首页> 中文学位 >光学超衍射极限成像中随机介质传输矩阵获取方法研究
【6h】

光学超衍射极限成像中随机介质传输矩阵获取方法研究

代理获取

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 超衍射极限显微成像技术的研究现状

1.3 利用随机散射介质实现超衍射极限聚焦

1.3.1 散射现象概述与随机散射介质的定义

1.3.2 声波散射与时间反演

1.3.3 光波时间反演——反馈控制调节聚焦

1.3.4 光波时间反演——相位共轭

1.4 随机散射介质在超衍射极限成像中的应用

1.5 论文主要工作与组织结构安排

第二章 随机散射介质光波传播模型

2.1 随机散射介质与瑞利散射

2.2 介质中光波的传播模型

2.2.1 均匀介质中光波的传播

2.2.2 均匀散射介质中光波的传播

2.2.3 非均匀随机散射介质中光波的传播

2.2.4 随机散射介质光场相干传输

2.3 随机散射介质的光强传输函数

2.3.1 无限尺寸随机散射介质中的光强传输函数

2.3.2 有限尺寸随机散射介质中的光强传输函数

2.4 随机散射介质传播通道的离散化处理

2.4.1 空间域的通道离散化

2.4.2 空间频率域的通道离散化

2.5 随机散射介质的随机复矩阵模型

2.5 本章小结

第三章 随机散射介质光学传输矩阵测量方法与成像系统

3.1 光学传输矩阵测量方法研究现状

3.1.1 空域下的传输矩阵测量方法

3.1.2 空间频率域下的传输矩阵测量方法

3.2 基于全场相移干涉法的光场测量

3.3 哈达玛基向量输入下的传输矩阵测量方法

3.4 空域点光源模型下的传输矩阵测量及成像光学系统

3.5 空间频率域倏逝波传输矩阵的测量与空间反演成像系统

3.6 本章小结

第四章 空域点光源集合模型下的随机散射介质仿真实验

4.1 随机散射介质空域传输矩阵测量仿真实验

4.1.1 基于随机圆高斯分布的传输矩阵构造

4.1.2 空域点光源模型下的传输矩阵测量仿真

4.2 相位共轭法聚焦与成像仿真

4.2.1 时间反演法与相位共轭法

4.2.2 相位共轭法聚焦和成像仿真

4.2.3 与反馈控制调节聚焦方法的比较

4.3 噪声的处理与改进的重建算子

4.3.1 噪声引入方式分析

4.2.2 一般重建算子构造方法的聚焦和成像效果探讨

4.3.3 Tikhonov正则化均方优化算子

4.3.4 均方优化算子的另一种形式

4.4 利用均方优化算子重建图像

4.4.1 噪声方差水平的估计

4.4.2 使用均方优化算子W进行聚焦和成像的效果

4.5 弹道光存在下的图像重建方法

4.6 随机散射介质超分辨率成像效果对比

4.7 本章小结

第五章 总结与展望

致谢

参考文献

附录

附录A 在读期间参与的科研项目

附录B 在读期间所获的研究成果

展开▼

摘要

本文目的是为利用随机散射介质进行超衍射极限成像的方法测量其传输矩阵,因此首先在国内外现有研究基础上对随机介质在超衍射极限成像、聚焦领域的应用,和其加入到光学系统中所带来的优势进行了介绍。同时通过对光波在随机介质内传播特性的分析,介绍了其空域和空频域格林函数的形式,引出了随机复矩阵模型描述下的随机介质传输矩阵。其次,在已有空域传输矩阵测量方法的基础上,结合全场相移干涉方法和哈达玛光学多通道测量技术,详细介绍了空域点光源模型下的传输矩阵的测量方法原理,进而给出了利用该传输矩阵用于实际物体成像的双光臂测量光学成像系统结构;进一步地,在空间频率域下提出了倏逝波传输矩阵的测量和空间反演超分辨率成像光学系统。针对所设计的空域点光源传输矩阵测量方法,开展测量仿真实验,测得了基于随机矩阵理论构造的随机散射介质的光学传输矩阵,并利用该传输矩阵分别构造相位共轭算子、直接求逆算子和均方优化算子,开展利用随机介质进行聚焦和成像的仿真实验,比较了相位共轭算子、直接求逆算子和均方优化算子在噪声影响下的成像效果,对仿真结果进行了分析,得出关于不同噪声水平下、不同聚焦和成像目标应该采用不同的重建算子和噪声估计的观点,最后对比了随机散射介质超衍射极限光学系统的成像结果与原有光学系统的成像结果。利用以上基于矩阵的成像仿真方法进行随机散射介质特性和聚焦、成像能力的研究可以大大降低仿真实验的难度,减少仿真实验的计算量。至此,本文完成了空域点光源传输矩阵生成、测量及成像光学系统设计的有效性和随机散射介质光学系统超分辨率本领的论证。
  本文在最后对所做的工作作了大致总结,并给出了后续的研究方向。

著录项

相似文献

  • 中文文献
  • 外文文献
  • 专利
代理获取

客服邮箱:kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备:11010802029741号 ICP备案号:京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有
  • 客服微信

  • 服务号