基于光场调控的散射体后物体三维图像快速恢复研究
批准号:
11704421
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
24.0 万元
负责人:
梁浩文
依托单位:
学科分类:
光的传播、探测与成像
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
王嘉辉、王福娟、周延桂、徐晓青、庄辉昌、何杰勇
中文摘要
光散射是光通过不均匀介质时能流方向发散到任意角度的光传播现象。散射通常限制了成像的清晰度,而通过光场调控方法可有效恢复物体透过散射体后的二维信息,我们对光场振幅与位相调控实现散射体后图像恢复(Opt. Express 2013)、生物膜后重聚焦(Biomed. Opt. Express, 2015)和逆向解卷积实现散射体后成像 (Sci. Rep. 2016)等前期工作已解决了这一问题。但是,在空间侦测和医学光诊疗等应用上,物体的三维信息却依然难以得到恢复。究其原因,散斑的三维光场除了有强度信息外,还具有能流方向信息。为此,本项目将三维显示与成像技术引入到三维散射图像恢复研究中,利用光场摄像仪可记录光场能流方向的特点,一次性记录散射体后的三维点扩散函数与物体三维散斑,并利用逆向解卷积法,实现一种可快速恢复散射体后物体的三维图像的方法,为军事探测和生物医学光诊疗提供可靠的三维图像恢复技术。
英文摘要
Scattering is a general physical process where light is forced to deviate from a straight trajectory by one or more paths due to localized non-uniformities in the medium through which they pass. Scattering limits the resolution of imaging, while most of the bio-membranes are weakly scattering media. It must be significant for optical diagnostics to obtain 3-D images through bio-membranes without damaging it. Based on our researches on digital image recovering by self-correlation function (Opt. Express, 2013), optical refocusing through scattering layer (Biomed. Opt. Express, 2015), and deconvolution for imaging through scattering layer (Sci. Rep. 2016), we intend to use light field camera to manipulate the energy flux of the scattering light field in order to rapidly obtain the 3-D speckle and 3-D point spread function. Therefore, the 3-D images through scattering media can be obtained by means of 3-D deconvolution. This research is especially practical for non-invasive optical diagnostics.
光散射是光通过不均匀介质时能流方向发散到任意角度的光传播现象。基于光场调控技术,针对透过散射体的图像恢复物理特性及技术问题,对散射体的光学性质、图像恢复方法、三维再现方案以及基于光场调控的成像技术等问题开展了研究。在薄散射体三维图像快速恢复方面,已搭建好基于光场摄像采集器的散射体成像光路,获得具有三维信息的目标散斑图;研究了透过厚散射介质成像的多次叠加机理 ,揭示了多次叠加可用于恢复透过厚散射介质成像恢复的物理机理;开发出可再现三维信息的裸眼三维显示系统,实现三维图像的精确再现;研究了超构透镜的成像机制,研究出色差、像差及数值孔径等的限制平衡关系,提供了一种超构透镜应用化的可行研究方法,并设计出超大数值孔径超构透镜。本项目围绕项目目标从理论、实验及应用三方面做了相关研究,并得到对应的科学结果,满足项目结题要求。相关技术在生物医学、国防应用及三维数据采集方面有重要科学意义。
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Extended depth-resolved imaging through a thin scattering medium with PSF manipulation.
通过 PSF 操作通过薄散射介质扩展深度分辨成像
DOI:
10.1038/s41598-018-22966-7
发表时间:
2018-03-15
期刊:
Scientific reports
影响因子:
4.6
作者:
[Xie X, Zhuang H, He H, Xu X, Liang H, Liu Y, Zhou J]
通讯作者:
Zhou J
Ultrahigh Numerical Aperture Metalens at Visible Wavelengths
可见波长处的超高数值孔径超透镜
DOI:
10.1021/acs.nanolett.8b01570
发表时间:
2018-07-01
期刊:
NANO LETTERS
影响因子:
10.8
作者:
[Liang, Haowen, Lin, Qiaoling, Li, Juntao]
通讯作者:
Li, Juntao
Investigation on quantitative uniformity evaluation for directional backlight auto-stereoscopic displays
定向背光自动立体显示器均匀性定量评估研究
DOI:
10.1364/oe.26.009398
发表时间:
2018-04-16
期刊:
OPTICS EXPRESS
影响因子:
3.8
作者:
[He, Jieyong, Zhang, Quanquan, Liang, Haowen]
通讯作者:
Liang, Haowen
DOI:
10.1364/oe.27.00a372
发表时间:
2019-04-15
期刊:
OPTICS EXPRESS
影响因子:
3.8
作者:
[Liang, Haowen, Hsu, Hao-Chun, Wang, Jiahui]
通讯作者:
Wang, Jiahui
DOI:
10.1016/j.optcom.2018.01.013
发表时间:
2018-05
期刊:
Optics Communications
影响因子:
2.4
作者:
[Kunyang Li;Yangui Zhou;Di-fu Pan;Xueyan Ma;Hongqin Ma;Haowen Liang;Jianying Zhou]
通讯作者:
Kunyang Li;Yangui Zhou;Di-fu Pan;Xueyan Ma;Hongqin Ma;Haowen Liang;Jianying Zhou
共 14 条
基于超构透镜的大信息容量功能显微成像研究
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2025
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负责人:梁浩文
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依托单位:
面向纳米尺度紧聚焦的级联超构透镜设计与应用研究
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批准号:12074444
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项目类别:面上项目
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资助金额:63.0万元
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批准年份:2020
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负责人:梁浩文
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依托单位:
矢量光场集成超构透镜的设计制备与成像研究
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批准号:2020A151501424
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项目类别:省市级项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2020
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负责人:梁浩文
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依托单位:
国内基金
海外基金