应用物理系窦健泰博士在叠层成像研究方面取得进展

应用物理系叠层成像研究方面取得进展


近期,理学院应用物理系窦健泰老师提出了一种轴向多平面光场校正的快速收敛叠层成像方法(MAIC-PIE),该方法将在待测物后方放置分光棱镜进行轴向分光,并在每束光束不同的轴向位置处放置相同型号的CCD。当光场传输到CCD1时由采集的光强校正后再传输到CCD2,然后再一次由CCD2采集的光强校正,即可提高收敛速度。相关论文发表在光学TOP期刊Optics Express, 2020, 28(3), 3587-3597

如何提高收敛速度一直是叠层成像方法的重点研究问题。适用于提高叠层成像方法收敛速度的方法可分为三类:一类是通过增加光场校正的限制条件来提高收敛速度,一类是通过优化物函数结算方法即更新函数以及更新权重因子来提高收敛速度,最后一类是通过构建合理初始物函数和照明光场函数来提高收敛速度。

图1 系统结构图

为进一步提高收敛速度,研究团队将分光棱镜放置在物体和CCD之间用于轴向分离与物体作用后的衍射光束,在分离的轴向光束中分别放置相同型号的CCD,且每个CCD到分光棱镜的轴向距离不同。多个CCD同时工作可获得轴向多个平面处的光强图像,将采集到的多个轴向光强图像用于校正CCD平面处的光场。为防止迭代收敛于局部最优解,在校正CCD平面处光场时,引入松弛因子α0<α<1),使本次校正的光场与原光场按1-α: α的比例混合后形成新的光场,并将新的光场代入后续处理过程。轴向多平面光强限制方法在CCD平面处进行多次光场校正,可在最初几次迭代建立合理的照明光场和物函数,并将其代入后续迭代,即可得到精确的照明光场和物函数,进而提高收敛速度。

图2 实验结果

相关研究得到国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、江苏省高等学校自然科学研究面上项目的支持。

论文链接:https://www.osapublishing.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-28-3-3587