光场重构 空气成像
基于激光距离选通成像的非视域成像理论与方法研究共3篇
基于激光距离选通成像的非视域成像理论与方法研究共3篇基于激光距离选通成像的非视域成像理论与方法研究1基于激光距离选通成像的非视域成像理论与方法研究随着科学技术的不断发展，人们对于可见光成像的要求越来越高，同时也对非视域成像技术的研究和应用提出了更高的要求。
基于激光距离选通成像的非视域成像理论与方法就是其中的一项重要的研究方向。
本文将着重探讨这一主题，从理论和方法角度入手，对其进行全面深入的探究。
激光距离选通成像的非视域成像技术是一种将目标障碍物周围的光线进行探测并计算距离，从而在非视域上实现对物体的成像的技术。
激光距离选通技术是其实现的基础，它借助于时间分辨率较高的激光传感器来探测物体周围反射回来的光线，并计算出物体和传感器之间的距离。
非视域成像技术则借助于计算机对所获取的光线信息加工处理，提取出目标物体的空间位置信息，并生成物体的三维模型。
本文将从两个方面进行讨论：基于激光距离选通成像的非视域成像理论和基于激光距离选通成像的非视域成像方法。
一、基于激光距离选通成像的非视域成像理论1、成像模型。
非视域成像模型是激光距离选通成像技术的重要理论基础，它描述了传感器在非视域环境下如何产生光线反射信号，以及如何通过信号在计算机中进行重构和成像。
建立成像模型的主要目的是为了预测物体的和传感器之间的关系（包括距离、角度等），以实现对目标的精确成像。
2、成像算法。
成像算法是非视域成像的关键技术之一。
常用的成像算法包括光线追踪算法、时间反演算法、结构光法、光场重建算法等。
不同的算法有着不同的优缺点，适用于不同的成像场景。
二、基于激光距离选通成像的非视域成像方法1、补偿算法。
由于激光选通成像技术对环境光线的干扰比较敏感，会导致数据上的伪影，从而影响成像质量。
因此，在非视域成像技术应用中，往往需要采用一些补偿算法来降低这种干扰。
目前，在这一领域内，已经发展出了一系列的补偿算法，包括多帧的同步标准反射光算法、时域特征提取算法、多参考面算法等。
光场显微镜
Light Field Microscopy光场显微镜Marc LevoyRen Ng Andrew Adams Matthew Footer Mark Horowitz 斯坦福大学计算机科学部斯坦福大学生物化学部斯坦福大学电气工程部图1：左边是一个通过拍摄通过显微镜的物镜和微透镜阵列的荧光蜡笔蜡斑点捕获的光场。
物镜放大倍率为16倍，1.3mm宽的视场。
图像由1702个子图像构成，每一个微透镜描绘了不同样本的一部分。
每个子图像有202像素，每个代表镜片上不同的点，因此形成了独特的视野方向。
通过提取从每个子图像的一个像素，我们可以制作样本的透视图，即显示在右上角的序列。
另外，通过总结各子图像中的像素，我们可以用浅景深产生正交视图的领域，像一个普通的显微镜，但空间分辨率较低。
在之前剪切光场我们将注重不同的深度，如右下序列所示。
这些图像在计算机实时计算。
摘要通过将微透镜序列插到传统显微镜中，可以在单一的照片中捕捉生物样本的光场。
虽然衍射的产品在这些光场的空间和角度分辨率的限制，我们仍然可以产生透视视野和栈。
由于显微镜本质上是正交的设备，透视视野代表看待微观样本的一种全新的方式。
从一个单一的照片增加焦点栈的功能使得光敏感的样本被记录。
应用这些重点栈的三维反褶积，我们可以生产出一系列的横截面，可以用量渲染可视化地呈现。
在本文中，我们展示了原型光场显微镜（LFM），分析其光学性能，并展示各种生物样本的透视图，重点栈和重建卷。
我们还展示了通过三维反褶积合成聚焦后相当于直接施加有限角度的断层扫描的4D光场。
关键词：光场，合成孔径，显微镜，反褶积，断层摄影，体绘制1. 介绍在许多生物实验室里，显微镜是主要的科学仪器。
尽管在400年的历史中，其性能和易用性都得到显著改善，显微镜仍有一些局限性。
首先，衍射限制了它们的空间分辨率，特别是在高放大倍率下。
这种限制可以通过增大物镜（数值孔径）的接受角改善，但我们在每一侧光学轴约70度达到实际限制。
基于光场三维重构和PSP的曲面压力测量技术
基于光场三维重构和PSP的曲面压力测量技术李浩天;许晟明;赵洲;张翰墨;施圣贤【摘要】光场单相机三维压力测量技术(LF-3DPSP)将光场三维成像技术和压敏漆(Pressure Sensitive Paint,PSP)技术结合,测量三维模型上的压力分布,为气动实验研究提供了一种全新的测量手段.LF-3DPSP采用与传统二维PSP技术相似的步骤,不同的是在试验阶段采用具有自主知识产权的光场相机硬件系统拍摄PSP图像和模型纹理图像,用于计算模型表面压力分布和模型三维结构尺寸.以截锥体为例,在Ma5的高超声速风洞中对该技术进行验证性试验研究.结果表明:LF-3DPSP技术能够精确测量大曲率模型的三维表面压力分布,且压力分布结果与纹影试验结果相匹配.【期刊名称】《实验流体力学》【年(卷),期】2018(032)003【总页数】7页(P75-81)【关键词】光场相机;PSP;三维模型表面压力测量;三维重构【作者】李浩天;许晟明;赵洲;张翰墨;施圣贤【作者单位】上海交通大学机械与动力工程学院,上海200240;上海交通大学机械与动力工程学院,上海200240;上海交通大学机械与动力工程学院,上海200240;上海航天控制技术研究所,上海201109;上海交通大学机械与动力工程学院,上海200240【正文语种】中文【中图分类】V211.710 引言自20世纪80年代开始，压敏漆测压技术作为一种基于高分子聚合物光致发光和氧猝灭效应的非接触式测量技术广泛应用于空气动力学领域，该技术与传统离散点压力测量技术相比，其压力测量分辨率仅受限于图像采集系统，因而具有测量精度高、不受复杂模型结构影响等优点。
近年来，PSP测量技术在国内获得了快速发展和广泛应用，中国空气动力研究与发展中心、中国航天空气动力技术研究院、中国航空工业空气动力研究院、西北工业大学和上海交通大学等众多科研单位及高校对PSP测量技术开展了深入研究。
不仅进行了大量稳态流场PSP测量试验，对快速响应PSP动态测量技术展开了研究，还完善了二维PSP测量系统及图像处理算法，并对压力分布和温度场的同步测量进行了相关研究。
阿贝成像原理和空间滤波
阿贝成像原理和空间滤波汇报人：日期:•阿贝成像原理概述•阿贝成像原理基本原理•空间滤波技术介绍目录•空间滤波技术基本原理•阿贝成像原理与空间滤波技术结合应用案例分析01阿贝成像原理概述0102阿贝成像原理定义该原理指出，在理想光学系统中，物像共轭且放大倍数相等时，物像的衍射斑才会相互叠加而形成清晰可辨的像。
阿贝成像原理是德国物理学家恩斯特·阿贝提出的一种光学成像原理，也被称为“阿贝正弦条件”。
随后，阿贝的学生蔡司和肖特等人根据阿贝成像原理，成功研制出了高分辨率的显微镜和望远镜。
随着光学技术和计算机技术的发展，阿贝成像原理在光学设计、图像处理等领域得到了广泛应用。
1873年，恩斯特·阿贝在研究显微镜成像时提出了阿贝成像原理，为光学成像理论奠定了基础。
阿贝成像原理可以用于设计高分辨率的显微镜，提高显微镜的成像质量。
阿贝成像原理可以用于设计高分辨率的望远镜，提高望远镜的观测能力。
阿贝成像原理可以用于设计各种光学仪器，如照相机、摄像机、扫描仪等。
阿贝成像原理可以用于图像处理领域，如提高图像分辨率、降低噪声等。
显微镜望远镜光学仪器图像处理02阿贝成像原理基本原理提供照明，使物体表面反射或发出光线。
光源被观察或成像的物体。
物体将物体发出的光线汇聚到一个焦点上，形成图像。
透镜光学成像系统组成光线从光源发出，经过物体反射或发出后，通过透镜汇聚到一个焦点上，形成图像。
光线传播光线经过透镜后，在焦点上形成倒立的实像或虚像。
成像过程光学成像系统工作原理阿贝成像原理是光学成像系统的基础理论之一。
阿贝成像原理描述了光在物体表面反射和透射的过程，以及光在透镜中传播的规律。
阿贝成像原理为光学成像系统的设计和优化提供了理论支持。
阿贝成像原理与光学成像系统关系03空间滤波技术介绍在光学成像系统中，通过在成像平面放置适当的光学元件（如透镜、光栅等），对入射光进行调制，从而改变光场的空间分布，以达到改善成像质量或提取有用信息的目的。
谱域光学相干层析成像系统的噪音分析
谱域光学相干层析成像系统的噪音分析陈玉平;秦玉伟【摘要】光学相干层析成像(OCT)系统中的噪音特性对图像将产生重要影响,通过理论和SDOCT系统中相关噪音的分析,并经过实验验证了噪音对测量结果的影响.【期刊名称】《河南科学》【年(卷),期】2018(036)011【总页数】5页(P1707-1711)【关键词】光学相干层析成像;谱域;噪音分析【作者】陈玉平;秦玉伟【作者单位】西安航空职业技术学院航空制造工程学院,西安 710089;渭南师范学院物理与电气工程学院,陕西渭南 714099【正文语种】中文【中图分类】TH744.3;O439谱域光学相干层析成像（SDOCT）是一种新型的层析成像技术［1-9］，以非接触和高灵敏度而被广泛应用于生物医学和材料科学的无损检测等领域［10-14］. 由于SDOCT系统是后向弱散射光信号的检测，系统中每个环节的噪音都可能产生重要影响.因此，为获取高质量的OCT图像，必须对OCT测量过程中的各种噪音进行仔细分析.下面就实际OCT系统设计当中需要考虑的与噪音有关的几个重要问题作进一步的讨论.SD-OCT的原理依赖于A.F.Fercher等人的结论，即后向散射光场的复振幅扰动等于反映样品纵向结构的散射势函数的傅立叶变换［15］.，λ是波长）；C为比例系数；w为样品厚度；z z为探测样品对应的轴向深度；F（z z）为样品散射势函数，它由亥姆霍兹方程定义其中：这里Es(P,k)为探测点P处散射光场的复振幅；k为波矢量；n（z z）表示样品媒质折射率函数，因而散射势函数反映了样品结构.SD-OCT系统的轴向分辨率与TD-OCT系统一样等于相干长度的1/2，对高斯型光源而言为其中：λ是中心波长；ΔλFHFM为光源光谱半峰值带宽.SD-OCT系统的最大探测深度由中心波长和光谱仪的分辨率δ(λ)决定是样品折射率；λ是中心波长.OCT系统的信噪比则可定义为［16］即干涉信号经光电转换后的电信号ig与噪音暗电流的均方根σi之比的平方.噪音暗电流均方根σi，包括：①散粒噪音；②冗余强度噪音；③热噪音；④跳动噪音；⑤散斑噪音［17］.式中：散粒噪音冗余强度噪音热噪音其中：“〈〉”表示统计平均，〈i〉为探测器的平均光电流；B为电信号频谱带宽；V是光源偏振度；Δν是光源FWHM谱宽度；kB为玻尔兹曼常量；T为绝对温度；RL为探测器回路等效负载电阻.式（7）假定光源光谱呈高斯分布.因为OCT 系统采用交流信号探测，并且干涉项的载频f0一般大于几十kHz，所以，跳动噪音的影响可以忽略.将式（3）～（7）带入式（2）中，并令α≡ηe/hν0，并假设〈i〉主要为参考光电流，亦即〈i〉＝ηePR/hν0，则干涉信号项产生的峰值光电流为式中：η为探测器的量子效率；e是电子电荷；h为普朗克常量；ν0是入射光中心频率，PR，PS为被光电探测器收集到的分别来自参考臂和样品臂的光功率.2 实验系统中的噪音分析一般SDOCT系统是用双光束干涉相干门装置（迈克尔逊干涉仪）来获取纵向信息的［18-19］，即式中：IS，IR分别是样品的后向散射光和参考光的光强；Δl为两束光的光程差；τS,R（Δl）是两束光的归一化复互相关函数；k0是波数；aS,R是初相位.一套SD-OCT测试系统通常是基于光谱干涉，即宽带光源的干涉信号被光谱仪接收的原理.它是由宽带光源、迈克尔逊（Michelson）干涉仪和光谱仪，光束扫描装置，弱信号采集电路，图像处理与显示软件几大部分组成.获取速度仅由光谱仪中CCD摄像机的读出速度所限制，而记录的后向散射光的强度仅作为光谱频率而不是时间的函数［19］其核心部件是迈克尔逊干涉仪和光谱仪.光谱仪由准直透镜、衍射光栅、成像透镜、和CCD线扫描照相机组成如图1所示.图1 谱域OCT系统原理图Fig.1 The schematic diagram of the spectral domain OCT system为了重构图像需对采集到的光强频谱信号进行傅立叶逆变换，此时光强应是波数的函数且等间隔分布，而光谱仪所采集到的数据是波长的函数故在逆变换之前必须把波长相关数据I(λ)转换成波数相关数据I(k)，k为波数.由k=可知波数与波长是非线性相干的相位方程.在干涉信号的离散傅立叶变换之后，非线性能引起干涉包络图的扩展.除了λ和k的关系，衍射光栅的色散、CCD阵列前的透镜的成像错误、未对准、有限的CCD像素大小或光学元件表面的非理想性，都有可能导致干涉图像的扩展.因此，需要对光功率谱数据以k为变量用三次样条插值算法进行重采样以产生所有的等间隔中间点.然后才能用重采样得到的新数据通过离散傅立叶逆变换获得轴向一维的样品散射势函数（即样品结构）.并在此基础上，经二维扫描，以灰度图方式绘制出样品的层析图像.由于时域和谱域OCT系统在实现深度探测（A扫描）、检测方法和信号处理过程等各方面截然不同，故两种OCT系统的噪音特性也完全不一样［19］.在SDOCT 系统中，由于对干涉信号的测量是通过光谱分解来进行的，所以光电探测器阵列某个单元所接收到的干涉信号光强度是与其对应的某个光波数的光强值，假如光源光谱密度有M个光谱分量，则可认为SDOCT系统所接收到的总的信号光强度是M 个波幅干涉后叠加的结果.虽然每一探测单元的噪音应与时域OCT相同，但在作傅里叶变换后信号是干涉相加，而噪音则是强度相加，这样当噪音增加M倍时信号峰值却增加了M2倍［19］.在实际的测量中，受外界环境、实验设备、实验方法等诸多因素的影响，实验结果和真实值之间不可避免地存在差异，在数值上就表现为误差.误差产生的原因包括：外界杂散光的影响、仪器校正时的波长误差、光电探测器的散粒噪声、A/D转换器的非线性失真和截止误差、样品表面粗糙度和晶格缺陷等.它们都限制着干涉仪的系统性能.任何测量都存在误差，误差按照其特征可分为3类：随机误差、系统误差和粗大误差.由于本文所用的硬件大部是标准成品，后两种误差可通过标定和校正予以克服，故系统实际上主要存在的是随机误差和半系统误差.随机误差主要受到外界环境干扰和系统内部的噪声源的影响［19］.本实验系统的内部和外部都存在着噪声源，使测试得到的光谱数据存在着很严重的噪声干扰.在实验中，实际采集到的原始光谱信号曲线含有很大的系统高频噪声，在后续的数据处理部分如果直接对该信号进行光谱分析，将会产生很大的误差.想要消除噪声的影响，首先需知道噪声的来源，然后根据噪声的特点采取相应的措施.根据分析可知这些高频噪声主要来源于由外部干扰和内部噪声引起的随机噪声.外部干扰包括环境温度、湿度、电磁干扰、外界环境杂散光、人为因素引起的噪声等，对于精密测试而言还有空气中的灰尘颗粒度大小，气流的影响等.卤钨灯发出的光属热光的一种，对热光而言，主要的内部噪声源是光电探测器的散粒噪声，其他还有分光光度计内部的杂散光、线阵CCD和数据采集系统的电路噪声、滤波器的有限带宽引起的“经典”噪声等.另外，实验中发现，在光谱低频段，无论绝对误差还是相对误差都明显增大.这段误差虽有随机性，因大小和方向都不可预测，但在系统测试中始终存在，这是半系统误差.所谓半系统误差就是只知道误差范围（误差限），而不知误差数值和符号的系统误差，又叫随机性系统误差.这种误差具有随机性，但本质是系统误差.半系统误差的出现和所用的卤钨灯光源在低频段辐射能量不稳定有关.随着光的波长变短，分光光度计的杂散光噪声明显地增大，靠近紫外光区的杂散光很难滤除.光源对OCT成像的分辨率和清晰度起着至关重要的作用，理想的光源是具有较宽频带的单模弱相干光源.实际中由于一些光源存在着多模，出现多个干涉峰值，造成图像模糊.光源光谱存在两个峰值，在等光程点会出现相干信号峰，造成光源的边峰效应.在非等光程点也有相干信号，会使图像的对比度下降，边峰效应造成图像模糊，难以观察组织的深层细节结构.光源的噪音还表现有过剩噪音、量子相位噪音和量子极限噪音.对于误差只有nm级的精密测试，不夸张地说，一点风吹草动都可能影响测试的精度.所以光源输出能量是否稳定对于测试精度而言是非常关键的.为保证连续测量的需要，在所需时间内光源的辐射功率应稳定，否则测试结果会前后不一致，导致测试不够标准.钨卤素灯白光光源是本测试系统所使用的主要光源.卤钨灯是利用卤钨循环原理制成的新型光源，灯泡温度在250℃，是光谱仪器最常用的光源之一.所以光源的稳定性主要取决于钨卤素灯的稳定性.光源辐射功率的稳定性直接受电压的影响，在可见光区，钨灯的能量输出（单位时间单位面积发射的能量）约随工作电压的四次方变化，即电压升高，辐射功率按四次方关系增大，反之亦然.因此，必须为光源提供非常有效的稳压电源.除此之外，有可能的话最好在电网波动比较小的时间里做精密测试的实验，譬如夜里.由于卤钨灯的辐射能量分布主要与其温度有关，而灯丝温度又和工作电压直接相关，所以要改善光源的光谱摆动，根本办法是为光源提供稳定的工作电压，本测试系统的稳压电源由厂家提供，从测试结果来看性能不是很理想.虽然从测试的光谱曲线来看，光谱分布随时间的变化总体是比较稳定的，但是对于精密测量而言，即使弱的摆动也会给测试精度带来影响，使测试误差增大.电路噪音如电路自激振荡、光电检测器的非线性、锁相环的动态性、电阻热噪音等也会对测量产生很大的影响，因为它们会使电路的输出电压出现不稳定而产生噪音，引起干扰的还有A/D量化误差等，由于这些随机白噪音的存在，OCT图像的清晰度会降低.此外，当OCT进行实时成像时，若活体组织稍有变动，就会造成因光程的变化而引起的成像模糊.以上对噪音分析可知，对成像的影响随噪音的不同而不同，其表现型态也不一样［19］.3 实验结果比照在研究中，我们选用一个聚苯乙烯薄膜作为样本在本文搭建的SDOCT实验系统中进行层析成像的检测［19］，结果如图2所示.经过后续的数据处理后，结果如图3所示.从图中可知，在没有后续的图像处理情况下，所测的图像由于噪声而出现了很大的失真.4 结语SDOCT系统中的噪音将极大地影响测量结果，必须对其有足够的认识，分析它的来源，进行图像数据处理以找出解决方法.图2 直接测得的聚苯乙烯薄膜图像Fig.2 Directly measured polystyrene film image图3 后续处理后的图像Fig.3 Subsequent processed image【相关文献】［1］HUANG D，SWANSON E A.Optical coherence tomography［J］.Science，1991，254（5035）：1178-1181.［2］BOPPART S A，BOUMA B E，PITRIS C，et al.Forward-imaging instruments for optical coherence tomography［J］.Opt Lett，1997，22（21）：1618-1620.［3］陈玉平.白光照明谱域光学相干层析成像研究［J］.激光技术，2014，38（3）：372-374. ［4］JONATHAN Enock.Non-contact and non-destructive testing of silicon V-grooves：a non-medical application of optical coherence tomography（OCT）［J］.Optics and Lasers in Engineering，2006，44（11）：1117-1131.［5］CHEN Y P，QIN Y W.Silicon V-shaped grooves measurement by spectral domain optical coherence tomography［J］.Optical Review，2014，21（2）：179-183.［6］AKIBA M，CHAN K P，TANNO N.Full-field optical coherence tomography by two-dimensional 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光场图像重构算法仿真
光场图像重构算法仿真作者：速晋辉金易弢陆艺丹来源：《光学仪器》2017年第01期摘要：根据光场成像原理，对非聚焦型光场相机和聚焦型光场相机的成像原理和采样模式进行了分析，对比了两种光场成像系统的成像特点。
针对不同类型光场相机的信息采样特点，推导了非聚焦型光场相机空域平移叠加重聚焦算法及聚焦型光场相机基础图像重构算法，并在MATLAB中对两种图像重聚焦算法进行了仿真验证，实验证明两种算法都可以有效获得任一景深清晰的像，可为光场成像技术的应用提供借鉴。
关键词：光场成像；图像重构；重构算法；景深中图分类号： O 439文献标志码： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2017.01.006Simulation of the algorithms for the light field image renderingSU Jinhui， JIN Yitao， LU Yidan， ZHANG Wei（School of OpticalElectrical and Computer Engineering， University of Shanghai for Science and Technology， Shanghai 200093， China）Abstract：The detailed analyses has been done on the unfocused plenoptic camera and the focused plenoptic camera respectively，based on the imaging principle and the sampling modes.The characteristics of these two different light field imaging systems are compared.The spatial domain shiftandadd rendering algorithm of the unfocused plenoptic camera and the basic rendering algorithm of the focused plenoptic have been deduced according to their sampling mode.Then the algorithms are simulated by the software MATLAB.The effectiveness of the two rendering algorithms has been verified that capture the clear image at depths.This research could serve as reference for the application of the light field imaging.Keywords： light field imaging； imaging rendering； rendering algorithm； depth of field引言光场成像由于获取了光辐射的完整分布，可以通过光场信息重构算法的数据处理手段计算出所需的对焦图像[12]。
一种光场图像空间和角度分辨率重建方法
一种光场图像空间和角度分辨率重建方法作者：郑祥祥张治安来源：《电脑知识与技术》2017年第12期摘要：光场相机能够通过一次拍摄获取包含空间和角度的四维信息。
然而，光场图像空间分辨率较低，角度分辨率也无法满足应用需求。
针对此问题，提出一种基于卷积神经网络的光场图像超分辨率重建方法，同时提高光场图像的空间分辨率和角度分辨率。
首先通过空间分辨率重建网络恢复子孔径图像的高频细节，然后根据子孔径图像位置，设计三种不同的角度分辨率重建网络在子孔径图像间插入新的视角。
实验结果表明，该文方法与其他先进方法相比，在定性和定量评价方面均取得较好的重建效果。
关键词：超分辨率重建；光场；卷积神经网络；空间分辨率；角度分辨率1概述光场成像作为一种新型成像技术，与传统的二维成像技术相比，不仅记录了光线的位置信息，还记录了光线的方向信息，具有先拍照后聚焦的独特优势。
因此，光场成像已成为成像领域的研究热点之一，并在计算机视觉领域得到广泛应用，如显著性检测、深度估计、目标检测与识别等。
光场相机通过在主透镜和图像传感器之间插入微透镜阵列实现对四维光场的采集，但是由于传感器分辨率的限制，光场相机通过牺牲角度分辨率来换取角度分辨率。
目前，光场相机一般具有较小的角度分辨率，且其空间分辨率也远低于传统相机，提高光场图像的分辨率对充分发挥光场相机的优势十分必要。
Bishop等人首次提出了光场图像的超分辨率重建，利用深度图和精确的相机内部参数构建微透镜阵列光场相机成像模型，应用盲反卷积对光场进行恢复；Wanner和Goldluecke提出在TV框架下，利用光场EPI（EpipolarPlane Image）提取深度信息，将贝叶斯框架下的MAP估计作为数据项，TV模型作为能量函数的先验模型进行超分辨率重建；Mitra等人分析了EPI的低秩性与视差之间的关系，提出以混合高斯模型作为先验的超分辨率重建方法。
然而，光场图像间基线较窄且受到微透镜畸变、渐晕等效应的影响，这些因素限制了上述方法的应用。
光场调控及其光学成像应用研究
光场成像对光场调控的反馈作用
01
提供实时反馈
通过光场成像可以实时获取光场 的分布情况，为进一步的光场调 控提供反馈和指导。
02
优化调控策略
根据光场成像的结果，可以评估 调控策略的有效性和不足之处， 进而优化调控策略。
03
促进光场调控技术 的发展
通过光场成像的反馈作用，有助 于推动光场调控技术的不断发展 和完善。
光场调控的原理
• 光场调控的原理基于几何光学和波动光学的基本原理。通 过改变光的波前形状和相位分布，光场调控可以实现对光 束的聚焦、散焦、偏转、扫描等功能。此外，光场调控还 可以结合数字微镜器件（DMD）等微纳光学器件实现高 精度、高稳定性的光束操控。
光场调控的方法
光场调控的方法包括但不限于以下几种
光学与信息处理
总结词
光场调控技术在光学和信息处理领域具有重要应用价值，能够实现对光场的精确控制和信息处理，提 高光学系统的性能和信息处理的效率。
详细描述
在光学和信息处理领域，光场调控技术可以用于实现更高效、更精确的光学信息处理和传输。例如， 通过光场调控技术可以实现对光场的精确控制和调制，提高光学通信和光学计算的性能和效率。此外 ，光场调控技术也可以用于改进现有的光学系统和信息处理算法，提高其性能和效率。
04
光场调控与光场成像的关 系
光场调控对光场成像的影响
提高成像分辨率
通过调控光场的分布，可以改善成像的分辨率， 使得图像更加清晰和细致。
增强对比度
通过合理调控光场，可以增强图像的对比度，有 助于凸显图像中的不同区域和细节。
实现多焦点成像
通过多焦点光场调控，可以实现同一场景的多焦 点成像，从而获得更全面的图像信息。
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6G_若干关键技术展望分析
通信网络技术 2023年11月25日第40卷第22期223 Telecom Power TechnologyNov. 25, 2023, Vol.40 No.22宋 涛：6G 若干关键技术展望分析射等特性，实现隐秘通信，故理论上能更容易地破解安全系统，对需要保护的系统造成巨大威胁。
同样，也由于太赫兹频段的特殊性，太赫兹通信在安全性和隐私保护方面具有潜在的优势。
全球各国有很多研究团队都在探索基于太赫兹波的隐蔽通信、物理层加密以及防窃听技术等，以确保太赫兹通信的安全性。
2.4 太赫兹应用相较于毫米波和光频段，截止目前，太赫兹频段还没有得到充分应用，太赫兹的应用主要是利用其光谱分辨力、安全性、透视性、瞬态性以及宽带性。
例如，地球上大多数生物大分子的振动和旋转频率都在太赫兹频段，因此太赫兹频段可以帮助人类更好地检测生物信息；太赫兹频段的光子能量低，难以对探测体带来损坏，能够在检测时做到无损；太赫兹对大多数介质的穿透能力都很好，故可帮助人类探测隐蔽物体；由于太赫兹脉冲的典型脉宽在皮秒量级，故能得太赫兹时域谱的高信噪比，更易于对各种类型的材料进行各种光谱方面的分析。
除此之外，在0.1～ 10 THz 的高带宽，频谱资源异常丰富，对6G 的超高速通信将起到重大作用。
太赫兹通信具有广阔的应用前景，包括短距离高速传输、无线连接、成像和传感等。
全世界各地的研究人员正在探索这些应用领域的潜力，并提出创新的应用案例，如太赫兹雷达、医疗成像以及无线虚拟现实等。
总体而言，太赫兹通信的最新研究旨在克服技术挑战，实现高速、稳定和安全的通信，并开发出创新的应用场景。
随着研究的进展，太赫兹通信有望成为6G 网络中的重要技术，为人们带来更快速、可靠的无线通信体验[4]。
3 全息通信这一概念首次在1947年提出，并获得了1971年的诺贝尔物理学奖。
全息技术是一种利用干涉和衍射原理来记录物体的反射，透射光波中的振幅相位信息，进而再现物体真实三维图像的技术。
光场重构 空气成像
光场重构空气成像光场重构技术是一种利用光场相机获取的光场信息对三维场景进行重构的方法。
通过对光场数据的处理和分析，可以得到场景中的三维信息，并进行空气成像。
空气成像是利用大气中的微尘和气溶胶等微小杂质对光的散射现象进行成像的技术。
传统的空气成像方法往往需要借助强光源和高速相机等设备，但这种方法不仅设备复杂，而且对光源的要求较高，限制了其实际应用。
而光场重构技术则可以通过分析光场数据，对微小杂质对光的散射进行建模，从而实现对空气中的物体进行成像。
光场重构技术的基本原理是利用光场相机记录场景中的光场信息，并通过计算和分析光场数据来还原出场景中的三维结构。
光场相机是一种能够记录到达传感器上的光线方向和强度的相机，它可以捕捉到场景中所有方向的光线，而不仅仅是传统相机所能记录到的二维图像。
通过对光场数据的处理，可以得到场景中物体的深度信息。
在空气成像中，光场重构技术可以通过分析光场数据中的散射信息来还原出空气中微小杂质的位置和形状。
当光线经过空气中的微小杂质时，会发生散射现象，导致光线的方向发生改变。
通过分析光场数据中的散射现象，可以推断出微小杂质的散射点位置，并进行成像。
光场重构技术在空气成像中的应用可以有很多。
例如，在大气污染监测中，可以利用光场重构技术对空气中的微小杂质进行成像，从而实现对大气污染程度的评估。
在空气质量监测中，可以通过空气成像技术对大气中的微小杂质进行实时监测，从而及时采取相应的控制措施。
在环境监测中，可以利用光场重构技术对空气中的微小杂质进行成像，从而实现对环境污染源的定位和监测。
除了空气成像，光场重构技术还可以应用于其他领域。
例如，在医学影像中，可以利用光场重构技术对人体内部的结构进行成像，从而实现对疾病的诊断和治疗。
在机器人导航中，可以利用光场重构技术对环境中的三维结构进行建模和识别，实现智能导航和避障等功能。
光场重构技术是一种利用光场相机获取的光场信息对三维场景进行重构的方法。
光场重构 空气成像
光场重构空气成像随着科技的不断发展，光场重构技术在多个领域得到了广泛的应用。
其中，空气成像是光场重构技术的一个重要应用领域。
本文将介绍光场重构技术在空气成像中的原理及其应用。
光场重构是一种通过记录光场信息来实现图像重构的技术。
光场是指光波在空间中的传播状态，包含了光源、物体以及光场传播介质等信息。
通过记录光场信息，可以实现对图像的多维度重构，从而获得更加真实、立体的图像效果。
在空气成像中，光场重构技术可以通过记录光场信息来还原被空气散射、吸收等因素影响的图像。
在传统的成像技术中，由于空气的存在，光线会发生散射、吸收等现象，导致图像的清晰度和细节受到影响。
而光场重构技术可以通过记录光场信息，精确计算和还原光线的传播路径，从而消除空气因素对图像的影响，得到更加清晰、真实的图像。
光场重构技术在空气成像中的应用有很多。
首先，它可以用于无人机、遥感等领域的航拍成像。
在航拍过程中，空气因素对图像的影响较大，会导致图像模糊、细节不清晰等问题。
而光场重构技术可以通过记录光场信息，还原出清晰、真实的图像，提高航拍成像的质量。
光场重构技术还可以应用于医学影像领域。
在医学影像中，空气因素同样会影响到图像的质量。
例如，在X射线成像中，空气的存在会导致X射线的散射，从而影响到影像的清晰度。
而光场重构技术可以通过记录光场信息，消除空气因素的影响，得到更加清晰、准确的医学影像。
光场重构技术还可以应用于安防监控、虚拟现实等领域。
在安防监控中，由于环境复杂，摄像头捕捉到的图像常常受到光线的影响而变得模糊不清。
而光场重构技术可以通过记录光场信息，消除光线对图像的影响，提高监控图像的清晰度和细节。
在虚拟现实中，光场重构技术可以提供更加真实的视觉体验，使用户感受到更加逼真的虚拟环境。
光场重构技术在空气成像中有着广泛的应用前景。
通过记录光场信息，光场重构技术可以消除空气因素对图像的影响，得到更加清晰、真实的图像。
在无人机航拍、医学影像、安防监控、虚拟现实等领域，光场重构技术都能够发挥重要的作用，提高图像的质量和体验。
基于远红外相机的被动式光场成像
基于远红外相机的被动式光场成像吕南方;张存林;谢缘【摘要】光场成像是一种在可见光波段得以广泛应用的计算成像方式,是一种对常规成像方式的增强与拓展.为了解决远红外相机存在的信噪比低下问题,本文通过引入光场成像的手段,设计了一种基于远红外相机的相机扫描构型光场成像系统,在4D全光函数理论与双平面光场参数化模型的基础上,通过采集关于样品对环境红外背景辐射反射的4D光场信息,并利用4D光场重构算法,实现对光场2D切片的预处理与4D光场的2D重构,以此实现了较之单纯光场成像手段更加显著的固定模式噪声抑制与信噪比提升效果.【期刊名称】《长春理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(041)004【总页数】4页(P73-76)【关键词】计算成像;光场成像;红外成像【作者】吕南方;张存林;谢缘【作者单位】首都师范大学物理系,北京 100048;首都师范大学物理系,北京100048;首都师范大学物理系,北京 100048【正文语种】中文【中图分类】TN219光场成像是一种基于几何光学原理与全光函数模型的非相干计算成像方式。
在光场成像中，光场被抽象为带有“方向”与“位置”信息的“光线”集合，这种“集合”可通过4D全光函数进行表示[1]。
较之传统成像方式，基于4D光场信息的光场成像方式蕴含着更多的信息量。
通过基于相机阵列[2-4]、微透镜阵列[5-7]、编码掩模板[8-10]等方式的光场成像系统对成像目标的4D光场进行分辨与采集，可以运用算法对目标的4D光场进行重构与渲染，以实现对目标图像的重聚焦[11]、超分辨率重构[12]、深度估计[13]、3D重构[14]、高速摄影[2]等方面的拓展与增强。
由于光学设计水平与CCD技术的成熟，光场成像在可见光波段已经得到了深入研究与广泛应用。
然而在对成像质量提升需求同样迫切的远红外与太赫兹波段，光场成像技术的发展与应用则仍在摸索之中[15-16]。
自1991年Adelson从计算机图形学角度提出光场成像的概念[17]，以及1996年Levoy首次提出实用化的光场采集方式与系统以来[18]，可见光波段的光场采集技术与重构算法被广泛研究，基于光场成像原理的商业化光场相机也已见诸市场。
利用目标和大气偏振信息的雾天图像重构方法
利用目标和大气偏振信息的雾天图像重构方法张强;高隽;范之国;王振武;闫羽【摘要】结合目标偏振信息和大气偏振信息的差异,提出了一种利用目标和大气偏振信息的雾天图像重构方法.首先,从光强图像中分离大气光图像和目标光图像,分别解析大气光偏振信息和目标光偏振信息,构建偏振去雾模型.然后,采用融合图像梯度信息的高斯滤波方法估算大气光强和目标光强,并分别计算大气光偏振度和目标光偏振度.采用3σ法则阈值分割方法,在大气光图像空间内估算无穷远处大气光强.最后,重构出目标图像.在不同天气环境下开展外场实验,结果表明,该方法在雾霾、雨、雪天气下能够较好地恢复出目标信息,重构后图像的信息熵提升约40％,灰度标准差提升了约90％,平均梯度和边缘强度提高了3倍.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2019(040)005【总页数】9页(P829-837)【关键词】图像重构;偏振成像;梯度信息;高斯滤波;3σ法则【作者】张强;高隽;范之国;王振武;闫羽【作者单位】合肥工业大学计算机与信息学院 ,安徽合肥230601;合肥工业大学计算机与信息学院 ,安徽合肥230601;合肥工业大学计算机与信息学院 ,安徽合肥230601;合肥工业大学计算机与信息学院 ,安徽合肥230601;合肥工业大学计算机与信息学院 ,安徽合肥230601【正文语种】中文【中图分类】TN202;TP391;O436.3引言在雾、霾大气中悬浮着大量的微小颗粒，这些微小颗粒具有非常强的散射效应，使得成像系统获取的图像模糊不清，成像效果严重降质[1-3]。
因此，研究雾、霾天气下清晰成像的方法，具有十分重要的应用价值。
偏振成像作为一种新兴的光学成像技术，已经在光学遥感、军事侦察和医学诊断上得到了广泛应用。
相对于传统光学成像，偏振成像不仅可以获得目标的颜色和强度信息，还可以获得环境和目标的偏振信息[4]。
利用偏振信息可以对雾天图像进行重构，实现图像清晰化处理。
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光场重构空气成像
光场重构是一种新兴的成像技术，它可以在空气中实现高分辨率的成像。
本文将介绍光场重构在空气成像中的应用和原理。
光场重构是一种基于光场传感器的成像技术，它可以捕捉到光线在空间中的强度和方向信息。
与传统的成像方式相比，光场重构可以提供更多的信息，包括景深、视角和光线的传播方向。
这使得光场重构成为一种理想的成像技术，可以应用于各种领域，包括医学、航空航天和工业检测等。
在空气成像中，光场重构可以通过对光线的传播进行建模，来实现对目标物体的成像。
光场重构可以利用光线的散射和折射特性，对目标物体进行三维重建。
通过对光场数据的处理和分析，可以得到目标物体的形状、位置和材质等信息。
光场重构的原理是基于光线的传播和相位的调制。
当光线经过目标物体时，会发生散射和折射的现象。
这些散射和折射现象会导致光线的相位发生变化。
通过对光线的相位进行测量和调制，可以恢复出目标物体的形状和位置信息。
在光场重构中，光场传感器起着关键的作用。
光场传感器可以同时记录下光线的强度和方向信息，生成光场数据。
通过对光场数据的处理和分析，可以得到目标物体的三维模型。
光场传感器的发展也推动了光场重构技术的发展，使其在空气成像中有了更广泛的应用。
光场重构在空气成像中有着广泛的应用前景。
首先，光场重构可以实现无需透射介质的成像。
在传统的成像方式中，需要透过介质来观察目标物体。
而光场重构可以通过光线的散射和折射来实现成像，无需透射介质，因此可以在空气中实现高分辨率的成像。
光场重构可以实现多视角的成像。
传统的成像方式只能从一个视角观察目标物体，而光场重构可以记录下光线的方向信息，可以实现从多个视角观察目标物体，从而得到更全面的信息。
光场重构可以实现景深的调节。
景深是指图像中能够保持清晰的距离范围。
在传统的成像方式中，景深是固定的，而光场重构可以根据需要调节景深，从而实现对目标物体的清晰成像。
光场重构可以实现对光线的传播进行建模。
通过对光线的传播进行建模，可以得到光线在空间中的传播路径和散射情况，从而可以更准确地对目标物体进行成像。
光场重构是一种新兴的成像技术，它可以在空气中实现高分辨率的成像。
通过对光线的传播进行建模，光场重构可以实现对目标物体的三维重建。
光场重构在空气成像中有着广泛的应用前景，可以实现无需透射介质的成像、多视角的成像、景深的调节和对光线传播的建模等。
随着光场传感器的发展和光场重构技术的进一步研究，相信光场重构在空气成像中的应用将会得到更大的拓展。