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光声成像结合了光学成像的高对比度和超声成像的深层穿透力,是一种高效的非侵入式生物医学影像方法。由于减少光学散射的影响,光声成像提供了更清晰的生物组织成像。本文探讨了传统光声成像技术,包括光声断层成像、光声显微成像、光声内窥成像以及光声功能分子成像。进一步分析了4种新型光声成像技术,包括光声黏弹性成像、光声引导的波前整形、偏振光声成像技术和光声信号的光学检测方法。相较于传统技术,这些新方法引入了高级光学控制和信号处理技术,以提升成像的准确性和分辨率;但新型光声成像技术面临提升成像速度、增强信号的可检测性及优化系统的用户友好性等挑战。在此基础上,本文总结了光声成像在实现高分辨率和深层成像的主要方法。未来,光声成像技术有望通过进一步的硬件创新和算法优化,以实现成像的实时性、系统的易用性和检测的安全性。随着多模态成像系统的发展,光声成像可能与其他成像技术(如磁共振成像、CT或正电子发射断层成像)结合,提供更全面的生物医学成像方案。
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红外偏振成像探测技术在传统强度信息的基础上引入偏振信息,在特定条件下可有效提升目标探测识别能力,具有较高的信杂比、抗伪装和抗干扰等优势,在目标侦察、探测与打击等领域展现出广泛的应用潜力和良好的发展前景。首先介绍了物体表面偏振理论及相关现象,特别是目标高温偏振现象的发现,为偏振探测应用拓展了新领域;并基于目标偏振理论,分析了不同环境及应用背景下目标偏振特性的研究成果。其次,综述了近年来红外偏振探测器的发展以及目标红外偏振成像探测的最新进展,归纳了当前复杂战场环境下目标探测任务对红外偏振探测技术提出的新要求:突破实时高精度成像技术瓶颈、强化穿云透雾能力与抗遮蔽干扰性能等。最后,在总结目标偏振机理、目标偏振特性及偏振探测器技术发展趋势的基础上,未来应深化目标表面偏振理论研究、推动高精度红外偏振探测器制备技术发展、探索多维度信息融合处理,并进一步展望红外偏振探测技术在复杂目标识别、反隐身作战及战场监测等军事领域的未来发展及应用前景。
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偏振光谱成像技术通过融合强度、偏振和光谱信息,为复杂场景的成像问题提供了有效的解决方案,其中分焦平面偏振光谱成像技术凭借其高紧凑性和强实时性成为该领域的重要发展方向。本文首先综述了偏振光谱成像技术的发展历程,系统比较了相关技术的优缺点;随后重点讨论了分焦平面偏振光谱成像系统的研究进展,对偏振光谱分光元件、偏振光谱去马赛克算法以及现有偏振光谱图像数据库进行了详尽的梳理,并系统总结了该技术高紧凑、强实时、低功耗的核心优势;最后,总结了偏振光谱成像技术在军事侦察、空间探测、医疗诊断和遥感探测等领域的应用。分析表明,该技术在目标检测、环境监测和医学诊疗等领域前景广阔,但目前仍面临空间分辨率低、偏振信息重构精度不足等挑战。基于此,未来研究应聚焦于优化偏振光谱分光元件的设计与制备,改进去马赛克算法以提升图像重建质量,并拓展其在动态场景和复杂环境中的应用能力。
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多帧盲解卷积(multi-frame blind deconvolution, MFBD)是目前主流的图像复原算法之一,通过少帧(20帧以下)退化图像就可以复原出高分辨率目标图像,在大口径望远镜空间目标观测等领域有重要应用价值。为了获得复原层面最优的迭代方法和参量化方法,针对MFBD算法框架,采用2种迭代策略(联合迭代和交替迭代)和3种点扩散函数(point spread function,PSF)参量化方法(灰度矩阵参量化、相位参量化、Zernike参量化),对比了不同条件下的图像复原效果。采用复原图像的归一化均方误差(normalized mean squared error, NMSE)和图像频谱曲线评价了不同信噪比、不同PSF初值条件下的模拟海洋卫星观测图像的复原结果。仿真结果表明:联合迭代+相位参量化方法对3种退化图像复原结果的均方误差均值分别为0.046、0.194、0.342,均低于联合迭代+其他参量化方法复原结果的均方误差。而对交替迭代策略,仅灰度矩阵参量化下能获得较好复原结果(均方误差分别为0.109、0.159、0.332),但频谱曲线表明其存在迭代噪点放大的问题。研究结果说明联合迭代+相位参量化能够获得更好的复原结果,同时能处理更复杂的退化环境。
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