1 长春理工大学物理学院,吉林 长春 130022
2 长春理工大学吉林省光谱探测科学与技术重点实验室,吉林 长春 130022
3 吉林求是光谱数据科技有限公司,吉林 长春 130000
目前的显微光谱成像系统的探测模块主要以推扫型光谱成像仪为主,无法进行动态微观样本的观测。基于超材料宽谱调制型光谱成像技术体制,使用该原理研制的快照式光谱相机作为探测模块,其与显微镜模块形成新型的快照式显微光谱成像系统。该系统可实时获取样本的光谱曲线与光谱图像信息。同时利用该系统获取不同藻类的吸收光谱曲线,进一步使用基于支持向量机的图像分割识别算法,对水中的动态藻类样本进行识别。共测试样本80个,预测结果准确率为100%,召回率为65.52%,为快照式光谱成像技术在显微领域的应用奠定基础。
显微镜 光谱成像 快照式 吸收光谱 目标识别 激光与光电子学进展
2024, 61(6): 0618023
1 苏州大学光电科学与工程学院教育部现代光学技术重点实验室,江苏 苏州 215006
2 苏州大学光电科学与工程学院江苏省先进光学制造技术重点实验室,江苏 苏州 215006
为提高光谱共焦位移传感器的检测效率和稳定性,设计一种性能参数可调的宽视场轴向色散镜头。基于快照式光谱共焦测量原理,提出一种轴向色散倍增的宽视场色散镜头设计方案。将色散镜头关于中间光阑前后对称放置,建立轴向色差和剩余像差评价函数,得到库克结构初始参数,实现对称的半组镜头。在前组不变的情况下,采用复杂化库克结构设计不同数值孔径的后组,替换后组可实现具有不同轴向色散距离、分辨率和视场的轴向色散镜头。为了测试轴向色散镜头的性能,搭配成像光谱仪分光模块、针孔阵列板和白光LED,组成快照式光谱共焦测量实验装置,验证了研制的可调两种性能参数的轴向色散镜头具有良好性能。所提轴向色散镜头设计方案可用于构建快照式光谱共焦测量系统并实现高精度和高效率的3D形貌测量。
光学设计 光谱共焦 快照式 宽视场轴向色散 光学学报
2023, 43(20): 2022001
李明涛 1,2,3张玉亮 1,2,3袁月 1,2,3吴煊 1,2,3[ ... ]朱鹏 1,2,3
1 中国科学院 高能物理研究所,北京 100049
2 散裂中子源科学中心,广东 东莞 523803
3 中国科学院大学,北京 100049
中国散裂中子源加速器上有几百套电源和高频设备。每次开关机过程都要通过操作二十多个控制界面来完成这几百台设备的开关机流程,过程繁琐,耗时较多,容易出错且很难发现。为了简化开关机流程和避免人为错误发生,开发了一套一键开关机程序。该程序将分散于二十多个界面的所有硬件设备开关机操作集成到一个界面中,同时将每个硬件开关机流程抽象为单独线程,界面上一键操作,使用多线程并发完成所有设备的开关机操作。该程序实现了运行模式状态的一键存储和恢复,能够一键完成整个加速器的开关机流程,将原来耗时40 min的开关机流程压缩到约2 min完成,提升了操作效率,很好地满足了中国散裂中子源加速器运行需求。该程序具有一定的通用性,可以在其它装置推广应用。
CSNS 控制系统 实验物理与工业控制系统 一键开关机 模式存储和恢复 Chinese Spallation Neutron Source (CSNS) control system EPICS one-key operation snapshot save and restore 强激光与粒子束
2023, 35(8): 084001
西安工业大学 光电工程学院, 陕西 西安 710021
针对快照式多光谱系统存在体积大、光路复杂的问题,从孔径分割多光谱成像系统模型出发,设计出由复合前置光学元件、阵列孔径光阑、微透镜阵列、阵列滤光片和图像传感器组成的紧凑式多光谱成像系统,总体尺寸优于12.4×8×8(mm)3。利用阵列孔径光阑克服了垂轴色差大、视场小和光能利用率低的问题。系统在480~650nm波长范围内视场角20°、F/#0.4、焦距2.5mm、总长12.4mm、单通道MTF在153lp/mm大于0.35、畸变小于0.23%。与现有技术对比,该系统兼顾了像素分辨率、光谱分辨率和时间分辨率,实现了单通道500×400的像素分辨率和6.8nm的光谱分辨率。与计算重构成像系统相比,其直接成像的方式确保了系统的高时间分辨率;且具备小型化、轻量化和低成本的特点。
快照式 微透镜阵列 阵列滤光片 手机光谱仪 snapshot type Micro-lens array array filter MTF MTF mobile spectrometer
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所精密仪器与装备研发中心,吉林 长春 130033
2 中国科学院大学,北京 100049
多光谱重建技术在生物医学领域有着巨大的应用潜力。在传统的皮肤和口腔细菌评估中,目视检查仍然是最广泛使用的方法。这种方法依靠肉眼观察,主观性很强。即使是有经验的临床医生,对细菌感染的确定和评估也经常存在不确定性。为了提供客观和更准确的细菌评估,提出一种基于Wiener估计的荧光多光谱重建方法。该方法基于智能手机平台,用紫色光源激发,采集了皮肤和牙齿的自发荧光图像,使用Wiener估计算法将获取的自发荧光图像重建为具有31个波段(范围为400~700 nm)的多光谱数据立方体,提取并比较细菌产生的卟啉和内源性背景组织发射的光谱强度。基于提取的自发荧光光谱,应用加权减法来实现对皮肤表面细菌的高对比度和高信噪比识别。实验结果表明,所提方法不仅能够准确重建荧光多光谱图像,而且能够实现细菌的定位,应用加权减法后,对比度增强了12~46倍,信噪比提高了1.63~2倍。
光谱、荧光和发光 多光谱重建 快照式 智能手机 维纳估计 激光与光电子学进展
2023, 60(2): 0230002
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
快照式干涉成像光谱仪通过微透镜阵列多重成像与多级微反射镜相位调制的光场耦合,实现动态场景图像光谱的同时探测。多级微反射镜的基片加工精度及膜层表面应力会导致阶梯面产生弯曲形变,从而影响光谱与成像的质量。分析了多级微反射镜阶梯面弯曲形变的面形误差特性,建立了阶梯面形误差的光场传输模型。计算结果表明,不同的阶梯面形误差分布情况会引起各视场干涉像点阵列不同的强度改变,并导致复原光谱中出现不同的噪声分布特征。阶梯面形误差会在不同成像视场的复原光谱中引入相位误差,并对相干像点的强度分布进行调制。重建光谱误差随着两个多级微反射镜阶梯矢高绝对值的增加单调递增,通过该关系便可以由阶梯矢高实测值对系统性能进行评估,并为器件制作提供理论指导。
光谱学 成像光谱仪 快照 傅里叶变换
1 福州大学物理与信息工程学院, 福建 福州 350108
2 福州大学机械工程及自动化学院, 福建 福州 350108
光在透过散射介质后发生散射现象,在成像系统焦平面形成无序的随机散斑图像,因此人们无法直接观测到隐藏在散射介质后的目标的图像信息与光谱信息。利用基于光学记忆效应的散斑相关成像技术,可以实现透过散射介质的目标重建,但当前研究主要针对单波段照明条件下的图像信息恢复,而目标的光谱信息在成像过程中易丢失。提出采用快照式微滤光片阵列多光谱探测器进行多光谱散射成像的方案,通过实验得到宽谱氙灯光源照明条件下的穿透散射介质成像结果。提出了基于光学记忆效应的穿透散射介质目标多光谱信息重构方法,实现了对隐藏在散射介质之后的目标多光谱信息的探测成像。针对多光谱探测器所造成的成像质量差的问题,提出了利用自相关预处理方法提升穿透散射介质多光谱成像质量的方法。
成像系统 散斑相关成像 快照式多光谱探测器 光学记忆效应 散射介质