用于运动目标探测的多通道成象系统

本文提出了一种采用自聚焦(GRIN)透镜阵列对运动目标进行探测的多通道光学成象系统.与单孔径成象系统比较,多通道成象系统具有更宽的视场和更高的运动敏感度,使之更适合于对运动目标的捕获、跟踪以及对运动量的测定.本文根据复眼的视觉机制和自聚焦透镜的成象原理,对运动目标进行了成象与测定实验.此外,初步介绍了为提高图象分辨率而采用的并行多通道处理技术.     

热成象

汤姆逊管子电子公司(Boulogne Billancourt France)研制的TH9851 Pyricon热成象摄象管能够在很宽的温度梯度范围内敏感红外辐射,并具有良好的热分辨率和空间分辨率。Pyricon热成象摄象管在3～5μm和8～14μm波段工作。该公司声称TH9851A将能产生等效于250×250象素的分辨率,并且能够探测出0.2℃的温差。该摄象管的灵敏度为5.5μA/W。     

高时间分辨的二维空间成象技术研究

对惯性约束聚变靶丸芯部诊断的测量仪器要求具有10ps的时间分辨,为了满足此要求,采用多针孔线阵配X光条纹相机,由多个针孔的一维条纹图象的数据,利用图象处理技术重建出二维图象,由此获得一项高时间分辨的二维空间成象技术(MIXS).此技术利用现有的设备获得比X光分幅相机高得多的时间分辨的二维图象.利用此技术可获得研究激光聚变内爆过程所需的时空图象,并可以对压缩过程的对称性进行研究.     

惯性约束聚变靶三维成象数值研究

利用ＣＴ技术，采用乘代数重建法（ＭＡＲＴ），编制出三维图象重建程序（ＣＴ３Ｄ，通过五个方位对“星光Ⅱ”装置的ＩＣＦ靶进行Ｘ光针孔成象，对三维重问题进行数值研究，以便重建出靶等离了体的三维图象。     

成象空间自由度与调制传递函数

分辨率理论难以客观给出图象的空间自由度数．本文初步建立了调制传递函数与扁球波函数及其本征值的关系,试图为解决成象空间自由度用于一般成象系统的困难做些基础工作．     

热成象系统

Thomson管子电子技术公司(法国)的TH9851 Pyrion热成象摄象管对温度梯度的宽温标范围内的红外辐射敏感,并具有高的热和空间分辨率。Pyrion摄象管的工作波段为3～5μm和8～14μm。据该公司声称,TH9851A型摄象管可产生等效于250×250个象素的清晰度,并能探测0.2℃的温度差,其灵敏度为5.5μA/W。     

低对比度成象

在军事、工业、医疗等应用中,由于传感器所接收的图象可能仅有百分之一以下的对比度,因此,无论显示或观察都有很大的困难。为了提高图象质量,必须对图象信息进行实时处理。本文分析了低对比度成象技术中存在的问题,提出了增强图象和减小噪声的原理和方法,最后介绍用数字处理提高成象质量的方法。     

基于Hartley变换的磁共振成象

许多磁共振成象的应用场合需要利用正交双通道来采集一个具有时间和空间分辨力的对象序列。传统的基于Ｆｏｕｒｉｅｒ变换的成象方法，一方面，图象序列的重建时各帧图象是独立地进行重建的，因而图象序列的时间分辨力受到编码的限制；另一方面，来自两个通道之间的Ｆａｒｔｌｅｙ变换的磁共振成象技术。     

光电成象系统中的积分抽样效应

光电成象系统涉及空间和时间上的积分和抽样.本文从理论上研究了光电成象系统中的抽样的空间积分效应和前置光学滤波的影响.结果发现前置光学滤波可以等效为抽样象元的空间积分抽样效应.这一原理对设计光电成象系统具有指导意义.利用这一原理也可以改善光电成象系统获取图象的质量.     

网格高速摄影成象特性的研究

本文叙述了网格高速摄影的成象特性,用二维脉冲序列函数进行了分析.把网格器件用于光学系统中,获得了图象点阵列照片.目标和阵列象是对应的.测量了底片上的图象点阵列的密度分布,指出了分辨率和网格节距的关系.网格高速摄影与普通高速摄影相比是降低了图象分辨率而提高了图象对比亮度.在光学系统中使用网格器件的作用是把一个具有连续轮廓的外界目标分割成网格点阵象,通过点阵象作相对移动,在同一张底片上就可以得到许多与目标相对应的图象,网格高速摄影就是利用这种点阵运动原理来实现的.     

小孔阵列式太阳敏感器的光学系统设计

微型数字式太阳敏感器光学系统由APS CMOS图像传感器和基于MEMS工艺的小孔阵列式光线引入器组成。图像传感器的分辨率为1024×1024pixel,像素尺寸为10μm×10μm;光线引入器具有微小孔阵列结构,小孔为方形孔,30×30阵列,尺寸为60μm×60μm,间距为250μm。光线引入器采用了MEMS工艺的掩模板制备工艺。针对所设计的光学系统计算了曝光时间,并在此基础上进行了地面成像实验。实验结果表明,光学系统设计合理,保证了敏感器所具有的高精度和大视场。     

The beam-based calibration of an X-ray pinhole camera at SSRF

A pinhole camera for imaging X-ray synchrotron radiation from a dipole magnet is now in operation at the Shanghai Synchrotron Radiation Facility (SSRF) storage ring. The electron beam size is derived by unfolding the radiation image and the point spread function (PSF) with deconvolution techniques. The performance of the pinhole is determined by the accuracy of the PSF measurement. This article will focus on a beam-based calibration scheme to measure the PSF system by varying the beam images with different quadrupole settings and fitting them with the corresponding theoretical beam sizes. Applying this method at SSRF, the PSF value of the pinhole is revised from 37 to 44 μm. The deviation in beam size between the theoretical value and the measured value is minimized to 4% after calibration. This optimization allows us to observe the horizontal disturbance due to injection down to as small as 0.5 μm.     

微聚焦菲涅耳波带板聚焦特性研究

通过激光轰击Ti平面靶,用微聚焦菲涅尔波带板做成像器,测到了在放大倍数为66倍时X射线焦斑图像.利用Fresnel-Kirchhoff衍射积分公式数值模拟了微聚焦菲涅尔波带板的点扩展函数,模拟结果表明该微聚焦菲涅尔波带板在两倍焦距处强聚焦.改变物距和像距但保持透镜的物像距公式,也可得到类似的结果.模拟和实验表明微聚焦波带板可以应用于X射线点对点成像,实现激光等离子体X射线高空间分辨成像. 关键词： 菲涅尔波带板 Fresnel-Kirchhoff衍射 数值模拟 点扩展函数     

Wavelength division multiplexed confocal microscopy using supercontinuum

We investigate both theoretically and experimentally wavelength division multiplexed confocal imaging by using white light supercontinuum. We show that with the optimized pinhole diameter an axial resolution of 0.75 μm and detection efficiency of 80% can be achieved. In addition, we applied the axial WDM confocal system to 3D surface measurement and the result agreed well with that measured by commercially available surface profilometer. The measured sensitivity of the system is 3.25 nm. Finally, we demonstrated lateral confocal imaging by using supercontinuum. An effective lateral scanning range of 130 μm was obtained.     

基于双螺旋点扩散函数工程的多焦点图像扫描显微

在传统共聚焦显微技术的基础上,图像扫描显微技术使用面阵探测器来代替单点探测器,结合虚拟数字针孔并利用像素重定位和解卷积图像重构算法将传统宽场显微镜的分辨率提高一倍,实现了高信噪比的超分辨共焦成像.但是,由于采用逐点扫描的方式,三维成像速度相对较慢,限制了其在活体样品成像中的应用.为了进一步提高图像扫描显微术的成像速度,本文提出了一种基于双螺旋点扩散函数工程的多焦点图像扫描显微成像方法和系统.在照明光路中,利用高速数字微镜器件产生周期分布的聚焦点阵对样品进行并行激发和快速二维扫描;在探测光路中,利用双螺旋相位片将激发点荧光信号的强度分布转换为双螺旋的形式;最终,利用后期数字重聚焦处理,从单次样品扫描数据中重构出多个样品层的超分辨宽场图像.在此基础上,利用搭建的系统分别对纤维状肌动蛋白和海拉细胞线粒体进行成像实验,证明了该方法的超分辨能力和快速三维成像能力.     

Three-dimensional subwavelength imaging by a photonic-crystal flat lens using negative refraction at microwave frequencies

We experimentally demonstrate subwavelength resolution imaging at microwave frequencies by a three-dimensional (3D) photonic-crystal flat lens using full 3D negative refraction. The photonic crystal was fabricated in a layer-by-layer process. A subwavelength pinhole source and a dipole detector were employed for the measurement. By point-by-point scanning, we obtained the image of the pinhole source shown in both amplitude and phase, which demonstrated the imaging mechanism and subwavelength feature size in all three dimensions. An image of two pinhole sources with subwavelength spacing showed two resolved spots, which further verified subwavelength resolution.     

X光能点、放大倍率及针孔尺寸对空间分辨的影响

X光针孔成像是惯性约束聚变(ICF)研究中重要的诊断方法,对其点扩散函数的计算可用于图像重建和系统空间分辨的判断。对菲涅耳衍射公式进行了化简,分析了X光能点、针孔尺寸及放大倍率对针孔点扩散函数的影响。实验在保证成像能获得足够高信噪比的条件下,通过模拟获得在最佳空间分辨时所要的针孔大小、放大倍率和X光能点等参数。在流体力学不稳定性的静态样品定标实验中,通过模拟获得了针孔的调制传递函数(MTF),结合实验测量的结果反推获得分幅相机本身的MTF值。同时采用测刀边函数的方法获得了分幅相机本身的刀边函数,进而得到相机在各空间频率下的MTF值。两种方法得到的分幅相机MTF值一致,验证了通过菲涅耳衍射模拟X光针孔成像的可行性。     

杆箍缩二极管X射线焦斑的成像法测量

 X射线源的焦斑尺寸是反映杆箍缩二极管射线源成像性能的重要参数。利用针孔成像法对MeV级脉冲X射线源的焦斑进行了2维图像测量。厚针孔采用直孔段加单锥体结构,直孔段孔径为0.2 mm。对于0.5 MeV的X射线,5倍成像倍率下调制传递函数值为0.5时空间分辨达到2.0 lp·mm^-1。图像采集系统由闪烁体、物镜和CCD相机组成,物镜的成像倍率约0.34。实验结果经过模糊校正后,得到了焦斑的图像和调制传递函数。根据调制传递函数值为0.5时对应的空间频率值,给出X射线源焦斑的尺寸。阳极杆直径为1.2 mm时,X射线源焦斑的高斯分布等效直径为0.86 mm。