红外与激光工程
2021, 50(10): 20210527
1 中国科学技术大学 生物医学工程学院，安徽合肥230026
2 中国科学院 苏州生物医学工程技术研究所 江苏省医学光学重点实验室， 江苏苏州15163
传统显微成像一般记录样本的强度信息，对于半透明或相位组织成像对比度较差。为实现相位组织非荧光标记成像，采用线扫描共聚焦全息成像方法，在线扫描共聚焦成像的基础上增加一路参考光，在共聚焦狭缝处形成离轴像面数字全息，通过控制样本的移动实现对样本的扫描，将获得的干涉线合成为二维全息图，通过频域滤波的方式获得振幅与相位分布，采用相邻剖面相似的特性校正环境振动引起的相位横纹，并且通过多区域扫描拼接实现大视场全息成像。对USAF1951分辨率板进行线扫描共聚焦全息成像，采用抖动校正算法，使本实验重建相位图中的抖动横纹降低了84.7%，获取3个子区域图，通过图像拼接达到1 160 μm×1 043 μm的成像视场，扫描更多的子区域可以获取更大的视场，并且对洋葱表皮细胞实现共聚焦相位成像。实验结果表明了该线扫描共聚焦全息成像方法可以实现对半透明样本的大视场相位成像，为相关仪器研制提供了指导与依据。
数字全息 光学显微成像 线扫描共聚焦 扫描拼接 大视场 digital holography optical microscopy line-scanning confocal scanning splicing large field of view
西安工业大学光电工程学院陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室, 陕西 西安 710021
为实现光学元件表面疵病的三维全场测量,提出了一种数字全息显微扫描成像的检测方法。该方法基于数字全息角谱数值重建算法,获得光学元件表面划痕的相位分布,通过扫描拼接实现划痕的全场测量;然后,在数字全息显微实验装置的基础上增加二维精密扫描部件,对于宽50 μm、深50 nm标准划痕,测得其宽度为49.2 μm、深度为48.9 nm,同时拼接获得该划痕的全场三维形貌。实验表明:该检测方法可实现大视场划痕缺陷的全场三维测试,其宽度和深度测量的相对误差分别为1.6%和2.2%。
全息 划痕检测 数字全息 扫描拼接 全场测试
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所中国科学院航空光学成像与测量重点实验室, 吉林 长春 130033
提出了凸轮驱动的线阵CCD像面动态扫描拼接方法以扩大遥感仪器的覆盖宽度, 并对系统负载非平衡特性及其多模控制算法进行了分析。讨论了现有拼接方法的优缺点, 进而引入凸轮驱动的动态扫描拼接方法。该方法采用电机和凸轮作执行机构, 电机做匀速旋转运动, 通过凸轮带动多个线阵CCD做往复直线运动, 实现动态扫描拼接。为了提高CCD成像质量, 从理论上对凸轮结构的特殊性、平台姿态角及相机方位角造成的系统负载非平衡特性进行了分析, 结果表明: 平台俯仰角对负载非平衡特性影响较小, 可以忽略; 当平台横滚角和相机位角之和非零时, 负载力矩在凸轮升程段和回程段表现出不同的特性。针对凸轮升程段和回程段采用相同控制器时凸轮转速在两阶段存在转速降的情况, 提出了变输入的多模控制方法, 并进行了相关实验。结果表明: 变输入的多模控制方法可有效消除凸轮转速在升程段和回程段存在的转速降, 且在从动件匀速段的凸轮稳速精度达到0.48%。该方法简单、方便, 易于工程实现。
CCD成像 动态扫描拼接 非平衡负载 变输入信号 多模控制 CCD imaging dynamic scanning assembly non-equilibrium load varying input signal multi-model control
圆柱坐标下的多视角(孔径)扫描拼接方法主要针对类似回转物体面形的拼接测量，用该方法在对非单一回转轴，或者近似回转轴位置远离坐标轴形式的一类物体面形的拼接测量时遇到了困难，把拼接方法推广到基于虚拟圆柱可以解决这一难题。为此提出了基于虚拟圆柱原理的曲面拼接方法，给出了如何估计虚拟圆柱的半径，以及轴心坐标的计算方法，推导了基于虚拟圆柱的坐标转换方程，通过计算机模拟验证了其精确性，并通过实验证明这种方法对解决三维复杂物体表面特别是多视角测量获得面形的拼接测量问题是十分有效的。
光学测量 三维测量 重叠扫描拼接 平均曲率 虚拟圆柱
从理论上提出了圆柱坐标下多孔径扫描拼接技术的迭代方法, 并通过计算机模拟验证了其收敛性及精确性, 证明这种算法对解决360°面形测量问题具有重要的意义。
多孔径扫描拼接技术 迭代法 360°面形测量
