and accurately track moving objects with good robustness.