多角度全内反射荧光显微镜层析成像技术是实现轴向超分辨的主要技术之一,其关键算法是基于交替方向乘子算法对逆问题模型求解。为进一步提高交替方向乘子算法的迭代速度及收敛性,提出将一种基于松弛因子的改进型交替方向乘子算法应用于逆问题的求解中,其核心思想是对拉格朗日函数的分解迭代过程进行过松弛求解。基于该算法,搭建了多角度全内反射荧光显微镜成像系统,采集不同照明角度对应的不同穿透深度的图像堆栈,利用改进型算法重构细胞微管的深度信息,给出了系统的轴向分辨率,并与传统交替方向乘子算法进行了收敛速度的对比,给出了改进型算法达到最优收敛的松弛因子的取值范围,最后通过对线粒体样品进行长时程拍摄,重构了其三维信息,并观测了其融合和裂变的连续过程。实验结果表明,改进型交替方向乘子算法可以实现40 nm的轴向分辨率,并能在保证图像重构质量的同时,使迭代过程的收敛速度提升20%以上。

为实现在单次成像条件下获取图像的光谱偏振信息, 提出了一种基于强度调制的编码孔径测量方法。该方法采用消色差1/ 4波片、多级相位延迟器和检偏器组成的光谱偏振强度调制模块, 将入射光的Stokes参量各元素谱调制到不同的频率上, 利用编码孔径和色散棱镜组成的光谱成像系统对该调制光谱进行压缩编码, 并通过CCD进行探测。利用TwIST算法重构出经调制的光谱信息, 对各个频谱通道进行分离重构出Stokes元素谱。以单一像素点为例, 对入射光强度调制、光谱重构及Stokes参量的解调进行了数值模拟。结果表明: 该方法可实现对稀疏图像的光谱偏振信息的获取, 该过程仅需对图像进行一次测量, 因此具备高速获取能力。

激光窃听技术通常不直接照射被窃听目标,且由于玻璃散射的原因,利用现有的拦截式激光预警技术无法获取其窃听源方位等信息,针对该问题,提出利用CCD相机结合滤光片的方案对窗户进行凝视成像的反激光窃听预警系统,同时,构建了窃听激光源、被照射玻璃上的散射激光光斑以及反激光窃听系统之间的空间几何模型,结合边缘检测等图像特征提取算法以及最小二乘图像拟合算法对散射激光光斑轮廓进行拟合,推导出窃听激光光源来袭方位的数学模型。实验结果表明：所搭建的激光窃听预警系统不但可以检测到照射到玻璃上的窃听光斑,且可以有效地追溯到该激光束的方位角和俯仰角信息,定位精度≤4°,从而达到了对窃听源定位的目的,有助于推动现有激光预警技术的进一步发展,且在**安全等领域发挥积极作用。