首页  技术文章  散射介质成像方法介绍

散射介质成像方法介绍

发布时间:2020-07-23 13:35:46 浏览量:53


当激光照射到光学粗糙表面或者当激光穿过散射体或具有悬浮颗粒的空间时,由于光波相干叠加,形成的反射光场具有随机的空间光强分

布,称为激光散斑效应.散斑的产生就是因为散射介质的散射,所谓的散射就是光在传播时因受到传播介质中分子或原子的作用而改变

其光强的空间分布、偏振状态或频率的现象。散射介质成像的研究对人们的生活和社会的进步都有重要的意义。


目前比较流行的散射介质成像方法归结如下:

- 自适应光学技术

- 光学相干断层扫描技术

- 波前校正技术

- 计算鬼成像技术

- 时间反转技术

- 浑浊透镜成像技术

- 激光散斑扫描技术


1、自适应光学技术

   大气的抖动会使光波波前发生畸变,而自适应光学(Adaptive optics)正是通过对这些畸变进行校正提高系统的成像质量。由于大

气湍流以及温度变化都会导致空气中折射率的变化,正是这些变化导致了待观测物体发出或者反射的光波面发生扭曲,这样一来将会使

得传统的成像系统成像质量和图像分辨率下降。


   自适应光学技术可以在一定程度上对这些扭曲的波面进行校正,该技术通过对这些波面的实时测量、控制和校正,使得整个光学系统

可以自动的适应外界条件的变化,避免了波面扭曲对系统带来的干扰,整个系统可以始终保持良好的工作状态。


   上海昊量光电设备有限公司可提供各种类型的变形镜波前传感器及自适应光学系统。


2、光学相干断层扫描(OCT)技术

   光学相干断层扫描技术即OCT(Optical Coherence Tomography)技术,该技术是一种新型的无接触、无创的光学诊断技术。

   OCT技术的基本原理是:宽带光源发出低相干光,经过光纤耦合器将相干光一分为二。一束做为参考光,该光经参考臂直接照射在反

光镜上面反射;另一束光做为信号光,该光线经过样品臂照射到样品上反射。两束反射光在光纤耦合器处重新汇合,进行相干叠加。相

干叠加的光信号经过计算机的处理,我们就可以得到物体的断层图像。光学相干断层扫描(OCT)技术具有成像速度快、分辨率高、

无损伤等优点。


   上海昊量光电设备有限公司提供低成本,便携式,及中红外波段的光学断层相干成像系统(OCT)。

  

3、计算鬼成像技术

   鬼成像技术都是利用空间分离的经物体衍射后的光与自由传播的光进行强度关联成像。鬼成像技术的基本原理为:一束光经过物体衍

射后照射到没有空间分辨率的筒状探测器内,另一束参考光则不经过物体,进入高空间分辨率的ccd,作为参考光得到空间分布。当两束光

被收集以后,通过对这两束光的强度值进行一个关联计算就可以恢复出待测物体的信息。


   计算鬼成像技术相对于传统的鬼成像,引入了可以产生随机强度分布的DMD(数字微反射镜),从而不再需要参考光路,只需要用

一个单像素相机就可以完成测量。DMD或者振幅型LCOS为压缩感知的鬼成像(compressive ghost imaging)的核心器件。


4、时间反转技术

   时间反转技术(Time Reversal)是由声学领域发展而来的一种新型的成像技术。其基本原理为:用一台换能器将接收到的声音信号

转化为电信号,然后对这个电信号进行混频处理,可以得到一个时反信号,最后对该信号用换能器向外发射,实现原始信号的共轭,同

时在目标方位上完成空间聚焦。


   在2008年,国外的团队使用铌酸锂晶体(LiNbO3)进行了相关的实验。首先他们利用铌酸锂晶体(LiNbO3)将散射光场中的相位

分布记录下来,并以此重构出了共轭的参考光束,之后将光束反转以后通过散射介质,通过这样的方法实现对原始入射光线的追击,并

且重构出了原始光场,成功的获得了清晰图像。

 

5、波前校正技术

   纯相位的液晶空间光调制器(LC-SLM,Spatial Light Modulator)可以将入射的光波分成非常多的小区域,每个区域的相位可以单

独的调制。通过调制相位使得出射光在特定的点上发生干涉效应,最后使得控制点的光强值达到最大。这样就完成了对散射介质前面点

光源的成像。


   2012年,国外的课题组利用波前矫正技术成功的实现了清晰的散射介质成像。先将待测物体替换成点光源,利用空间光调制器对点

光源的波前进行校正,使散射光场能恢复点光源的像,获得所需要的波前校正相位阵列,接着换回待测物体。利用由于光学记忆效应,

得到了待测物体的清晰成像。


6、浑浊透镜成像技术

   光波通过散射介质后,原来的光波序列被打乱,但是大部分信息并没有丢失。光波经过散射介质的散射作用后高频信息可以被采集,

光波经过散射介质后系统的横向分辨率得到提高。原本成像于CCD靶面之外的物点也因散射介质的散射作用的被CCD采集。


   国外的团队使用激光在一块散射介质上进行逐点高精度角度扫描,同时配合一台高速干涉显微镜对所得的散射图像逐一保存,再用传

输矩阵表征各个角度的输入-输出响应,之后把物体散斑图与各个角度的传输矩阵进行对比,通过计物体散斑图和各个角度传输矩阵的

相关性恢复出了位于 25um 厚的 ZnO 金属板后的图像,从实验上对浑浊透镜成像计术进行了验证。

 

7、激光散斑扫描技术

   激光散斑扫描技术的原理是:在散射介质前面用激光器以θ角进行环状高精度扫描,同时逐一采集对应的散射图像,通过分析这些散

射图像之间的相关性,最终通过迭代算法恢复出待测物体的图像。


   上海昊量光电设备有限公司是目前国内知名光电产品专业代理商,也是近年来发展迅速的光电代理企业。除了拥有一批专业技术销售

工程师之外,还有拥有一支强大技术支持队伍。我们的技术支持团队可以为客户提供完整的设备安装,培训,硬件开发,软件开发,系

统集成等工作。不但为客户提供适合的产品,而且为客户提供完善的服务是我们始终秉承的理念!


   秉承诚信、高效、创新、共赢的核心价值观,昊量光电坚持以诚信为基石,凭借高效的运营机制和勇于创新的探索精神为我们的客户

与与合作伙伴不断创造价值,实现各方共赢!