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基于软件定义微纳卫星的多模式计算光学成像技术 被引量：3
1
作者 刘扬阳 吕群波 +3 位作者 谭政 裴琳琳 李伟艳 王建威 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期2463-2469,共7页
为实现有效载荷具备上载软件在轨定义多功能、软件可控多功能、参数可重构的软件定义微纳卫星需求,需要突破传统卫星平台和传统光学相机的设计局限,开展基于微纳卫星的软件定义下新型计算光学成像载荷技术研究。充分考虑有效载荷的软件... 为实现有效载荷具备上载软件在轨定义多功能、软件可控多功能、参数可重构的软件定义微纳卫星需求,需要突破传统卫星平台和传统光学相机的设计局限,开展基于微纳卫星的软件定义下新型计算光学成像载荷技术研究。充分考虑有效载荷的软件和硬件两者之间联合设计可能存在的发展空间,分析了亚像元信息、卫星平台参数、光学系统参数、探测器参数、噪声、大气对图像数据处理,特别是超分辨率重建的影响。根据各个影响因素的物理机制分别建立物理模型和误差模型,作为重建方法的先验信息,将这些有利于超分辨技术的先验信息约束应用于相机设计过程,使得相机获取的图像可以很好地匹配超分辨方法。该方法可以提升视觉分辨率和实质分辨率,同时保持对噪声的抑制能力,并有可能降低传统相机的结构尺寸和研制难度。研制实现集超分辨成像、动态范围增强成像、视频成像等软件智能可控的多种成像处理模式于一体的通用型计算光学成像相机,将对航天产业提供更大的灵活性和增值空间,为未来智能卫星航天技术研究与快速创新提供一种可行的方案。 展开更多
关键词 软件定义卫星 超分辨 动态范围增强 视频成像 计算光学成像
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基于智能手机平台的计算光学显微成像技术研究综述 被引量：4
2
作者 张泽宇 范瑶 +4 位作者 徐钦 陈雨舟 孙佳嵩 陈钱 左超 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第2期362-397,共36页
计算光学显微成像技术将光学编码和计算解码相结合,通过光学操作和图像算法重建来恢复微观物体的多维信息,为显微成像技术突破传统成像能力提供了强大的助力。这项技术的发展得益于现代光学系统、图像传感器以及高性能数据处理设备的优... 计算光学显微成像技术将光学编码和计算解码相结合,通过光学操作和图像算法重建来恢复微观物体的多维信息,为显微成像技术突破传统成像能力提供了强大的助力。这项技术的发展得益于现代光学系统、图像传感器以及高性能数据处理设备的优化,同时也被先进的通信技术和设备的发展所赋能。智能手机平台作为高度集成化的电子设备,具有先进的图像传感器和高性能的处理器,可以采集光学系统的图像并运行图像处理算法,为计算光学显微成像技术的实现创造了全新的方式。进一步地,作为可移动通信终端,智能手机平台开放的操作系统和多样的无线网络接入方法,赋予了显微镜灵活智能化操控能力与丰富的显示和处理分析功能,可用于实现各种复杂环境下多样化的生物学检测应用。文中从四个方面综述了基于智能手机平台的计算光学显微成像技术,首先综述了智能手机平台作为光学成像器件的新型显微成像光路设计,接下来介绍了基于智能手机平台先进传感器的计算光学高通量显微成像技术,然后介绍了智能手机平台的数据处理能力和互联能力在计算显微成像中的应用,最后讨论了这项技术现存在的一些问题及解决方向。 展开更多
关键词 智能手机平台 计算光学显微成像 无线传输 即时检验
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傅里叶单像素成像技术研究进展(特邀) 被引量：2
3
作者 王天成 郁王涛 +1 位作者 陈维芸 郭忠义 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期217-234,共18页
计算光学成像,通过光学系统和信号处理的有机结合与联合优化实现特定成像特性的成像系统,摆脱了传统成像系统的限制,为光学成像技术添加了浓墨重彩的一笔,并逐步向简单化与智能化的方向发展。单像素成像(Single-Pixel Imaging,SPI)作为... 计算光学成像,通过光学系统和信号处理的有机结合与联合优化实现特定成像特性的成像系统,摆脱了传统成像系统的限制,为光学成像技术添加了浓墨重彩的一笔,并逐步向简单化与智能化的方向发展。单像素成像(Single-Pixel Imaging,SPI)作为计算成像的重要分支,受到诸多学者的广泛关注。SPI利用空间光调制器调制出一系列具有不同空间结构的照明光场并投射到待成像目标场景,再用单像素探测器记录光场强度信息;而后利用预置的照明光场与记录的信号强度值之间的关联信息,实现对探测目标计算成像。由于其不需要面阵列探测器、调焦系统等复杂器件的配合使用,大大降低了光学成像的门槛。傅里叶单像素成像(Fourier Single-Pixel Imaging,FSPI)作为SPI典型的成像方法之一,由于其高效的成像表现,自被提出之后已经被应用到三维成像、边缘检测、散射成像等众多领域,衍生出了一系列的成像技术。文中从SPI的角度出发,主要介绍了FSPI的实现原理及相关成像技术方法研究进展,主要包括FSPI的光场调制技术、路径优化技术、重构方法及相应的应用场景研究进展,同时也对该领域亟待解决的问题进行了总结分析,并对未来的研究方向及相关应用进行了展望。 展开更多
关键词 计算光学成像 傅里叶单像素成像 恢复算法 图像重构
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基于傅里叶叠层显微成像术的定量相干传递函数恢复
4
作者 陈佳铭 潘安 +2 位作者 王爱业 马彩文 姚保利 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期165-177,共13页
研究了在不同系统误差和不同目标算法下相干传递函数的重建质量,发现相干传递函数的重建比物体的重建更稳健。基于此,报道了一种用于傅里叶叠层显微成像术的子区域平移方法,以加速有限图像下的相干传递函数重构收敛速度,消除由周期性照... 研究了在不同系统误差和不同目标算法下相干传递函数的重建质量,发现相干传递函数的重建比物体的重建更稳健。基于此,报道了一种用于傅里叶叠层显微成像术的子区域平移方法,以加速有限图像下的相干传递函数重构收敛速度,消除由周期性照明光源阵列引起的栅格噪声,实现图像的重聚焦,并使用相干传递函数去卷积提高图像的对比度。此外,研究了傅里叶叠层显微成像术的空域和频域数据冗余来恢复相干传递函数,发现至少需要大约40%的频谱交叠率来精确重建相干传递函数,比无像差条件下高出10%,为了相干传递函数的稳定性需要至少25张原始低分辨率图像。最后,讨论了稳定的相干传递函数重建所需的条件,并通过模拟和实验进行了验证。 展开更多
关键词 相干传递函数 傅里叶叠层显微成像 计算光学成像 定量相位恢复
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基于最小二乘准则的模糊估计和图像复原 被引量：2
5
作者 卿粼波 何小海 +3 位作者 陶青川 吕成淮 张菊 孙贵凡 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期129-133,共5页
在计算光学显微成像技术中,点扩展函数往往是未知的,且不易获取,从而给图像复原带来很大困难。基于最小二乘准则和最优化理论,提出了利用变尺度法的三维点扩展函数参数估计算法;针对传统EM算法存在复原效果细节丢失严重等问题,提出最小... 在计算光学显微成像技术中,点扩展函数往往是未知的,且不易获取,从而给图像复原带来很大困难。基于最小二乘准则和最优化理论,提出了利用变尺度法的三维点扩展函数参数估计算法;针对传统EM算法存在复原效果细节丢失严重等问题,提出最小二乘共轭梯度三维图像复原算法。算法在点扩展函数参数估计和求解真实图像之间进行交替迭代,从而得到图像的最优估计。实验表明,新算法在较短时间内,能够较准确地估计出点扩展函数参数,并得到较好的复原结果。 展开更多
关键词 计算光学显微成像 最小二乘 模糊估计 图像复原
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傅里叶叠层显微术的光源位姿校正
6
作者 郑传建 杨德隆 +2 位作者 张韶辉 胡摇 郝群 《液晶与显示》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期712-729,共18页
傅里叶叠层显微术(Fourier Ptychographic Microscopy,FPM)通过采集不同照明角度下的一组低分辨率强度图像,并利用合成孔径与相位恢复技术拼接融合,实现了大视场和高分辨率的定量复振幅成像。精确的频谱位置是重构算法的重要先验知识,... 傅里叶叠层显微术(Fourier Ptychographic Microscopy,FPM)通过采集不同照明角度下的一组低分辨率强度图像,并利用合成孔径与相位恢复技术拼接融合,实现了大视场和高分辨率的定量复振幅成像。精确的频谱位置是重构算法的重要先验知识,对获得高质量的重构图像至关重要。因此,校正决定图像频谱位置的照明光源位姿成为了实现鲁棒FPM系统的重要工作。近年来,多种校正照明光源位姿的方法相继被提出:采用多自由度精密机械平台校准的机械校正法、根据采集图像强度或频谱信息的数据驱动校正法及基于显微镜光学原理的成像机制校正法。本文简要介绍了FPM的基本原理和光源的位姿偏差,对3类校正方法的原理和特点进行了综述。机械校正法可以从源头上消除位姿偏差,但费时费力;数据驱动校正法能够自动校正位姿偏差,但存在校正时间长和校正参数耦合的问题;成像机制校正法不仅校正鲁棒性高,还能够从多种系统误差中分离出准确的位姿参数,是一种极具发展潜力和应用前景的校正方法。 展开更多
关键词 傅里叶叠层显微术 计算光学成像 相位恢复 位姿校正
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波前编码对同轴反射系统失调像散钝化研究
7
作者 黄浩阳 王合龙 +2 位作者 陈建发 许飞翔 刘学松 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2022年第11期112-117,共6页
矢量像差理论表明,一个已经校正过初级像差的光学系统,在微小失调量状态下仍会出现特定的像差表现,而工作在恶劣环境下的机载、星载光学系统这种情况尤为明显。波前编码技术已被证实对一阶、三阶像差有一定的钝化作用,基于波前编码原理... 矢量像差理论表明,一个已经校正过初级像差的光学系统,在微小失调量状态下仍会出现特定的像差表现,而工作在恶劣环境下的机载、星载光学系统这种情况尤为明显。波前编码技术已被证实对一阶、三阶像差有一定的钝化作用,基于波前编码原理,从矢量像差的角度研究了三次相位板对光学系统失调产生像散的钝化作用,并以卡式折反系统为例做了仿真验证。研究显示,波前编码计算成像系统对于元件倾斜引起的失调像散不敏感,系统轻微失调时仍能保持良好的成像效果,这对于降低光学系统的装调难度以及增强机载、星载光学系统的环境适应性具有一定的意义。 展开更多
关键词 计算光学成像 波前编码 矢量像差 像差钝化
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调整EM算法结合加权小波在COSM中的应用 被引量：2
8
作者 孙贵凡 何小海 陶青川 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2008年第1期205-207,共3页
用基于深度变化成像模型的调整EM算法进行三维显微图像复原,不能更好地复原图像细节,而且耗时长。为提高图像的复原质量,缩短时间,提出把调整EM算法与加权小波相结合的算法。该算法先对加权小波系数进行调整,再用调整EM算法进行迭代复... 用基于深度变化成像模型的调整EM算法进行三维显微图像复原,不能更好地复原图像细节,而且耗时长。为提高图像的复原质量,缩短时间,提出把调整EM算法与加权小波相结合的算法。该算法先对加权小波系数进行调整,再用调整EM算法进行迭代复原。实验表明复原效果得到改善,并减少了迭代次数,效率明显提高。 展开更多
关键词 图像复原 小波变换 调整EM算法 计算光学切片显微成像
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维纳滤波和调整EM算法在COSM中的应用
9
作者 王海凤 何小海 +1 位作者 孙贵凡 贺可鑫 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2011年第15期180-183,共4页
用基于深度变化成像模型的调整EM算法进行三维显微图像复原,不能更好地复原图像细节,而且耗时长。为提高图像的复原质量,缩短时间,提出把维纳滤波和调整EM算法相结合的算法。该算法首先利用加权小波去除图像的部分离焦模糊,再用维纳滤... 用基于深度变化成像模型的调整EM算法进行三维显微图像复原,不能更好地复原图像细节,而且耗时长。为提高图像的复原质量,缩短时间,提出把维纳滤波和调整EM算法相结合的算法。该算法首先利用加权小波去除图像的部分离焦模糊,再用维纳滤波算法进行滤波复原,最后用基于深度变化成像模型的调整EM算法对序列图进行复原。实验表明复原效果得到了明显改善,并减少了迭代次数,效率明显提高。 展开更多
关键词 图像复原 加权小波 维纳滤波 调整EM算法 计算光学切片显微成像
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