体全息成像系统的研究

体全息成像系统是结合一个作为光学场处理的体全息组件的成像系统.本文提出了一种利用体全息元件在三维成像中的应用的新的方法.体全息透镜由于其用于全息记录的感光胶膜的厚度和所具有的布拉格选择性,使得体全息成像系统可以利用光分层进行体全息三维成像且可选择识别物体的特殊属性(如空间位置、光谱信号等).     

大视角一步彩虹全息

利用一个物镜获得大视角无狭缝一步彩虹全息。在记录时使物体与透镜同时移动,所产生的合成狭缝的位置与成像透镜的焦距无关,因此可尽量采用短焦距的透镜,从而获得较大视角的一步彩虹全息像。     

基于光纤和偏振图像融合的无透镜傅里叶变换数字全息

设计并搭建基于光纤和偏振图像融合的无透镜傅里叶变换数字全息实验装置,利用电荷耦合元件(CCD)记录物光波振幅、相位及偏振信息,完成偏振图像融合和数字全息再现.实验结果表明:结合偏振图像融合技术的无透镜傅里叶变换数字全息能得到更为准确的数字全息图和再现像;基于光纤的无透镜傅里叶变换数字全息不仅能产生近似球面波,而且使物体到CCD的位置更自由.此外,偏振图像融合的方法和中值滤波器的使用,能有效地提高再现像的分辨率.     

基于模糊聚类的数字显微全息图像分割

图像分割是由图像处理到图像分析的一个关键步骤,同时它又是一个经典难题;数字显微全息图像由于其成像机理的复杂性以及对成像环境的高要求使图像的分割变得更为困难。文章将模糊聚类应用于数字显微全息图像的分割,实验证明这种方法简便而有效。     

基于无透镜全息显微技术的微流控芯片细胞计数方法研究

目的 解决细胞计数领域即时检测发展需求与传统显微镜和流式细胞仪不便于携带的矛盾。方法 结合同轴无透镜全息显微与微流控技术,设计一种只有芯片大小的细胞计数装置。该装置利用S型微通道和脉冲进样方式,解决了全息拍摄中曝光时间与样品高速流动的矛盾。利用角谱理论得到衍射传递函数,根据图像传感器采集的原始全息图像重建物面清晰的显微图像。使用阈值分割算法得到细胞的数量和大小信息。结果 用直径为7μm和15μm微球代替细胞进行实验验证,本方法的分类及计数结果相对误差不超过5.7%。每帧图像的处理时间为5 s,可以检测大约500个细胞。结论 本系统能够为直径7μm以上的细胞进行计数检测,为即时细胞检测提供了一种新的解决方法。     

显微鬼成像系统的分辨率研究

传统光学显微镜的分辨率受到波长和物镜数值孔径的限制,难以再有很大的提高.近年来,逐渐发展成熟的鬼成像技术为进一步提高显微成像系统的分辨率带来了新的方法,它通过对探测光路和参考光路信号的关联运算来重建目标物体.本文分析了双臂式显微鬼成像系统各面上的二维光场分布,给出了系统的二阶关联函数并推导出了具体的分辨率公式.通过理论分析和仿真实验,发现系统相比普通光学显微镜能够显著地提高成像的分辨率,并且分辨率随参考臂透镜数值孔径的增大而增大.系统可用于提高光学显微镜或数值孔径受限的光学系统的分辨率.     

三维全息影像成像原理和产品探析

本文首先介绍了传统三维全息影像技术和数字三维全息影像技术的产生和变革,分析了数字全息影像的优点,简单介绍了传统全息影像和数字全息影像的成像原理,然后研究了目前市场上的主流全息影像产品,最后对三维全息影像产品的走势进行了讨论和分析。     

球面波参考光数字全息光盘的容量

为优化球面波参考光路的各种参数,推导了球面波数字全息光盘存储容量与光路参数之间的关系,计算了球面波参考光各种参数对数字全息光盘容量的影响．     

扩大数字全息视场的方法研究

目的 扩大数字全息的视场,提高数字全息的实用性.方法 提出并从理论上研究了扩大数字全息视场的两种方法--预成像法和图像拼接法,分析了两种方法各自的优点和局限性,提出将预成像法与图像拼接法相结合扩大数字全息的视场.结果 将该方法应用于物体三维形貌的测量,获得了人嘴石膏模型的三维形貌.结论 将预成像法和图像拼接法相结合能够有效地扩大数字全息的视场.     

用计算全息法设计彩色显象管校正透镜

校正透镜用于彩色显象管制造时改变光线的轨迹,使之与电子束的轨迹一致,本文通过计算,求得传统的光学校正透镜的出射波面,利用干涉型计算全息实现波面变换,设计出计算全息校正透镜。     

共焦扫描激光显微镜

介绍一台我们设计,研制的共焦扫描激光显微镜,它由共焦显微镜光学系统、信号探测成像系统以及物扫描平台驱动装置组成。光学系统设计有两条光路,便于共焦调节,可采用反射,透射和偏振３种方式,也可进行荧光成像。     

用于生物医学的新型显微分光光度计MSP系统

介绍一种用于生物医学的显微镜和光学多道分析仪（OMA）组合成新型显微分光光度计（Microspectrophotometer,简称MSP）系统,在该系统中,安放在显微镜成像平面上的光纤不仅可将信号由显微镜传输到OMA进行光谱分析,可也将光线反向导入显微镜用于校准,该系统不仅容易的构造,简单易用,而且在不增加采集时间的情况下具有比常规MSP系统更高的光谱分辨力。文中还给出系统测量人肺组织的激光诱导内源性显微荧光光谱与图像的一项实验结果。     

基于4f系统的数字全息表面三维形貌恢复技术

提出一种用于表面三维形貌恢复的数字全息显微方法．通过记录经4f系统放大的物体实像的离轴菲涅尔数字全息图，由数字再现技术获得物体的放大像，由此计算出物体相位反差像，从而得到物体的微观形貌．实验结果表明当物体位于4f系统的前焦面时，可以消除相位信息中的附加相位因子，不需相位补偿即可获得准确的表面三维形貌信息．     

数字通信模型在体全息视频存储中应用研究

为了有效抑制噪声干扰,将数字通信模型引入到体全息视频存储方案设计中。并且,针对体全息存贮系统中复杂噪声特点,提出了新的数字信号处理方法,包括二维渐进循环移位交织器、调制．阵列码的编译码方法其相应的软判决度量方法等,旨在有效地抑制体全息系统中的噪声干扰。实验结果表明,研究达到了预期目的,真实视频数据的全息存储取得了成功。     

数码显微互动与遗传实验教学

在遗传学实验教学中,数码显微互动和多媒体技术将现代信息技术与实验教学相结合,发挥多媒体技术突破时空的限制,以形象的画面展示教学内容,实现师生互动,共享清晰的图像,消除了师生之间在显微图像上的沟通障碍,使教师能够高效率地对全体或个别学生给予指导或帮助,为学生思维的拓展提供了新的、更为广阔的空间。另外,计算机强大的图像处理和保存功能也会极大地激发学生实验兴趣,提高实际操作能力。     

体全息存储系统中新调制编码技术的研究进展

体全息存储系统的噪声特点决定了必然要引入纠错编码和调制编码技术。提出了一种具有新的编码结构的改进调制码：调制-阵列码;同时提出了与其相适应的软判决度量方法。在此基础之上综合调制码探测、软判决,阵列码纠错和Turbo码译码原理,形成了一种新的迭代译码算法。初步实验结果表明：在信道信噪比较低且有起伏,信道噪声参数不好统计的情况下,它能充分利用输入信号所包含的信息,获得较好的解码结果。     

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。     

便携式细胞趋化迁移分析系统的研制与应用

为解决细胞趋化性研究需要使用较为昂贵的显微镜进行图像的连续定时采集、分析细胞趋化性需要用ImageJ软件来手动追踪细胞运动路径的问题,设计了一套基于通用串行接口(universal serial bus,USB)显微镜的便携式细胞趋化迁移分析系统.该系统硬件由计算机、USB显微镜、微流体芯片、温控单元、显微镜支架等组成.它通过图像采集、图像处理和各种分析算法来研究细胞趋化性.实验时,首先利用USB显微镜在15 min内以10 s的间隔时间采集90幅细胞图像;然后使用基于美国国家仪器公司(National Intruments,NI)的IMAQ Vision软件包开发的集成软件完成图像处理;结果分析时,一方面可通过将第一幅和最后一幅细胞图像的宽度像素均分为10份,采用细胞分区计数和数字得分方法对细胞趋化性进行初步分析;另一方面,还可通过识别细胞的中心坐标并结合最小距离法追踪细胞运动追迹,进而计算细胞的趋化性指数、总迁移距离、运动速度和梯度位移.通过实验验证了便携式细胞趋化迁移分析系统的性能.同时,运用该系统探究了不同葡萄糖浓度对中性粒细胞趋化性能的影响.结果表明:便携式细胞趋化迁移分析系统可以实现细胞迁移图像自动采集与数据分析,提高了细胞趋化性研究的集成度和可重复性.     

桥梁结构全息模态参数识别方法试验研究

针对传统桥梁结构健康监测中使用的接触式传感器存在数据离散性大、安装程序繁琐、难以反应桥梁结构整体状况等局限性,本文基于全息视觉传感器智能监测系统,识别结构全息几何形态在相应时空域上的振动信号,较为准确的获取结构全息图像数字化位移坐标信息,同时针对提取的振动位移进行频谱分析,获取桥梁结构的模态参数,实现对桥梁状况的基本识别。本文对一座缩尺模型桥进行试验验证,研究结果表明：全息视觉传感器智能监测系统测试结果与位移传感器测试结果吻合度较高,针对竖向荷载响应的功率谱,两种方法实测结果在低频范围内都能够较好地吻合,振型变化趋势基本一致。基于全息视觉传感器智能监测系统的桥梁形态监测真实、连续、敏感,较为准确地反映了结构在各工况下的位移变化和模态响应,后期将会进一步优化全息视觉传感器监测系统识别灵敏度,实现在各种工况激励下的高阶模态参数和结构损伤识别。     

发射天线固定的点频毫米波全息成像雷达系统

基于Fresnel衍射理论分别对固定发射天线的点频毫米波全息成像雷达系统和PNNL设计的移动收发天线的点频毫米波全息成像系统建立了数学模型,确定了目标反演成像质量与发射天线增益方向图、传输空间距离、散射目标形状和接收天线增益方向图之间的关系.同时基于Fourier光学角谱理论和快速傅里叶变换算法,采用Matlab程序编...