光锥CCD耦合器件对提高CCD成像分辨率的探讨

成像分辨率是评价CCD成像系统的主要技术指标．提高成像分辨率可以改变CCD的成像性能．本论文以实验的方法验证了倒置光锥CCD耦合器件可提高CCD成像分辨率，同时与正置光锥CCD耦合器件实验结果对比，分别绘制了与非耦合器件的对比传递函数(CTF)曲线，直观地表示出了二者关系，与理论分析结果相吻合．     

由传递函数分析光电成像系统的分辨率

光电成像系统的空间分辨是表征系统性能的一个最主要指标，通过分析光电成像系统中的传递函数，用特征频率法和传递函数对频率的积分方法分析了系统的空间分辨，并针对一组典型的光电成像系统参数进行了计算。结果为：系统在Nlyquist频率处显示图像的MIF=0．017；传递函数对频率积分法计算表明：系统实际的分辨率为18．6cycles/mm。分析过程表明：显示器是限制实时成像系统空间分辨的主要因素，其次是探测器的像元尺寸，再次是电子系统的带宽。同时表明，分辨率只有在系统中讨论才有意义，仅用Nyquist频率表示是欠妥的。     

19.5nm波段光电成像系统分辨率的实验研究

基于微通道板（MCP）探测器件设计一套成像系统，用于对波长为19.5nm的极紫外（EUV）光进行成像。结果获得了宽度为3mm的狭缝的像，实验测得175μm的成像系统的空间分辨率。并分析了影响系统分辨率的因素及为提高系统分辨率所应采取的措施。     

基于波长编码的扫频光学相干内窥成像方法

提出了一种基于波长编码的扫频光学相干层析(SS-OCT)内窥成像方法,详细分析了该方法的工作原理,从理论分析上证明了其可行性.从系统时间脉冲响应和传递函数推导出系统干涉信号的数学表达式;模拟了简单样品的干涉信号,并给出Morlet小波分析的解码结果;讨论了系统的一些关键性能参数,如横向成像点数、成像分辨率、成像范围、成像速度等,指出系统横向分辨率和纵向分辨率相互制约,提高扫频光源的扫频范围是优化系统分辨率的有效方法.     

成像干涉光刻技术与离轴照明光刻技术的对比分析

作为分辨率增强技术(RET)之一，离轴照明技术（OAI）通过调整照明方式，不但能提高分辨率还能很好地改善焦深．成像干涉光刻技术(IIL)利用多次曝光分别记录物体空间频率的不同部分，极大地提高了成像质量，其中大角度倾斜照明是对OAI的扩展．从成像原理和频域范围的角度对IIL和OAI进行了理论研究、计算模拟和对比分析．结果表明，在同样条件下，IIL相对于OAI可更好地分辨细微特征．     

数字全息显微系统的成像分辨率分析

根据成像理论和全息系统的点扩散函数,研究了数字全息显微系统的成像分辨率,给出了无预放大和有预放大情况下成像分辨率的表达式,指出了只有当CCD的成像分辨率等于或高于显微物镜(MO)的成像分辨率时,预放大数字全息系统的成像分辨率才取决于显微物镜的数值孔径(NA);反之,系统的成像分辨率则取决于CCD的数值孔径。采用无透镜傅里叶变换全息记录光路,对美国空军分辨率测试板进行了实验研究,结果表明再现像在水平和垂直方向的极限分辨率分别为3.91μm和4.38μm,与理论分析相吻合。对条纹物体进行了全息图的模拟记录和再现,结果与理论分析相一致。     

连续太赫兹反射扫描成像分辨率测量实验研究

图像空间分辨率是太赫兹(THz)成像系统的重要技术参数。为了测量系统的分辨率特性,仿照ISO12233标准制作了星形分辨率测试卡。通过对测试卡进行成像,将成像结果进行简单的处理即可获得系统在不同方向上对不同空间频率方波的响应曲线,从而测得系统的调制传递函数。利用自制的分辨率测试卡在已建立的THz点扫描反射成像系统上进行了实验研究,对系统的分辨率特性进行了测量及分析。最终测得该系统的分辨率为1.273 lp/mm,对应的线宽为0.393 mm,测量结果与刀口法所得结果较为一致。分析表明,利用星形分辨率测试卡能够方便地对系统的分辨率特性进行测量分析,直观、准确地得出系统的分辨率上限。     

连续太赫兹反射式共焦扫描显微成像特性分析

太赫兹反射式共焦扫描显微成像系统分辨率较高且可呈现物体三维像,因此具有很大的应用价值。针对一种连续太赫兹反射式共焦扫描显微成像实验光路,在所确定的系统参数条件下,计算分析了两种太赫兹波长(118.83μm和184.31μm)的系统轴向响应特性。仿真结果表明,所设计的波长118.83μm的成像实验装置横向分辨率可达0.23 mm,轴向分辨率约为4.27 mm;波长184.31μm的系统横向分辨率可达0.36 mm,轴向分辨率约为6.63 mm。探测器轴向偏移影响大于横向偏移影响。     

基于改进BP算法的电磁涡旋成像方法

针对现今日益复杂的电磁环境和各种高新技术的涌现,不断出现了一些新概念、新体制雷达,来解决传统雷达成像性能瓶颈等问题。电磁涡旋雷达是近几年提出的一种新型雷达。携带轨道角动量(OAM)的涡旋电磁波具有特殊的螺旋形相位波前,可以为雷达成像带来更加丰富的自由度,以突破传统雷达成像分辨率限制,实现超高分辨率成像。根据合成孔径雷达(SAR)的特点,研究了电磁涡旋雷达成像的理论基础,重点剖析了电磁涡旋在SAR成像中的应用,建立了多收多发电磁涡旋SAR(EMV-SAR)成像模型,并对传统的反向投影(BP)算法进行了改进,提出了一种适用于涡旋电磁波的新型SAR成像方法。实验结果表明,EMV-SAR系统可以极大地提高方位向成像分辨率,随着OAM模式数的增大分辨率逐步提升,并且混合多模的涡旋电磁波可以有效地解决引入电磁涡旋后方位向旁瓣电平增高的问题。     

像面数字全息显微系统的成像分辨率及成像特点

为了实现高质量成像,通过对实际的像面数字全息显微系统(IPDHMS)点扩散函数的推导,分析了系统的成像分辨率决定因素及成像特点,给出了相应的实验结果。结果表明,IPDHMS的成像分辨率取决于显微物镜(MO)的成像分辨率和记录器件的像元大小,而与记录器件的光敏面尺寸无关;无论物体被照亮区域有多大,对全息图的记录和再现都没有影响;IPDHMS对成像区域中各点发出的通过MO的各种频率成分均能完整记录与再现,是一种优化的全息成像系统,利用该系统可以实现高质量成像与测量。实验结果证明了理论分析的正确性。     

多值压缩编码孔径超分辨率成像方法

针对近期提出的基于压缩感知(CS,compressed sensing)理论的压缩编码成像方法在重建后引入较多类似于噪声的伪影(artitacts)问题,为了使压缩编码成像方法获得更好成像质量的图像,本文提出一种改进的压缩编码成像方法。本文方法将多值模板(MVM)代替二值模板来增强编码质量,并利用自适应全变分(TV,total variation)去噪方法去除重建后的高分辨率图像的伪影。实验结果表明,这种方法很好地改进了压缩编码孔径(CCA)的成像质量,并且大幅提高了图像的信噪比(SNR)。     

反雷达伪装成像检测系统二维超分辨实现

设计和完成了一套微波成像系统.根据反雷达伪装微波成像的应用需求,系统采用阶跃调频连续波体制和合成孔径技术,可实现对外场全尺寸伪装目标的高分辨二维成像.传统FFT成像方法计算过程比较简单,但分辨率低,图像相对比较粗糙,对50米远处目标的二维分辨率仅能达到0.5m×0.5m.非线性空间谱估计(DOA)即超分辨技术可大大改善在系统带宽内处理空间信号的估计精度和分辨率.随着该技术的日益完善,近年来被广泛应用于雷达成像领域,用来提高距离和方位分辨率.2D-RELAX算法是较易实现的一种精度高、鲁棒性好的超分辨算法.通过对某型伪装示假目标的成像结果表明,在同样的硬件条件下,其对分辨率确有较大改善,可以达到0.25m×0.25m,接近系统分辨率的理论最小值,图像也较精确.     

Experimental 0.22 THz Stepped Frequency Radar System for ISAR Imaging

High resolution inverse synthetic aperture radar (ISAR) imaging is demonstrated by using a 0.22 THz stepped-frequency (SF) imaging radar system. The synthesis bandwidth of the terahertz (THz) SF radar is 12 GHz, which are beneficial for high resolution imaging. The resolution of ISAR image can reach centimeter-scale with the use of Range-Doppler algorithm (RDA). Results indicate that high resolution ISAR imaging is realized by using 0.22THz SF radar coupled with turntable scanning, which can provide foundations for further research on high-resolution radar image in the THz band.     

基于LCTF的大幅面高分辨率多光谱仪光学系统设计

将液晶可调滤光片（LCTF）应用到真彩色多光谱图像采集中,设计了一款大面阵、高分辨率、轻小型的多光谱成像系统。系统利用LCTF 空间分辨率和光谱分辨率高、波长选择灵活、调谐时间短等特点,可实现幅面大小约210 mm148 mm,分辨率达到350 ppi 的多光谱图像采集,工作谱段为420~720 nm,光谱分辨率为10 nm。结果表明,该成像系统在空间频率为91 lp/mm 时,31 个波段处轴上0 视场和轴外1.0 视场的传递函数均0.30,全视场畸变0.1%,成像质量良好,可用于大面阵、高分辨率多光谱图像的采集与分析。     

Flat panel detector-based cone-beam volume CT angiography imaging: system evaluation

Preliminary evaluation of recently developed large-area flat panel detectors (FPDs) indicates that FPDs have some potential advantages: compactness, absence of geometric distortion and veiling glare with the benefits of high resolution, high detective quantum efficiency (DQE), high frame rate and high dynamic range, small image lag (< 1%), and excellent linearity (approximately 1%). The advantages of the new FPD make it a promising candidate for cone-beam volume computed tomography (CT) angiography (CBVCTA) imaging. The purpose of this study is to characterize a prototype FPD-based imaging system for CBVCTA applications. A prototype FPD-based CBVCTA imaging system has been designed and constructed around a modified GE 8800 CT scanner. This system is evaluated for a CBVCTA imaging task in the head and neck using four phantoms and a frozen rat. The system is first characterized in terms of linearity and dynamic range of the detector. Then, the optimal selection of kVps for CBVCTA is determined and the effect of image lag and scatter on the image quality of the CBVCTA system is evaluated. Next, low-contrast resolution and high-contrast spatial resolution are measured. Finally, the example reconstruction images of a frozen rat are presented. The results indicate that the FPD-based CBVCT can achieve 2.75-lp/mm spatial resolution at 0% modulation transfer function (MTF) and provide more than enough low-contrast resolution for intravenous CBVCTA imaging in the head and neck with clinically acceptable entrance exposure level. The results also suggest that to use an FPD for large cone-angle applications, such as body angiography, further investigations are required.     

Time-resolved interventional cardiac C-arm cone-beam CT: an application of the PICCS algorithm

Time-resolved cardiac imaging is particularly interesting in the interventional setting since it would provide both image guidance for accurate procedural planning and cardiac functional evaluations directly in the operating room. Imaging the heart in vivo using a slowly rotating C-arm system is extremely challenging due to the limitations of the data acquisition system and the high temporal resolution required to avoid motion artifacts. In this paper, a data acquisition scheme and an image reconstruction method are proposed to achieve time-resolved cardiac cone-beam computed tomography imaging with isotropic spatial resolution and high temporal resolution using a slowly rotating C-arm system. The data are acquired within 14 s using a single gantry rotation with a short scan angular range. The enabling image reconstruction method is the prior image constrained compressed sensing (PICCS) algorithm. The prior image is reconstructed from data acquired over all cardiac phases. Each cardiac phase is then reconstructed from the retrospectively gated cardiac data using the PICCS algorithm. To validate the method, several studies were performed. Both numerical simulations using a hybrid motion phantom with static background anatomy as well as physical phantom studies have been used to demonstrate that the proposed method enables accurate reconstruction of image objects with a high isotropic spatial resolution. A canine animal model scanned in vivo was used to further validate the method.     

图像复原基本适用条件的红外成像实验研究

图像复原是提高图像空间分辨率的经典方,首先建立一般的成像模型,通过对图像复原原理进行分析,得出了利用图像复原提高图像空间分辨率的基本适用条件,通过扫描成像实验结果分析,验证了利用图像复原提高图像空间分辨率的基本适用条件的理论分析的正确性,图像复原提高图像空间分辨率基本适用条件的研究,对于遥感成像系统,可以保证获取的图像质量不下降的同时,大大节省系统研制成本。     

高压快速脉冲放电成像技术的实验研究

本文建立了一套高压快速脉冲放电成像系统，在该系统上，分别研究了脉冲持续时间和脉冲强度对成像清晰度的影响。研究结果表明，为获得清晰的放电成像，采用纳秒脉冲放电技术是关键。成像清晰度的提高，为脉冲放电成像技术在工程上的应用奠定了基础。     

0.33 THz雷达三维近场成像系统设计及成像试验

提出了采用步进频率结合平面扫描的THz雷达近场成像系统设计方案,基于宽带全息成像原理,可以实现三维高分辨率近场成像。采用多通道收发探头阵列缩短机械扫描行程,提高成像速度。给出了基于快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform,FFT）和Stolt插值的三维图像重建算法,成像理论分辨率与波长相当。利用THz矢量网络分析仪和辅助设备,搭建了0.215~0.33 THz成像试验装置,完成了对多层金属-泡沫目标三维成像,成像分辨率达到预期水平,验证了系统设计和三维图像重建算法的正确性。     

SAR图像分辨率的统计判别准则

提出了合成孔径雷达(SAR)图像分辨率的统计判别准则。经典的瑞利分辨准则是一个基于人类视觉感知的分辨准则，存在一定的理论缺陷，在SAR图像应用中也存在两个严重问题：没有体现噪声对成像系统分辨能力的影响；没有考虑利用复图像来分辨目标；这些不足限制了SAR图像的应用效能。通过对分辨性能的分析，认为SAR图像的目标分辨问题本质上是一个假设检验问题，进而建立了分辨的假设检验模型，提出了SAR图像分辨率的统计判别准则。分别针对功率图像和复图像的目标分辨，得到了明确的分辨率与信噪比的关系、分辨率与目标相对相位的关系这两个主要结论。这些结果对于SAR系统设计、SAR图像超分辨处理及SAR图像应用都有重要意义。