散斑照明与全息技术实现穿透散射介质实时成像

"基于散斑照明和全息的穿透散射介质成像" 本文主要探讨了一种创新的成像技术，适用于穿透散射介质，如生物组织或不透明材料，其在生物医学成像和安全检查等领域具有重要的应用前景。传统穿透散射介质的成像方法往往面临实时性不足的问题，而新提出的成像方法则巧妙地结合了散斑照明、傅里叶全息成像和浴帘效应，以解决这一难题。 散斑照明是一种利用随机光斑的照明方式，可以产生复杂的光场分布，当这种光照射到散射介质后，散射光携带了物体信息。通过傅里叶全息成像技术，可以将这复杂的散射光转换为包含物体信息的全息图。傅里叶变换是关键步骤，它能够解析出隐藏在散射介质后的物体特征。这种方法的高效之处在于只需要对单幅原始散斑图像进行一次傅里叶变换运算，就能提取出隐藏物体的信息，大大简化了图像处理过程，从而实现快速实时成像。 浴帘效应，又称为透镜效应，是指在散射介质中，光线经过多次散射后，部分会沿着直进路径传播，形成相对清晰的图像。这种效应在这里被用来辅助提高成像质量，使得穿透散射介质后的物体图像更加清晰。 在理论分析和实验验证中，该方法展示出了非侵入性和实时成像的能力。实验结果成功地探测到了散射体后面的物体，并实现了实时成像。此外，文中还提供了计算物体尺寸的公式，这对于实际应用中对物体大小的精确测量至关重要。 这项工作不仅为对抗散射成像技术的实用化进程做出了贡献，也为未来进一步提升成像速度、分辨率和深度提供了新的思路。对于科研人员和工程师来说，理解和掌握这种技术有助于他们在生物医学成像、安全检查、无损检测等领域的研究和开发。 关键词：成像系统；穿透散射介质成像；散斑成像；数字全息 此研究得到了国家自然科学基金、天津市自然科学基金以及山西大学量子光学与光量子器件国家重点实验室开放课题的支持。其中，梁子作为硕士研究生参与了研究，导师武鹏飞教授是光学成像领域的专家。