超近场光学扫描显微镜的研究

近场光学扫描技术是近年兴起的高新技术之一。超近场光学扫描尚未见报导。本讨论超近场光学扫描显微镜的工作原理及其超分辨理论。     

光学显微术中实现超分辨的方法和应用综述

本文简要介绍了在光学显微技术中实现超分辨的技术和元件,阐述了超分辨技术在共焦显微技术和光盘存储等光学系统中的应用,对超分辨技术未来的发展给予展望．     

超振荡透镜的三维全矢量电磁分析方法

为了揭示超振荡透镜(SOL)亚波长聚焦本质和高分辨率成像机理,阐述了超振荡透镜的三维全矢量电磁分析方法,包括矢量电磁聚焦和矢量电磁成像两个连续物理过程。采用矢量角谱理论,计算预测超振荡透镜后多衍射光束精细干涉形成的矢量光场分布,利用等价磁偶极子矢量成像理论,定量计算探测面内像场分布。研究结果表明:三维时域有限差分法建模的严格求解结果与矢量角谱结果基本吻合;高倍、大数值孔径显微成像系统具有选择性偏振滤波成像机理,特别是可对纵向偏振分量进行抑制。该研究为超振荡透镜应用于纳米光刻、超分辨显微技术、粒子操控等领域提供了理论基础。     

超分辨率荧光显微技术——解析2014年诺贝尔化学奖

 2014 年诺贝尔化学奖授予Eric Betzig,Stefan W. Hell 和William E. Moerner3 位科学家,以表彰他们在超分辨率荧光显微成像技术方面的重大贡献。本文从显微镜分辨率的起因入手,对超分辨荧光显微技术进行了深入阐述。此外,对光学显微技术的发展前景进行展望。     

图像超分辨重建技术研究现状

本文详细论述了图像超分辨重建技术国内外研究现状,包括基于重建的超分辨技术和基于学习的超分辨重建技术,最后总结了超分辨技术的发展方向。     

分布式雷达超分辨成像的MUSIC方法

多重信号分类(MUSIC)方法已在单基地雷达的超分辨成像中得到较广泛的研究,然而将该方法直接应用到双/多基地形式的分布式雷达超分辨成像上,则会面临收发分置带来的散射信息解相关和波数相位分解等问题.为此利用三维空间平滑和双重线性插值对MUSIC方法进行了改进,给出了分布式雷达超分辨成像的最小信噪比显式表达及其快速计算公式,并据此分析了超分辨成像性能.仿真结果验证了这种基于收发分置形式的MUSIC超分辨成像方法的有效性.     

漏光型环形光瞳滤波器的优化设计

通过对漏光型环形光瞳滤波器三个特征参数（K、α和b）的优化，得到了具有最佳三维超分辨的漏光型环形光瞳结构（κ=0.418,α=0.407,b=0.935）。计算和分析表明，利用优化的光瞳的显微镜成像系统，其三维超分辨能力优于其它方法所得的结果。本文的优化方法对其它三维光瞳滤波器也适用。     

阵列超分辨算法模拟研究

当前,阵列信号处理已经成为通信信号处理中的一大热点。而其中利用超分辨算法对空间的多个信号进行波达方向（DOA）估计更是引人注目。以超分辨波达方向估计中非常重要的子空间理论为重点讲解了两种经典的超分辨算法（ESPRIR和MUSIC）的原理及实现方法。此外,还利用MATLAB对这两种算法进行了计算机仿真,通过计算机仿真,把这两种超分辨算法和传统的算法进行比较,包括利用ESPRIT与利用FFT进行频率估计的比较和用ESPRIT进行波达方向估计和MUSIC的比较。     

产业报国"追光"不止

从昔日的"追光"少年到如今浙江大学现代光学仪器国家重点实验室的带头人,刘旭在光学薄膜与光学成像领域默默耕耘三十载,研究成果曾获两项国家科技大奖,为我国超分辨光学显微技术以及高清投影显示产业的发展作出了重大贡献.     

多DSP处理器系统在超分辨测向处理器中的应用

介绍了4片ADSP21160组成的高速超分辨测向处理器，该处理器提高了系统的处理速度，实现了对目标测向的MUSIC算法研究了高速并行处理技术，该方法推动了MUSIC算法的工程应用．最后，将ADSP21160与TMS320C6201分别组成的处理系统进行了比较，实验结果证明ADSP21160更适合用在超分辨测向处理器中．     

基于文本语义指导的自然场景文本图像超分辨方法

在自然场景文本图像超分辨中，针对先验信息利用不准确、不充分以及文本边缘恢复不完整的问题，提出了一种基于文本语义指导的自然场景文本图像超分辨方法。该网络结构由超分辨重建模块和文本语义感知模块组成。为进一步提高超分辨网络的表达能力，提出使用循环十字交叉注意力，捕获全局上下文信息，使得模型在训练的过程中更加关注文本区域，同时，提出软边缘损失、梯度损失对重建过程进行约束，生成具有锐利边缘的超分辨结果。采用公开的自然场景文本图像超分辨数据集TextZoom对提出模型的性能进行验证，与8种主流深度网络模型进行了对比,结果表明：该模型在3个不同识别器下的平均识别率相比TSRN分别提升了2.06%、1.80%和2.89%，在PSNR和SSIM指标上也具有一定的优势。     

一种基于SVM的MRI序列图像超分辨重建算法

基于SVM的MRI序列图像超分辨重构算法,在退化模型的构建方面更接近实际成像系统,通过选取相邻三个层面的低分辨图像,以及图像分块等方法合理构建学习样本集.实验结果表明:这种方法在提高图像分辨率的同时,较好地抑制了因多次迭代引起的噪声累积,得到质量较高的超分辨图像.     

实数编码自适应遗传算法及其在光瞳滤波器参数控制中的应用

提出一种基于实数编码自适应遗传算法的光瞳滤波器光瞳函数参数优化设计的新方法.通过计算机模拟,结合实际使用场合对光能效率、旁瓣影响因子和超分辨能力的要求,选择合适参数实现最佳轴向超分辨成像效果.利用遗传算法设计的光瞳滤波器设计简单,有较好的综合效果,不仅具有较小的u0和M值,而且有较大的S值.理论和实践均表明该方法是高效和可靠的.     

多光束超分辨显微成像系统的设计与光束重合度优化

为了提升超分辨显微成像系统的分辨能力,自主设计并搭建了一套多光束超分辨显微成像系统。该成像系统包括有3束激光束,分别为405 nm实心激发光束、488 nm实心激发光束以及488 nm空心损耗光束。通过Labview程序控制纳米位移台与单光子测器间的数据采集,采用80 nm金纳米颗粒探针扫描方式对该成像系统进行纳米尺度的光束调制,完成了多光束显微成像系统的光学调节,主要包括有多光束的光斑整形、多光束间的光束空间重合度优化以及对应光斑强度分布的仿真模拟。通过已知绿色荧光蛋白样品的测试结果,说明了该方法对于系统中光束空间重合度的提升作用与效果。     

2015-02 国内期刊亮点

光学超分辨成像精度破极限达4.1 nm中国科学院量子信息重点实验室孙方稳研究组利用光学超分辨成像技术实现了对单个自旋态的纳米量级空间分辨率的测量和操控,其成像精度达到4.1 nm。研究成果1月2日发表在Light:Science & Applications上。金刚石中的氮—空位色心是一种发光缺陷,近几年在量子信息领域得到广泛关注,被认为有望实现室     

基于二维CP-GTD模型的全极化ISAR超分辨成像

针对全极化ISAR成像雷达体制,建立了能够精确描述雷达目标高频电磁极化散射机理的二维相干极化GTD(CP-GTD)模型,提出了基于二维CP-GTD模型的全极化ISAR超分辨成像方法,并在此基础上实现了全极化ISAR散射中心特征提取,从根本上解决了现有方法难以提取散射中心的相干极化信息的难题.与已有方法相比,二维CP-GTD方法的突出优点在于建立了更精确的散射模型,能够准确估计散射中心的相干散射矩阵;此外全极化信息的利用,使得它还具有超分辨成像效果更好、估计精度更高、计算效率更高等优点.通过对实验结果进行非相干性及相干性指标评估分析,验证了二维CP-GTD模型的优越性.     

超高时空分辨光谱学

结合作者工作介绍和总结了超高时间空间分辨光谱学及其在介观体系和纳米材料超快动力学研究中的应用. 首先简述了扫描近场光学显微镜工作原理; 然后介绍了结合近场显微镜和飞秒时间分辨光谱技术获得时空超高分辨光谱的方法; 对其中的一些具体科学问题进行了分析; 最后通过几个典型的例子说明了超高时空分辨光谱学的重要应用.     

径向偏振光二值相位型宽带远场超分辨聚焦器件设计

为克服传统透镜体积大、难以集成化的不足,针对入射波长λ=2500μm的径向偏振光,基于光学超振荡原理设计了透镜半径为20λ、聚焦焦距为5λ、数值孔径NA=0.97的二值相位型宽带太赫兹远场超分辨聚焦器件。仿真结果表明：该远场太赫兹聚焦透镜在λ=2500μm时,在焦平面形成有效聚焦焦点,该焦点半高全宽为0.445λ(1 112.5μm),小于阿贝衍射极限(0.5λ/NA=0.518λ),旁瓣比为15.9%,实现了远场超分辨聚焦;设计的透镜在2 100～2 900μm波长范围内可形成亚波长聚焦焦点,且在2 300～2 900μm波长范围内能够实现远场超分辨聚焦。相较于传统光学超分辨技术存在的工作距离短、集成困难、带宽较小等问题,该平面透镜设计灵活,具有物理尺寸小、工作距离适中、带宽范围大等优点,可广泛用于集成化的光学系统中。     

基于深度残差卷积神经网络的高光谱图像超分辨方法

卷积神经网络由于其强大的非线性表达能力在自然图像的处理问题中已经获得了非常大的成功。传统的稀疏表示方法利用精确配准的高分辨率多光谱图像,从而限制了实际应用。针对传统方法的不足,本文提出了一种基于深度残差卷积神经网络的单高光谱图像超分辨率方法,无需对应的多光谱图像。我们构建深度残差卷积神经网络挖掘低分辨率遥感图像和高分辨率遥感图像之间的非线性关系。构建的深度学习网络串联多个残差块,并去除一些不必要的模块,如批标准化层,每个残差块只包含两个卷积层,这样在保证模型效果的同时又加快模型的效率。此外,因为遥感图像训练数据缺乏,我们充分挖掘自然图像和高光谱图像之间的相似性,利用自然图像样本训练卷积神经网络,进一步利用迁移学习将训练好的网络模型引入到高分辨率遥感图像超分辨问题上,解决了训练样本缺乏问题。最后,基于实际的遥感数据超分辨实验结果表明,本文所提出的方法具有良好的性能,能得到较好的超分辨效果。     

一般非综合孔径雷达方位超分辨研究

一般非综合孔径雷达的方位分辨率受天线波束宽度的限制。要突破这种限制需要采用方位超分辨技术。该文介绍和分析了3种一般非综合孔径雷达的方位超分辨方法,包括去卷积法、角度权重法和相控阵雷达的相位权重法。对这些方法的性能进行了比较性研究,给出了数值仿真的结果。研究表明,去卷积法只适合于信噪比大于30dB的场合。在信噪比小于15dB时,角度权重法和相位权重法仍具有较好的方位超分辨效果。该文还从信息的角度分析了方位超分辨的实质,探讨了实现方位超分辨的可能途径。