基于led照明的无透镜散射成像方法-研究

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1、万方数据AStudyonLenslessScatteringImagingBasedonLEDIlluminationAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinOpticalEngineeringByDaiWeijiaSupervisor:ShaoXiaopengProfessorDecember2015万方数据万方数据西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人

2、在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可

3、以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，结合学位论文研究成果完成的论文、发明专利等成果，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：万方数据万方数据摘要摘要光波在经过生物组织、白色涂料、烟雾等随机散射介质时发生的强散射，将严重影响到光学成像系统的分辨率和观测深度，导致传统光学成像系统无法透过此类介质对被观测目标实现清晰成像。因此，研究如何透过随机散射介质实现高分辨率成像，是光学成像研究领域亟待突破的一个重要问题，其在生物医学成像、公共安全和军事反恐等领域中都具有重要的物理意

4、义和应用价值。本文在介绍散斑相关理论的基础上，重点介绍了随机散射介质散斑相关成像机理以及实验方法。作为近年来才提出的一种新体制光学关联计算成像方法，其通过利用随机散射介质的强散射特性，结合光学记忆效应理论，构建光学成像理论模型；通过探测接收散斑场图像，借助相关计算和高效、高鲁棒性的图像重建算法实现高分辨率成像。该方法成像过程中不仅不再因受到随机散射介质的干扰而无法清晰成像，而且充分利用随机散射介质的特性实现高分辨率成像，并具有理论模型简单、无透镜、无像差、单帧实时成像等优点，实现了随机散射成像领域的又一次突破。在论证并实验验证过随机散射介质散斑相关成像理论的可行性后，我

5、们进一步提出了基于LED（LightEmittingDiode,LED）照明的无透镜散射成像方法，并对其在成像理论模型、实验系统以及重建算法等方面进行了详细的介绍以及相关的实验验证。相比较而言，LED照明下的无透镜散射成像方法，在理论模型上，由窄谱拓展到宽谱，使其成像所用光源的谱宽得到拓展，且实现小景深成像，使其成像具有一定的纵向深度；在实验系统上，由高性能单频激光器结合旋转毛玻璃制备的谱宽极窄的非相干光照明转换为LED照明，使其成像系统结构简单易于实现、成本低、易获得、实用性更高；在重建算法上，改进的通用近似信息传递算法（GeneralizedApproximateM

6、essagePassing,GAMP）弥补了基于交替投影（AlternatingProjection,AP）的迭代算法的缺陷，不再以精确选择支撑域为前提进行重建，而是采用估计目标图像稀疏度的方法作为先验信息进行重建，使得重建效率高、鲁棒性好。基于LED照明的无透镜散射成像方法的研究与实验验证，为进一步揭示宽谱光源照明下透过随机散射介质的成像机理奠定了基础，并拓宽了随机散射成像的应用领域。关键词：随机散射介质，光学记忆效应，随机散射成像，光源谱宽，重建算法I万方数据西安电子科技大学硕士学位论文II万方数据ABSTRACTABSTRACTTheincidentlightwi

7、llbescatteredawayduetotheinhomogeneityoftherefractiveindexinmanymaterials,suchasbiologicaltissueopaque,whitepaint,orfoggy,whichwillgreatlydegradetheimagingresolutionandreducetheimagingdepth,sothatwecannotobservetheexpectedtargetsthroughsuchmaterialswithconventionaloptical