Author Affiliations
Abstract
1 Department of Pain Management, The First Affiliated Hospital, Jinan University, Guang Zhou, Guangdong 510630, P. R. China
2 Department of Pain Management, The First People’s Hospital of Foshan, Foshan City, Guangdong 528000, P. R. China
Temporary spinal cord stimulation (tSCS) can effectively reduce the pain and severity of postherpetic neuralgia (PHN). However, there are no effective and objective methods for predicting the effects of tSCS on PHN. Laser speckle contrast imaging (LSCI) is frequently used in neurology to evaluate the effectiveness of treatment. To assess the accuracy of LSCI in predicting the impact of tSCS on PHN, 14 adult patients receiving tSCS treatments for spinal nerve-innervated (C6-T2) PHN participated in this observational study. Visual analog scale (VAS) assessments and LSCI blood flow images of the fingers were recorded after the tSCS procedure. The results showed that the VAS scores of all patients decreased significantly. Moreover, the blood flow index (BFI) values were significantly higher than they were before the procedure. Increased blood flow and pain alleviation were positively correlated. The findings indicated that spinal nerve PHN (C6-T2) was significantly reduced by tSCS. Pain alleviation by tSCS was positively correlated with increased blood flow in the hand. The effect of tSCS on PHN may thus be predicted using an independent and consistent indicator such as LSCI.
Laser speckle contrast imaging temporary spinal cord stimulation postherpetic neuralgia 
Journal of Innovative Optical Health Sciences
2024, 17(1): 2350014
作者单位
摘要
西安邮电大学 电子工程学院,西安 710072
针对水下湍流的复杂性和多变性对水下航行器性能和姿态控制产生的挑战,提出使用卷积神经网络来测量水下湍流的温差耗散率XT。首先,采用功率谱反演法和惠更斯-菲涅尔原理仿真生成了受水下湍流影响的散斑图像数据集。随后,利用卷积神经网络提取这些受湍流影响的散斑图像中的特征信息,并对温差耗散率XT进行估计。最后,通过现场实验数据集验证了所提出方法的可行性。实验结果表明,所提出的神经网络在实地实验数据集和模拟仿真数据集上表现出相似的分类精度和损失曲线,其测量准确率分别为98.8%和99.2%。这一研究为水下环境监测和资源勘探领域提供了重要的参考,对于光学图像处理和湍流研究等相关领域具有实际意义。
图像处理 激光散斑 神经网络 水下湍流 温差耗散率 Image processing Laser speckle Neural network Underwater turbulence Temperature difference dissipation rate 
光子学报
2024, 53(1): 0111004
Author Affiliations
Abstract
1 School of Biomedical Science, Huaqiao University, Quanzhou 362021, China
2 College of Engineering, Huaqiao University, Quanzhou 362021, China
We propose a laser speckle contrast imaging method based on uniting spatiotemporal Fourier transform. First, the raw speckle images are entirely transformed to the spatiotemporal frequency domain with a three-dimensional (3D) fast Fourier transform. Second, the dynamic and static speckle components are extracted by applying 3D low-pass and high-pass filtering in the spatiotemporal frequency domain and inverse 3D Fourier transform. Third, we calculate the time-averaged modulation depth with the average of both components to map the two-dimensional blood flow distribution. The experiments demonstrate that the proposed method could effectively improve computational efficiency and imaging quality.
uniting spatiotemporal Fourier transform laser speckle contrast image fluctuation modulation 3D Fourier transform 
Chinese Optics Letters
2024, 22(1): 011701
作者单位
摘要
1 西安理工大学 自动化与信息工程学院,陕西 西安 710048
2 西安市无线光通信与网络研究重点实验室,陕西 西安 710048
3 陕西科技大学 电子信息与人工智能学院,陕西 西安 710021
4 西安工业大学 光电工程学院,陕西 西安 710021
散斑法是表面粗糙度测量领域的研究热点之一,该方法可以通过建立散斑图像特征参数与表面粗糙度评定参数之间的关系,实现对工件表面粗糙度的高效和无损测量。然而,该方法在特征参数选取阶段缺乏统一的标准,工件的机加工方法也会对特征参数和表面粗糙度评定参数之间的关系产生影响。这可能导致选取的特征参数仅适用于某种加工工艺下的表面粗糙度测量,并且特征参数之间还可能存在冗余问题。针对以上问题,文中从采集的激光散斑图像中提取了多个特征参数,引入斯皮尔曼相关系数,制定简约规则对提取的特征参数进行预筛选,提出了改进的序列后向选择算法以剔除冗余特征。实验结果表明:文中提出的方法筛选出了一组与不同加工工艺的表面粗糙度均强相关的特征,并解决了特征冗余问题,利用这组特征建立的表面粗糙度测量模型能100%识别试件的加工类型,并实现对其表面粗糙度较高精度的测量,改进的序列后向选择算法将平磨、卧铣、立铣和研磨试件表面粗糙度测量模型的平均绝对百分比误差分别降低了1.22%、0.62%、4.99%和1.61%,解决特征冗余问题的同时建立的模型性能更优。
表面粗糙度测量 激光散斑图像 特征选择 支持向量机 斯皮尔曼相关系数 surface roughness measurement laser speckle image feature selection support vector machine Spearman's correlation coefficient 
红外与激光工程
2023, 52(12): 20230348
Author Affiliations
Abstract
School of Biomedical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, 800 Dongchuan Rd., Shanghai 200240, P. R. China
Laser speckle contrast imaging (LSCI) is a powerful tool for monitoring blood flow changes in tissue or vessels in vivo, but its applications are limited by shallow penetration depth under reflective imaging configuration. The traditional LSCI setup has been used in transmissive imaging for depth extension up to 2lt3lt (lt is the transport mean free path), but the blood flow estimation is biased due to the depth uncertainty in large depth of field (DOF) images. In this study, we propose a transmissive multifocal LSCI for depth-resolved blood flow in thick tissue, further extending the transmissive LSCI for tissue thickness up to 12lt. The limited-DOF imaging system is applied to the multifocal acquisition, and the depth of the vessel is estimated using a robust visibility parameter Vr in the coherent domain. The accuracy and linearity of depth estimation are tested by Monte Carlo simulations. Based on the proposed method, the model of contrast analysis resolving the depth information is established and verified in a phantom experiment. We demonstrated its effectiveness in acquiring depth-resolved vessel structures and flow dynamics in in vivo imaging of chick embryos.
Transmissive imaging multifocal imaging depth laser speckle contrast model 
Journal of Innovative Optical Health Sciences
2023, 16(5): 2350005
作者单位
摘要
1 安徽大学 物质科学与信息技术研究院, 合肥 230601
2 中国科学技术大学 近代力学系, 合肥 230027
为了解决常规数字图像相关法应用于高温工况下热应变测量时, 人工制作的散斑受高热载荷冲击容易出现变色、熔化、脱落的问题, 采用激光散斑作为数字图像相关法特征纹理的方法, 计算温度变化前后散斑图像相关性来测量金属热应变, 进行了非真空环境下加热试件的实验, 以及在管式加热炉中分别对铝试件和钨试件进行人工散斑和激光散斑的真空加热实验对比, 取得了相应的散斑图像, 并计算出平均应变曲线数据。结果表明, 在非真空环境下, 由于热流扰动导致激光散斑图像抖动较大, 测量出的热应变曲线存在较大的干扰噪声; 铝从室温升至450 ℃和钨从室温升至800 ℃的热应变与人工散斑结果相对一致; 激光散斑数字图像相关法在类似聚变堆偏滤器高真空、高热流条件下, 可以有效地测出金属壁面的动态热应变。该研究为聚变堆偏滤器第一壁材料的损伤诊断提供了新思路。
测量与计量 热应变 激光散斑 数字图像相关法 人工散斑 measurement and metrology thermal strain laser speckle digital image correlation method artificial speckle 
激光技术
2023, 47(2): 171
作者单位
摘要
1 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津 300072
2 中国航空工业集团有限公司洛阳电光设备研究所光电控制技术重点实验室,河南 洛阳 471009
散斑结构光因只需投射一幅图像即可获取三维信息,成为近年来的研究热点。但利用散斑结构光进行三维信息获取时,存在散斑特征点匹配数量少、误匹配率高的问题,为此研究了散斑特征点提取与匹配算法。在分析散斑点区域灰度分布规律的基础上,提出一种基于灰度值比较的散斑特征点提取方法,通过比较窗口上相关像素灰度值进行粗提取,定义特征点响应函数消除冗余检测。匹配方面,建立散斑特征点描述子,提出一种基于描述子信息的多约束扩散匹配方法,首先通过多约束条件获得匹配度较高的种子点,生成种子点队列,其次利用队列中种子点的描述子信息,对描述子中未匹配的散斑特征点进行扩散匹配。实验结果表明,与其他方法相比,所提算法将匹配数量提高了35%以上,误匹配率降低到0.12%。
激光散斑 特征点描述子 散斑结构光 双目视觉 立体匹配 
激光与光电子学进展
2023, 60(6): 0611003
作者单位
摘要
1 新疆医科大学 公共卫生学院,乌鲁木齐 830011
2 新疆医科大学 医学工程技术学院,乌鲁木齐 830011
激光散斑对比成像(LSCI)是一种以宽视场方式监测血流速度的非扫描光学成像技术。LSCI技术具有高时间-空间分辨率、快速实时成像、非接触式、仪器结构简单、无需造影剂等优势。本文简要介绍了LSCI的基本原理,概述了反射式LSCI和透射式LSCI两种结构,综述了LSCI在皮肤血流、大脑皮层和视网膜血流等生物医学应用中的最新研究进展,并对其发展前景做了进一步展望,为血流监测提供理论依据和实践指导。
激光散斑对比成像 组织灌注 血流速度 血流监测 血流微循环 laser speckle contrast imaging tissue perfusion blood flow velocity blood flow monitoring blood microcirculation 
激光生物学报
2023, 32(1): 8
作者单位
摘要
1 浙江工业大学 理学院,浙江杭州30023
2 杭州谱育科技发展有限公司,浙江杭州31111
为了有效抑制激光散斑,真正实现激光显示和成像系统的大色域、高亮度和超优画质,提出了基于履带式运动柔性衍射光学器件(Diffractive Optical Elements, DOE)的散斑抑制方法,对柔性衍射光学器件的设计、制造、耐久性和散斑抑制效果进行了研究。首先设计了柔性衍射光学器件的光学结构,并描述了履带式运动柔性衍射光学器件形成动态二维衍射编码的机理;接下来介绍了柔性衍射光学器件的模板制备、热压成型、连接成环的工艺方法;之后搭建激光投影显示系统对所研制的聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride, PVC)和聚丙烯(Polypropylene, PP)两种材料的柔性衍射光学器件的散斑对比度和耐久性进行实验研究。实验结果表明,提出的基于履带式运动柔性衍射光学器件的激光散斑抑制方法,可将红绿蓝三色激光的散斑对比度降低到5%以下,同时系统具有小型化、低功耗的优点。在长达三十天的耐久性实验中,聚氯乙烯和聚丙烯两种材料的柔性衍射光学器件都没有明显形变和散斑抑制效果的衰减,且PP材料柔性DOE比PVC材料柔性DOE散斑抑制效果更明显、耐久性也更好。满足大色域、高亮度、超优画质的要求,并具有小型化、低功耗、高可靠的优点。
激光散斑抑制 衍射光学器件 耐久性 散斑对比度 聚丙烯 laser speckle suppression Diffractive Optical Elements (DOE) durability speckle contrast Polypropylene (PP) 
光学 精密工程
2023, 31(4): 459
作者单位
摘要
1 华侨大学生物医学学院,福建 泉州 362021
2 华侨大学工学院,福建 泉州 362021
激光散斑衬比血流成像(LSCI)是一种利用激光散斑强度的时空统计特性来实现活体组织血流监测的全场光学成像技术,在临床诊断和生命科学等研究领域具有重要的应用价值。本文在介绍LSCI基本原理的基础上,重点对高信噪比LSCI、高分辨率LSCI、高精度LSCI、大成像深度LSCI和新型LSCI系统等关键技术及其应用的研究进展进行综述。首先,综述了各向异性滤波、特征值分解和变换域滤波的高信噪比LSCI技术,并总结了以运动伪影校正、失焦模糊校正和非均匀光强校正为目标的高分辨率LSCI技术的研究现状;然后,以实现高精度LSCI为目标,从静态散射光校正、定量LSCI技术和新型散斑衬比成像算法等方面阐述了高精度LSCI技术的研究进展;最后,总结大成像深度LSCI技术的发展现状与进展,介绍新型LSCI系统及其应用的最新研究成果,并对LSCI技术未来的发展方向和应用功能拓展进行总结和展望。
医用光学 生物医学光学成像 激光散斑成像 血流成像 关键技术 应用进展 
中国激光
2023, 50(9): 0907106

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