研究使运动物体的高分辨率成像使用傅里叶平面成像

发布时间:2023-12-08 22:00:05.000Z

近日,中国科学院合肥物质科学研究院王英俭研究员领导的研究团队提出了一种实现运动物体傅立叶平片成像技术的有效方法,成功实现了远距离运动物体的高分辨率成像。相关成果发表在《Optics Express》上。

图1. 实验原理图。资料来源:SHI Dongfeng

 

傅立叶分层成像技术结合了相位恢复算法和合成孔径技术,可实现物体的高分辨率成像,可应用于微观和宏观成像领域。然而,该技术的应用主要集中在静止物体上,在实际场景中对运动物体的高分辨率成像尚属空白。

 

在这项研究中,通过深入研究透镜的成像原理和傅立叶变换特性,研究小组发现,物体在照明区域内的移动会导致弗劳恩霍夫衍射场发生相移,而其他信息则不受影响。利用图像配准技术可以消除这种相移。

 

所提出的方法使用单个小孔径成像相机来捕捉移动物体的连续低分辨率图像。通过配准,这些连续图像被视为在静止条件下拍摄的图像。随后,通过先进的算法,可以重建与大孔径检测相同的高分辨率图像。

实验结果图。资料来源:SHI Dongfeng

 

然而,扩展相干光源的使用带来了斑点干扰的挑战,这可能会导致物体信息的丢失。

 

为了解决这个问题,研究人员从同一相机位置连续采集了多幅移动物体的图像。通过对这些图像进行注册和平均,斑点干扰的影响得以减轻,从而提高了图像质量。在室内实验中,单个小孔径成像相机成功实现了对移动物体的高分辨率成像,获得的图像相当于使用 2.5 倍大孔径检测获得的图像。

 

这项研究标志着首次将单相机傅立叶齿列成像技术应用于移动物体,从而在此类场景中实现了高分辨率成像。这项研究成果是一项重大的技术突破,拓展了傅立叶齿列成像的应用潜力,为该领域开辟了新的可能性。

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