变孔径像面散斑平均光强标定随机表面的理论与实验

采用随机表面的高斯相关模型和统计光学原理,推导出弱散射体在4f系统中的像面上光强的表达式.在此基础上提出了均方偏差粗糙度和横向相关长度的标定方法,该方法用理论结果对实验测量的像面散斑平均光强随滤波孔半径的关系曲线进行拟合,同时测量出被测样品表面的两个统计量.实验上制作了高斯相关随机表面样品,对其表面参数进行了测量,与AFM所测结果符合得较好,这表明该方法具有较高的精度. 关键词： 弱散射体 像面散斑 平均光强     

高斯型弱散射屏产生的像面散斑场的分布特性研究

弱散射屏产生的远场散斑由一个中央亮斑和一个分布于亮斑周围而与正态散斑类似的散斑结构, 根据弱散射屏远场的散斑图样, 人们假设弱散射屏产生的像面散斑为均匀背景与正态散斑两者相干叠加的结果, 但这种假设与实际像面散斑存在歧异, 基于上述情况, 本文利用4f高通滤波光学成像系统, 研究了高斯型弱散射屏产生的像面散斑场的统计特性, 得出只有表面均方根粗糙度与入射光波的波长相差不多时上述假设才是可行的结论. 关键词： 弱散射屏 f光学成像系统')" href="#">4f光学成像系统 像面散斑     

弱散射屏的像面散斑自相关函数特性的实验研究

在对随机弱散射屏进行表面参数的原子力显微镜测量和建立了门积分取样平均的随机光强自相关函数测量系统的基础上,对弱散射屏在严格像面和离焦像面上产生的散斑自相关函数进行了测量。发现在严格像面上,散斑平均颗粒的大小随表面粗糙度增加而减小,且光强自相关函数次极大的相关间隔宽度随粗糙度增加而减小;而次极大的超伏随粗糙度的增大而增大;在离焦像面上,离焦量的增加使光强的自相关函数下降变得平滑,并使极小值点和次极大点变得不明显或者消失。     

高斯相关随机表面及其光散射散斑场的模拟产生和光强概率分析

提出了模拟产生高斯相关随机表面的方法,并模拟产生了这类表面在夫琅禾费面上产生的散斑场.以模拟产生的10000个随机表面作为表面样本系综,对具有不同粗糙度和横向相关长度的表面系综在夫琅禾费面上各点产生的散斑光强系综的概率密度分布进行了分析.发现：(1)散斑场的高斯和非高斯特性在空间上按一定的区域分布,并非整幅散斑图皆为高斯或非高斯散斑;(2)散射表面只包含少数散射颗粒时也可以形成高斯散斑. 关键词：     

像面散斑平均尺寸对激光散斑成像的影响

以激光散斑衬比分析为基础的激光散斑成像技术,是一种无需扫描的全场光学成像方法,在监测生理及病理状态下组织血流动态变化中的应用日益广泛.在实际应用中,像面散斑平均尺寸等多种因素影响散斑衬比值,使得该技术在反映血流变化的准确性方面受到影响.采用一种成像散斑计算机模拟方法研究了像面散斑平均尺寸对成像散斑统计特性的影响,分析了成像参数与像面散斑尺寸的定量关系,并通过物理模型实验对模拟结果进行了验证.研究结果确认了合理的像面散斑平均尺寸计算公式,证实了散斑衬比值随像面散斑平均尺寸增大而减小的现象,并为确定合理的成像参数提供了依据.     

经成像系统二次调制的动态散斑的空时相关性质

高斯光束经位于成像系统共轭面的两个散射体(其中一个是恒速运动)后,在距像面为菲涅尔区的观测面上形成了串级动态散斑场.理论分析和实验测量结果均表明,这种动态散斑的空-时相关函数与一次散射形成的动态散斑相比,对散射体的运动十分敏感,但其时间相关长度与速度的倒数仍然保持线性关系.     

激光光斑形状和尺寸对扫描显示中散斑对比度的影响

计算了圆形、矩形激光光斑对于激光扫描显示系统中散斑对比度的影响.对于圆形光斑,当光斑尺寸大于散射表面相关长度时,得到的散斑对比度随着光斑尺寸变小而下降;当光斑尺寸接近表面相关长度大小时,由于光斑中包含的散射颗粒变少,得到的是非高斯散斑,散斑的对比度反而会变大;随着激光斑进一步变小,由于镜面反射效果散斑的对比度会很快下降.对圆形光斑部分结果给出了实验验证.为了保证光斑中有足够的散射颗粒,只在一个方向压窄光斑,分别计算了平行于扫描方向和垂直于扫描方向压窄光斑得到的散斑对比度.平行于扫描方向压窄光斑,散斑的时间相关性会下降,平均效果变明显,散斑的对比度变小;垂直于扫描方向压窄,散斑对比度变化不大.     

一种实用成像系统像面动态散斑的空-时相关函数

本文根据傅里叶光学和统计理论,推导了一种实用的成像光学系统像面动态散斑的振幅及强度的空-时相关函数表达式,并提出利用相干场混合法提取空-时强度相关的信息.     

基于运动胶质溶液的激光投影散斑抑制研究

激光散斑会严重影响图像的质量,降低图像的对比度和分辨率,为了抑制激光投影散斑,基于人眼视觉暂留特性和漫散射体散斑抑制原理,搭建了一套基于运动循环胶质溶液的散斑抑制装置,该装置体积小,并能有效抑制散斑,实现散斑对比度低于人眼观测阈值5%的抑制效果,光的透过率可达65%以上,同时该装置比起振动扩散器,在降低噪声及价格上具有明显的优势,具有一定的实用推广价值。     

Near-field speckles produced by random self-affine surfaces and their contrast transitions

By use of a numerical calculation based on Green's integral equation, we study the near-field speckles produced by the random self-affine fractal surfaces of a dielectric medium. The speckle intensities evolve considerably in the near-field region, and the local fluctuations in them disappear before they have traversed the distance of a wavelength. The transition of the speckle contrast either on the surface or in the near field and in the neighborhood non-near-field regions depends on lateral correlation length xi and roughness exponent alpha of the random surfaces.     

转换屏背底散射对图像对比度的影响研究

分析了高能X光照相中转换屏的背底散射（对可见光的散射）对图像对比度的影响,建立了相应散射影响的计算模型;同时还通过计算模拟给出了相应的结果,理论和实验研究表明对转换屏背底的处理是极为重要的。     

Time-gated optical imaging through turbid media using stimulated Raman scattering: Studies on image contrast

In this paper, we report the development of experimental set-up for time-gated optical imaging through turbid media using stimulated Raman scattering. Our studies on the contrast of time-gated images show that for a given optical thickness, the image contrast is better for sample with lower scattering coefficient and higher physical thickness, and that the contrast improves with decreasing value of anisotropy parameters of the scatterers. These results are consistent with time-resolved Monte Carlo simulations.     

Statistical property of dynamic speckles produced by a rotating cylinder object

高斯光束照射以固定角速度旋转的粗糙圆柱体表面,反射空间形成随着被测表面运动变化的动态散斑.研究了照射面积大于圆柱曲面条件下在远场衍射区形成的动态散斑统计特性,得到了不同入射条件及不同圆柱时动态散斑强度起伏空间-时间归一化相关函数.结果表明:随着圆柱半径、旋转速度以及照射光斑有效面积的增大,动态散斑强度起伏相关性快速减小;当圆柱旋转速度恒定,动态散斑光强起伏相关函数的峰值随着探测点之间距离的增大而减小,但峰值的位置随之而增大;在近似点照射情况下随着圆柱半径的增大空间相关长度基本不变,而相关时间性明显增大.     

旋转圆柱目标的动态散斑统计特性(英)

高斯光束照射以固定角速度旋转的粗糙圆柱体表面,反射空间形成随着被测表面运动变化的动态散斑。研究了照射面积大于圆柱曲面条件下在远场衍射区形成的动态散斑统计特性,得到了不同入射条件及不同圆柱时动态散斑强度起伏空间-时间归一化相关函数。结果表明：随着圆柱半径、旋转速度以及照射光斑有效面积的增大,动态散斑强度起伏相关性快速减小;当圆柱旋转速度恒定,动态散斑光强起伏相关函数的峰值随着探测点之间距离的增大而减小,但峰值的位置随之而增大;在近似点照射情况下随着圆柱半径的增大空间相关长度基本不变,而相关时间性明显增大。     

Comparison of laser Doppler and laser speckle contrast imaging using a concurrent processing system

Full field laser Doppler imaging (LDI) and single exposure laser speckle contrast imaging (LSCI) are directly compared using a novel instrument which can concurrently image blood flow using both LDI and LSCI signal processing. Incorporating a commercial CMOS camera chip and a field programmable gate array (FPGA) the flow images of LDI and the contrast maps of LSCI are simultaneously processed by utilizing the same detected optical signals. The comparison was carried out by imaging a rotating diffuser. LDI has a linear response to the velocity. In contrast, LSCI is exposure time dependent and does not provide a linear response in the presence of static speckle. It is also demonstrated that the relationship between LDI and LSCI can be related through a power law which depends on the exposure time of LSCI.     

The autocorrelation of speckles in deep Fresnel diffraction region and characterizations of random self-affine fractal surfaces

This paper studies the correlation properties of the speckles in the deep Fresnel diffraction region produced by the scattering of rough self-affine fractal surfaces. The autocorrelation function of the speckle intensities is formulated by the combination of the light scattering theory of Kirchhoff approximation and the principles of speckle statistics. We propose a method for extracting the three surface parameters, i.e. the roughness w, the lateral correlation length ξ and the roughness exponent α, from the autocorrelation functions of speckles. This method is verified by simulating the speckle intensities and calculating the speckle autocorrelation function. We also find the phenomenon that for rough surfaces with α= 1, the structure of the speckles resembles that of the surface heights, which results from the effect of the peak and the valley parts of the surface, acting as micro-lenses converging and diverging the light waves.     

测量平板玻璃折射率实验中激光散斑削减方法的探究

本文描述了以激光为光源测量平板玻璃折射率实验中成像场产生散斑的现象,并获得了一种简单有效的散斑削减方法.理论上激光经过漫散体后产生微光束干涉场,利用统计学的规律,总结出了散斑元之间对比度的影响因素.实验中,选取动-静毛玻璃对作为削减器件,利用静止漫散体增加入射光的粗糙程度,通过缓慢旋转的运动漫散体,可将散斑对比度降为4%左右,使干涉条纹清晰可见.