偏振光在散射介质中的传播与成像

偏振光在散射介质中传播的过程中其时间、空间、方向、相干性和偏振等物理指标的变化规律，是强散射介质光学成像研究的基本问题，对发展生物医学光学新技术和新应用具有重要意义．从偏振光散射与传播基本过程出发，利用Monte Carlo方法，模拟偏振光子在强散射介质中传播的统计规律，并结合仿体和生物组织样品的实验，分析介质中散射粒子的形状、空间取向、组成和空间分布等因素对偏振光子传播和成像的影响；比较了在光路中采用角度、空间和偏振等门控技术之后对散射光子的抑止作用，以及对成像质量的改善。     

遗传算法应用于二维微波成像研究

微波成像在生物医学等诸多领域中具有独特优势和远大的应用前景。 但在成像反演计算中，描述微波散射的算子方程通常是复杂的非线性方程，求解十分困难，同时面临着病态方程求解、计算耗时过多等诸多难题。作者试用遗传算法完成成像计算中逆问题的求解。对二维微波成像问题的数值计算结果表明，遗传算法能够对介质目标的位置、形状和介电常数进行准确的成像，并具有较高的计算效率。     

基于声学散射透镜的低成本光声断层成像方法

光声断层成像需要使用换能器阵列及多通道系统，硬件成本较高，制约了其广泛应用.为降低成本，设计了一种基于声学散射透镜的光声断层成像方法，利用声学多重散射过程中的多路径效应达到增大探测阵列等效数值孔径的作用，从而减少信号探测过程所需换能器数量.通过数值模拟实验，首先分析了散射透镜格林函数的精确测量方法，随后利用四个散射透镜共同作用实现了高质量光声断层成像，并对影响成像质量的相关因素进行了具体研究.提出的散射透镜无须复杂制作工艺或特殊材料，系统只需四个超声换能器即可实现快速成像，可降低光声断层成像系统的硬件成本.     

基于稀疏字典分解的窄带雷达自旋目标干涉三维成像

空间微动目标干涉三维成像技术研究中,最关键的是对各散射点进行保相分离。当脉冲重复频率（PRF）不满足奈奎斯特采样定律时,基于图像处理的成像方法无法有效分离目标各散射点。提出了一种基于稀疏字典分解的窄带雷达自旋目标干涉三维成像方法,该方法能够直接从回波数据中分离出各散射点。首先,根据自旋目标回波信号特性构建稀疏字典,利用稀疏分解算法分解回波,得到各散射点子回波,其次通过时频分析并利用其保相性,获得各散射点的微动曲线,并提取出它们在时频平面上经过位置的干涉相位差,最后根据干涉相位差与坐标之间的关系重构散射点坐标,对空间自旋目标进行三维成像。仿真结果表明,在PRF不小于0.25倍奈奎斯特频率时,所提方法均能有效实现自旋目标三维成像。     

基于RBF网络与OMP重构算法的空间自旋目标成像

针对空间自旋目标的回波特性,提出了一种基于径向基函数(RBF)网络与正交匹配追踪(OMP)算法的自旋目标成像方法,并分析了该方法的成像质量.当空间目标自旋运动时,其等效视角的变化容易产生散射点的周期性遮挡和散射强度显著起伏,而已有的基于散射点投影路径逐点匹配方法未考虑这些效应而导致成像效果的下降.为此采用RBF网络建立了发生散射点遮挡与起伏效应后目标空间到回波序列的非线性投影过程,并利用OMP算法对一维距离像序列进行反投影匹配,实现了结构较复杂的空间自旋目标的成像(目标空间的全局优化解).最后结合电磁仿真软件产生的空间目标回波数据进行了仿真,仿真结果验证了该方法的有效性.     

医用OCT成像研究

OCT是一种无损伤非介入、非离子辐射探测，适用于高散射介质成像，具有较高的空间分辨率．本文讨论了OCT成像的光学相干原理、干涉信号的强度分布、相干长度等重要参数招标的确定及电信号提取、图象处理的方法等；探讨了将OCT成像技术与目首医学临床检测领域应用的内窥技术相结合的新型检测方法，利用光纤作为传输信号的载体，将生物组织深度信息通过OCT成像以图像的形式显示出来，用这种OCT成像方法来取代目首普遍应用的活检组织取样病理分析过程；最后讨论了这种新型成像技术的优点、关键及制约因素．     

基于映射投影（MPA）的复杂地面场景极化SAR成像模拟

建立地表面植被、建筑物等目标综合场景的极化合成孔径雷达（SAR）成像模拟，提出基于映射和投影（MPA）的算法，考虑了可穿透性植被目标的散射与衰减、树及建筑物墙面与地面之间的多次散射，以及成像空间中任意位置地物的散射、吸收与遮蔽.用非球形粒子层作为植被散射辐射传输模型，对建筑物和地面散射采用积分方程法（IEM）粗糙面模型.通过包括植被、建筑物、粗糙地面、河流等复杂场景的MPA快速计算，模拟极化SAR成像的场景散射系数图和SAR原始数据.     

斜视SAR带状成像算法的比较

对可用于斜视ＳＡＲ成像处理的算法，从它们的聚焦能力，处理大距离弯曲能力以及处理相关核空变特征的能力上，进行了研究，认为二维处理算法具有最全面的处理能力，但其成像的实时性最差；二维快速多项式变换处理算法（ＦＰＴ）同样具有全面的处理能力，但其成像的实时性较好；一维校正处理算法，具有较好的处理能力，其成像的实时性最好，而且能与正侧视成像算法相容合，有利于多模式ＳＡＲ成像。     

利用多通道联合稀疏重建的干涉逆合成孔径雷达三维成像算法

针对单通道超分辨成像算法重建的超分辨图像间散射点的位置出现偏差的问题,提出了一种利用多通道联合稀疏重建的干涉逆合成孔径雷达(MCJSR-InISAR)三维成像算法。首先利用联合包络对齐算法校正目标平动对应的包络时延,再利用联合自聚焦算法实现平动补偿的初相校正,对来自不同天线的回波信号的距离差进行补偿,然后利用MCJSR进行超分辨成像,同时利用快速傅里叶变换提高运算效率,最后利用水平及俯仰干涉相位信息实现机动目标的InISAR三维成像。MCJSR-InISAR算法具有更高的强散射中心重建精度,能够对通道间的相对相位信息进行有效的保持。实测数据表明,与单通道超分辨成像算法相比,MCJSR-InISAR算法成像结果的熵值降低了约0.17,且运算复杂度降低了O(105)。     

X射线显微术及其进展

综述了X射线显微成像机理，成像光学元件，记录介质，辐射损伤及三维信息的获取等，并预见X射线显微术的发展趋势。     

浅析光程的等价替换方式

利用费马原理,以凹透镜为例推导薄透镜的成像公式,发现在成虚像的情况下,光程可以用一种较简单的等价方式替代.球面反射、球面折射成像都可以看作是薄透镜成像的特例,因此本文对薄透镜成像公式的推导和分析具有一定的实用性和通用性.     

舰船目标逆合成孔径雷达成像分析

对海上非平稳的舰船目标实现瞬时ISAR 2维成像.利用多普勒效应,得到目标的1维距离像,将各次回波包络对齐,在方位上进行自聚焦,即将目标等效为转台模型.在转台模型下,目标的运动分为平动和转动分量,平动分量在雷达成像过程中没有任何作用,因此需要将其补偿掉,这是雷达成像关键技术所在.对于运动比较平稳的观测目标,经过包络对齐和自聚焦后就可以直接得到其2维图像,但由于舰船目标通常是非合作目标,其目标特性和运动轨迹等很难确定,其回波具有明显的时变性,因此,按照多普勒中心的周期把成像时间划分为若干个时间段,针对不同的成像时间段得到相应时刻的瞬时ISAR像,由Matlab仿真对得出的分析结果进行了检验,表明该方法对于非平稳的舰船目标成像是有效的.     

Nuclear magnetic resonance imaging of a single cell

Nuclear magnetic resonance (NMR) imaging is now an established tool in clinical imaging and competes favourably with conventional X-ray computerized tomography (CT) scanning. The drive behind NMR imaging has primarily been in the area of whole-body imaging, which has been limited clinically to fields of up to 1.5 T (60 MHz). It is recognized that there may be substantial advantages in obtaining images with sub-millimetre spatial resolution. Also, there may be benefits to imaging at higher fields, since the signal increases as the square of the magnetic field. Using a modified 9.5 T 89-mm-bore high-resolution NMR spectrometer, we have now obtained the first NMR images of a single cell, demonstrating the advent of the NMR imaging microscope. The NMR microscope is expected to have considerable impact in the areas of biology, medicine and materials science, and may serve as a precursor to obtaining such resolutions on human subjects.     

基于小波分析的二值化阈值选取

图像阈值的自动选取是灰度图像二值化处理中的关键。文章提出一种基于多尺度小波分析的阈值选取方法。通过对图像直方图特征点由粗到精的表示 ,在最佳尺度上确定出个数有限的波谷点 (即候选阈值点 ) ,再根据图像阈值的性质定出唯一的阈值点。该方法计算简单 ,适应性强 ,满足了实时性要求高的图像处理与分析系统。     

同步扫描水下激光成像系统主要参数的分析

利用光束扩展函数和点扩展函数,计算了在一般海水介质中,同步扫描水下激光成像系统,成像距离和成像质量与目标距离、接收视场角、光斑的大小和光功率等参数之间的数量关系。结果表明,压缩激光束和采用窄视场接收能有效地提高成像距离和改善成像质量,适当增大激光光功率也能使得成像距离和成像质量有所提高,但当光功率增加到一定值后,性能改善不明显。     

像管动态成像过程的计算机模拟仿真

模拟像管的动态成像过程．根据线性滤波理论和传递函数理论计算分析光电成像系统整体的成像特性．基于成像过程的滤波理论和像管动态传递函数数学模型，编制了像管动态成像过程的计算机数字模拟仿真程序，以成像方式给出了像管动态成像过程的计算机模拟仿真结果．证明了用计算机模拟仿真光电成像系统的可行性，所建立的像管的动态模型可以较好地模拟像管的动态成像．     

单色光成像的统一理论研究

本文用物信息分布再现即为成像的观点研究各种成像情况,使对成像问题有一个更为本质的认识。在研究方法上,提出以“单元系统”对光波所起的作用为出发点,对中成像问题进行统一的研究,使各种成像问题建立在统一的理论基础上,并做到简捷明确。     

基于MapReduce的合成孔径雷达后向投影快速成像方法

针对雷达大场景高分辨率高精度快速成像的应用需求,提出一种基于MapReduce的合成孔径雷达后向投影快速成像方法,将方位向成像任务划分成若干个成像单元,进行分布式并行化方位向成像计算,最后将所有成像单元的计算结果进行相参累加。该方法对每个脉冲数据标上天线阵元的位置信息,使得各个脉冲数据可以并行补偿相位;采用相等脉冲数划分成一个数据块的方式提高计算效率和实现负载均衡;设置Combiner函数对成像单元内的计算结果进行提前聚合,解决后期聚合时间较长的问题。实验验证了该方法的有效性,在保证成像准确的前提下,该方法的方位向成像在4台物理计算机搭建的分布式计算平台中进行,其计算速度是单机计算的后向投影方位向成像方法的3.7倍,可见该方法可以实现合成孔径雷达大场景高分辨率高精度快速成像。     

运动物体的双基地图象重建的几个定理

用图象重建的方法研究运动物体的双基地雷达成象．在改进模型的基础上，把成象归结为解析函数的外推和函数沿一簇椭圆曲线Ｒａｄｏｎ变换的反演，阐明了运动距离和物体可完全成象的关系，给出了唯一性定理．     

基于空间谱域分布的衍射层析成像分析

提出从空间谱域分布的角度定性评价衍射层析成像特性,通过分析成像系统对应的空间谱域分布的面积和形状即可判断系统结构的优劣,进而衡量成像质量．基于空间谱域分析的理论基础,导出理想情况下衍射层析成像系统采用转角、频率扫描数据采集方式对应的空间谱域分布,分析传输和反射两种工作模式的成像特性,然后考虑实际情况下有限孔径的影响,并将该方法推广应用于合成孔径雷达成像．理论和数值结果表明,该方法简单、直观、物理概念明晰,利于选择优化成像系统结构,且可推广应用于一般性的成像系统．