1 季华实验室，广东 佛山 528200
2 南京理工大学电子工程与光电技术学院，江苏 南京 210094
3 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，江苏 苏州 215163
4 北京华夏光谷科光电技有限公司，北京 100088
偏振成像相比于普通成像包含更丰富的物体表面反射和散射信息。采用偏振成像的方法在不同光源照明下获得皮肤表面偏振度图像，研究同一波段光源激光和LED以及不同波段的激光和LED光源对偏振成像的影响，探索适合特殊病症的偏振成像照明光源的种类和波段。结果表明: 同一波段光源照明下，激光的偏振度图像信息熵和平均梯度都高于LED的偏振度图像；对于皮肤上红斑与黑斑的局部成像，绿光波段照明的图像细节表现力均优于红光波段光源照明时的图像, 为激光偏振成像提高皮肤状态诊断的准确性提供更多信息。
偏振成像 偏振度 激光 信息熵 平均梯度 polarization imaging polarization laser LED LED information entropy average gradient
1 南京理工大学 电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
2 季华实验室, 广东 佛山 528200
3 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所, 江苏 苏州 215163
4 北京华夏光谷科光电技有限公司, 北京 100088
偏振图像比传统图像包含更为丰富的来自物体表面及浅表信息, 因此可通过获取皮肤异常区与正常区的偏振信息进行皮肤状态的检测与评估。本项目搭建多波段激光照明式皮肤偏振成像系统, 开展了蓝绿红三波段偏振激光照明下的正常皮肤、色素沉积皮肤和炎症皮肤的激光偏振成像实验。主要结果: 1)488 nm蓝光和520 nm绿光激光照明下, 色素沉积区、炎症区和正常皮肤区的偏振度数据有明显差异; 2)660 nm红光激光照明下, 色素沉积区和正常皮肤区有明显差异, 但炎症区和正常皮肤区数据接近; 3)针对色素沉积区的三波长激光偏振图像信息比较相似。综合分析表明: 在绿激光照明下获得模拟皮肤的偏振图像与偏振度数据, 较容易区分正常皮肤与色素沉积及炎症皮肤区域之间的界面与差异; 色素沉积区域偏振图像更为相似, 表现为皮下同一深度信息; 炎症区域偏振图像差异性大, 为不同深度下皮肤的偏振信息。
激光照明 皮肤偏振成像 色素沉积 炎症 偏振度 Laser illumination skin polarization imaging pigment deposition inflammation degree of polarization
1 南京理工大学电子工程与光电技术学院,江苏 南京210094
2 季华实验室,广东 佛山 528200
3 中国科学院苏州生物医学工程研究所，江苏 苏州 215163
4 北京华夏光谷光电技术有限公司，北京 100088
5 深圳技术大学中德智能制造学院，先进传感器产业化中心，广东 深圳 518118
激光融脂（laser lipolysis）技术处于较为初步的阶段，目前研究缺少适用人体的参数信息。在激光融脂过程中，温度作为一个重要的量却难以进行实时监控。结合多路光栅光纤测温系统，通过一系列的试验，研究1 064 nm Nd：YAG连续激光在离体猪脂肪样本中的穿透能力、温度分布，以及功率密度、辐照时间等对脂肪温升的影响，设计并验证持续融脂的试验方案。研究结果表明，连续1 064 nm Nd：YAG激光的脂肪透射能力在2 mm以内；其光热效应产生的热量分布也集中在径向、轴向5 mm以内的组织中。另外，温度分布与照射脂肪激光的功率密度、照射时间有着密切的联系；照射温度达到35 ℃后，一定时间内将温度控制在安全范围内的参数为：功率密度27.08 W/cm2，照射时间16 s，自然冷却9 s；功率密度40.62 W/cm2，照射时间9 s，自然冷却9 s。
激光安全 连续激光 离体脂肪 温度监控 laser safety continuous laser in vitro fat temperature monitoring
南京理工大学电子工程与光电技术学院江苏省光谱成像与智能感知重点实验室, 江苏 南京 210094
提出了一种结合极线约束和散斑相关的实时三维测量方法。该方法基于标准的三步相移法，向正弦条纹图像中嵌入额外的随机数字散斑，并结合左右相机之间的极限约束来确定每个像素点相位的周期数，最终利用3幅条纹图像实现无歧义的相位展开。实测结果表明，相比于传统信息嵌入法和多相机约束法，本文方法能够大幅提高绝对相位的求解正确率；同时，为了提高算法的运行效率，采用图形处理器并行计算架构对算法进行了优化；该系统成功实现了26 frame/s单幅测量点数为94,163的实时动态三维测量。
测量 条纹投影 三维测量 极线约束 散斑相关 光学学报
2016, 36(10): 1012003
1 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210049
2 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所江苏省医用光学重点实验室, 江苏 苏州 215163
为了提高超分辨光学波动成像(SOFI)显微技术的实时性，提出了一种结合图像滤波的SOFI算法。对获取的多帧图像先进行滤波处理，再根据多帧图像中荧光粒子的时间自相关性进行SOFI算法处理，可快速得到高信噪比的超分辨图像。结果表明，对比不同滤波器，权衡去噪效果和图像分辨率，利用基于空间高斯滤波的SOFI算法可以在低信噪比的图像序列中快速得到信噪比较高的超分辨图像，计算速度提高2.3倍。
图像处理 超分辨 光学波动 滤波去噪 激光与光电子学进展
2016, 53(8): 081001
南京理工大学 电子工程与光电技术学院, 南京 210094
为了降低噪声对高光谱异常检测结果的影响以及提高异常检测率,提出了一种基于改进最小噪声分离(MNF)变换的新型高光谱异常检测算法.首先对传统的MNF变换进行改进,采用加权邻域均值法对噪声矩阵进行估计,对邻域内每一个像元给予一个特定的权值,提高背景像元在邻域矩阵中的比例,进而抑制噪声像元的比例,通过差值计算提取噪声信息,然后应用改进的MNF变换对高光谱图像进行降维去噪处理,最后,将获取的低维去噪图像利用异常检测算法进行检测,并用真实的AVIRIS数据进行了测试.结果表明,该算法有更好的降维去噪效果,提高了异常检测率.
光谱学 最小噪声分离 加权邻域均值法 异常检测 spectroscopy minimum noise fraction weighted neighborhood averaging method anomaly detection
南京理工大学 近程高速目标探测技术国防重点学科实验室, 江苏 南京 210094
分析了环境变化对红外焦平面阵列信号输出的影响, 提出了一种基于环境温度和目标温度的非均匀性校正算法.利用UL01011凝视型红外探测器进行信号采集, 根据最小二乘原理建立了焦平面探测单元的指数响应模型.最后, 利用该模型进行非均匀性校正.实验表明, 算法能在较宽的环境温度范围, 准确预测焦平面探测单元的响应, 有效提高了非均匀性校正的精度.
红外焦平面阵列 非均匀性校正 环境温度 最小二乘 infrared focal plane array(IRFPA) nonuniformity correction(NUC) environmental temperature least square
南京理工大学 电子工程与光电技术学院,南京 210094
光子计数探测是微弱光学辐射探测和超快速成像研究的关键技术。利用工作于盖革模式的雪崩光电二极管(APD)结合适当的驱动熄灭电路和NI-PCI 高速图像数据采集卡构成实验系统硬件框架,通过Labview 和VC++混合编程实现系统的数据采集处理程序和显示界面,设计建立了一套光子计数探测与成像实验装置,详细介绍了实施方案。该实验装置实现了光子计数脉冲信号的探测、处理与显示,为微弱光学辐射信号的探测与超快速成像研究提供了实验平台。
光子计数探测 光子成像 雪崩光电二极管 盖革模式 photon counting detection photon imaging avalanche photodiode (APD) Geiger mode
南京理工大学电子信息工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
建立了电子倍增CCD的载流子倍增寄存器的电荷倍增模型,分析了电子倍增CCD的结构特征和载流子倍增寄存器的工作原理及其电荷倍增特性。利用Z域分析方法得到载流子倍增寄存器的电荷倍增传递函数及其幅频响应。计算表明,提高载流子倍增寄存器的电荷倍增系数可以提高电子倍增CCD的幅频响应。同时,用增益起伏因子来分析载流子倍增寄存器的增益起伏特性,得到了电荷倍增率,寄存器级数与增益起伏因子的数值关系。在寄存器级数N=400条件下,当电荷倍增系数α≤0.15时,增益起伏因子随电荷倍增系数增大而增大;而当α≥0.15时,增益起伏因子随电荷倍增系数的增大而减小。通过典型的电子倍增CCD相机的实验验证了建立的模型。
电子倍增CCD 电荷倍增 Z域变换 增益起伏因子
1 中国兵器科学研究院,北京,100089
2 南京理工大学电子工程与光电技术学院,南京,210094
介绍了太赫兹成像、红外偏振成像和红外相位热成像等几种新型红外成像技术的机理与成像特点,综述了这些新型红外成像技术国内外研究状况及其优势与不足,展望了各种新型成像技术的发展前景及其可能应用领域.
红外成像 太赫兹成像 偏振成像 相位热成像
