人眼像差校正仪成像CCD随动控制的设计与实现

建立了一套基于LCOS人眼像差校正仪的成像CCD最佳像面随动控制系统,使以往困扰该系统的寻找成像CCD最佳像面的问题得到解决。该最佳像面自动调焦系统采用步进-计算-比较的方式,通过对相邻图像的模糊程度和一致性的对比,可以在很短时间内找到接近最佳理论值的像面位置。使用该自动调焦系统,医务人员可以更有效地发挥自适应系统在眼底视网膜观测领域的优势,获取比传统眼底镜更有价值的眼底细微图像,也可以进一步实现对多个小视场眼底视网膜图像进行拼接,实现对动态大视场区域的实时观测。     

小型化人眼像差校正仪光学系统设计

为了实现活体人眼视网膜的高分辨率成像,需要实时校正人眼的动态变化像差,尤其是高 阶像差.设计了一套基于液晶空间光调制器的小型化人眼像差实时校正光学系统.该光学系统分别采用夏克-哈特曼波前传感器和液晶空间光调制器来探测和校正波前畸变.探测光采用790nm近红外光,成像光采用570nm可见光.系统设计尽量少采用透镜,减小了系统的体积、光能损失和系统自身可能引入的像差.使用开环模式可以提高光能利用率和系统的稳定性,而双波长模式可以增大视场,实现不同波长的成像,而且可以实现瞬间强曝光成像.用ZEMAX软件对光学系统进行模拟分析,表明该系统可以达到衍射极限的水平,MTF=0.5@31 cycles/mm(对应视网膜上4μm),MTF=0.3@48 cycles/mm(对应视网膜上2.6μm).实验结果证明:该系统光能利用率高,杂光干扰小,方便灵活.     

人眼像差校正仪视网膜微血管图像拼接

针对液晶人眼像差校正仪拍摄的小视场视网膜血管图像的拼接算法进行了研究。通过对传统的Harris特征角点算法的改进,解决了该算法在低对比度、小视场视网膜血管图像处理中定位精度较差、需要三次高斯平滑而导致计算量相对较大以及对噪声比较敏感的缺点。然后将配准好的图像进行融合,实现了视网膜血管图像快速、准确的无缝拼接,扩大了视网膜的观测区域,为医务人员的诊治判断提供了更准确的信息。     

人眼像差校正线性二次高斯优化控制研究

为获得清晰的高分辨率人眼眼底视网膜图像,自适应光学系统中变形镜必须能够实时跟踪并补偿人眼中随时间变化的像差信息。对波前像差特别是动态像差的校正能力不仅取决于变形镜等硬件的性能,还与自适应光学系统中的控制算法密切相关。在不加大硬件复杂度的基础上,介绍了一种基于Kalman滤波的线性二次高斯(LQG)人眼像差校正最优控制模型。首先分析了自适应光学系统的离散性,证明在离散模式下研究自适应光学系统的可行性;然后建立了基于Kalman滤波的LQG优化控制模型,并给出基于LQG优化控制的像差校正控制算法;最后通过仿真实验验证了基于LQG优化控制的像差校正算法对动态人眼波前像差校正的可行性和有效性。     

拼接压缩光栅波像差理论研究

为了研究波像差对拼接的影响,采用模拟计算的方法对两对存在像差的子光栅的远场光斑特性参量进行了理论计算,在一定评价判据的基础上,得到了光栅的拼接精度。结果表明,当拼接子光栅的波像差为0.5的慧差时,其最大拼缝偏差约为0.42个光栅周期,最大角度偏差约为0.52rad,均比无像差时的拼接要求有所降低,这一结果对制作大口径拼接压缩光栅是有帮助的。     

大口径拼接压缩光栅波像差研究

为了研究大口径拼接压缩光栅的固定像差和随机像差对光学拼接的影响,采用数值模拟的方法,理论分析了参考光栅的衍射光斑特性。在有效判据的基础上,得到了光栅的拼接精度。结果表明,当拼接子光栅的波像差为1.0λ时,其最大拼缝偏差约为0.26个光栅周期,采取人工干预后,最大拼缝偏差增加到0.42个光栅周期。与此同时,最大角度偏差约为0.71μrad,两种特性参量均比无像差时的拼接要求大幅度降低。这一结果对高能量皮秒激光装置的改进有一定的积极意义。     

引入像点融合度修补的图像边缘化参差拼接实现

研究引入像点融合度修补的图像边缘化参差拼接实现方法;图像参差拼接技术是实现多幅图像无缝拼接的关键;传统的图像参差拼接实现时,采用基于边缘的普通特征拼接融合方法,无法做到无缝连接;提出一种基于像点融合度修补的图像边缘化参差拼接实现,首先对图像边缘化参差拼接进行模块划分,提取各个模块之间的像点融合度修补特征,然后将像点修补特征进行融合处理,最终实现整个图像边缘化参差拼接;最后采用实际的图像拼接进行测试实验,结果显示,采用基于像点融合度修补的图像边缘化参差拼接实现方法,图像拼接的效果大大提高,具有很好的工程应用价值.     

人眼像差的数学表示及主观式波前像差测量仪的设计与应用

本文详细介绍了一种新型主观式波前像差仪的工作原理,具体地阐述了主观式波前像差仪的光路控制系统、瞳孔自动跟踪系统以及计算机软件控制系统,并给出了像差仪的结构原理图以及程序控制流程图。同时介绍了主观式波前像差仪中用于定量描述波前像差的两种方法:Zernike多项式和波前像差图。主观式波前像差仪能精确地测量出人眼的低阶和高阶像差,其应用前景广阔。     

像差畸变及预校正映射

本文根据磁偏转场畸变的物理原因，分析构造畸变及校正的映射函授，并给出校正电路的运算公式及公式的精度分析。     

校正半导体激光束像散的波像差方法

利用波像差方法研究半导体激光束的传输变换特性,推导出用于校正半导体激光束像散的柱面透镜的正确设计公式。     

基于RAU-net的视网膜血管图像分割

在眼科疾病的诊断中,对视网膜血管进行分割是非常有效的一种方法。在方法使用中,经常会遇到由于视网膜血管背景对比度低及血管末梢细节复杂导致的血管分割难度较大的问题,通过在设计网络的过程中在基础U-net网络中引入残差学习,注意力机制等模块,并将两者巧妙地结合在一起,提出一种新型的基于U-net的RAU-net视网膜血管图像分割算法。首先,在网络的编码器阶段加入残差模块,解决了模型网络加深导致梯度爆炸以及梯度消失的问题。其次,在网络的解码器阶段引入注意力门（attention gate, AU）模块,用来抑制不必要的特征,从而使模型产生更高的精度。通过在DRIVE数据集上进行验证,该算法的准确率、灵敏度、特异性和F₁-score分别达到了0.7832,0.9815,0.9568和0.8192。分割效果相对于普通监督学习算法较为良好。     

病变视网膜图像血管网络的自动分割

现有的视网膜血管分割方法大多只针对正常的视网膜图像进行分割,不能实现对发生病变的视网膜图像的分割.为此,提出了一种新的病变视网膜图像血管网络分割方法.该方法首先采用向量场散度方法获得病变视网膜图像中大部分血管的中心线,然后计算出中心线上各像素点的方向信息并采用改进的定向局部对比度方法检测出中心线两侧的血管像素,最后对获得的血管段末端进行反向外推追踪,分割出最终的血管网络.通过对通用的STARE眼底图像库中所有病变视网膜图像的实验仿真,结果表明本文算法获得了0.9426的ROC曲线面积和0.9502的准确率,算法性能明显优于Hoover算法和Benson等提出的算法.此外,本文算法还克服了Benson算法的局限性,对不同类型的病变视网膜图像都具有较好的鲁棒性.     

光学系统基于质心的色差矫正

在成像光学系统的设计过程中必须对其垂轴色差进行校正.在一束特定成像光束所形成的弥散斑上,作色差计算的光斑中心不是主光线与像面的交点,而应该是弥散斑中所有光线交点的\     

Correction to “Hybrid Retinal Image Registration”

The purpose of this note is to make a correction to the blood vessel segmentation algorithm discussed in the above titled paper (ibid., vol 1, no. 1, pp. 129-142, Jan 06).     

基于微相机阵列成像系统的图像拼接研究

采用同心球镜及微相机阵列成像系统设计是解决传统光学中大视场与高分辨率之间相互制约关系的有效手段之一.介绍了一套同心球镜微相机阵列的成像系统,通过拼接微相机阵列采集的图像,实现大视场高分辨率成像.在获取整个图像的过程中,实现多幅子交叉重叠的图像拼接是微相机成像系统关键技术之一.针对亿级像素多幅子图像拼接算法复杂、运算量大的问题,分析了SURF、BRISK算法的优缺点,设计了一种SURF与BRISK相结合的图像拼接算法,在SURF基础上引入BRISK描述符,利用选取的像素点对生成二进制的描述符序列.经测试,该算法在保证成像质量的情况下,大幅减少了计算量,加快了计算速度,有一定的工程应用价值.     

CCD实时图像采集处理系统测量透镜像差

本文给出用CCD摄像机及DIP图像处理系统在双频光栅剪切光路中测量透镜像差的原理和实测结果。     

基于ASIFT的图像拼接技术在监控系统中的应用

提出了一种基于改进仿射-尺度不变特征转换(ASIFT)特征的监控图像拼接算法,ASIFT特征比传统的尺度不变特征变换(SIFT)算法具有完全的仿射不变性,在低重叠图像匹配上,ASIFT算法能够检测到更多准确的特征点,满足拼接要求。实验结果表明,该算法在视频监控系统中具有很强的实用性。