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强度传输方程和神经网络融合的三维重构算法

浙江大学学报（工学版） 2021年第4期55卷 658-664,719页

作者：程鸿胡佳杰刘勇叶远青安徽大学电子信息工程学院安徽合肥230601

针对原有强度传输方程法所恢复的相位精度不够精确的缺点,提出强度传输方程和神经网络融合的三维重构算法.利用强度传输方程求解出物体不同角度的初始相位,利用神经网络算法进行优化,根据不同角度的最终恢复相位结合乘法技术重构出三维... 详细信息

针对原有强度传输方程法所恢复的相位精度不够精确的缺点,提出强度传输方程和神经网络融合的三维重构算法.利用强度传输方程求解出物体不同角度的初始相位,利用神经网络算法进行优化,根据不同角度的最终恢复相位结合乘法技术重构出三维体信息.该算法具有精度高的特点,可以为三维成像技术的应用提供参考.对于实验中的示例图像,该算法将强度传输方程得到的相位误差从21.40%降低为5.26%,重构三维物体与模拟真实物体的相关程度为显著相关.

关键词：三维重构强度传输方程人工神经网络乘法技术相位恢复

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自适应聚焦下基于强度传输方程的相位恢复

红外与激光工程 2022年第3期51卷 311-321页

作者：程鸿王丽王瑞向昕宇章权兵朱啸天安徽大学农业生态大数据分析与应用技术国家地方联合工程研究中心安徽合肥230601

基于强度传输方程的非干涉相位恢复方法是通过对强度图像求解方程来获取相位的一种途径。在图像采集过程中,对聚焦图像的选择是很重要的。但该过程通常是由主观方法来确定,从而导致聚焦定位不准确,进而影响相位恢复结果的精度。首先,提... 详细信息

基于强度传输方程的非干涉相位恢复方法是通过对强度图像求解方程来获取相位的一种途径。在图像采集过程中,对聚焦图像的选择是很重要的。但该过程通常是由主观方法来确定,从而导致聚焦定位不准确,进而影响相位恢复结果的精度。首先,提出了一种基于强度传输方程的自适应聚焦相位恢复方法;其次,使用边缘占空比对采集图像进行定位,在求解相位之后进行循环角谱传播,直到边缘占空比定位位置不变,即被认为是定位到了最佳聚焦位置;最后,再使用强度传输方程求解样本的相位。结果证明:该方法不仅提高了相位恢复的准确性而且减少了获取大量图像的次数。在模拟实验中,恢复相位与原始相位的相关系数达到0.986 6,均方根误差为0.305 0。在实际的微透镜阵列实验中,用所提出的相位恢复方法恢复出的微透镜高度与真实高度误差仅为5.7%,证明了在显微成像领域,所提算法可以定位到最优聚焦位置,有利于自动聚焦技术的发展,进而提高相位恢复的精度。

关键词：相位恢复强度传输方程自适应聚焦边缘占空比

透镜模型下基于色散和强度传输方程的相位恢复技术

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红外与激光工程 2019年第6期48卷 260-265页

作者：程鸿熊帮玲王金成马慧敏张芬韦穗安徽大学电子信息工程学院

针对基于强度传输方程(Transport of Intensity Equation, TIE)的非干涉相位恢复技术要求光源是单色的限制,以及强度采集过程移动CCD或物体而引入的机械误差,提出了一种适用于透镜模型下的色散相位恢复技术。该方法基于透镜成像系统的... 详细信息

针对基于强度传输方程(Transport of Intensity Equation, TIE)的非干涉相位恢复技术要求光源是单色的限制,以及强度采集过程移动CCD或物体而引入的机械误差,提出了一种适用于透镜模型下的色散相位恢复技术。该方法基于透镜成像系统的相位变换特性,将色散与TIE结合在一起,使不同波长的光经过透镜系统后在同一位置成像,从而在不机械移动的情况下获得聚焦和散焦强度图像。再利用散焦量与波长的关系结合TIE计算出物体的相位信息。模拟实验中用该方法恢复物体的相位与原始相位的相关性系数为0.970 7,均方根误差为0.061 8;同时真实实验对透镜阵列相位进行了恢复,实验结果与真实参数误差为1.74%,证明了所提方法的正确性和有效性。

关键词：相位恢复强度传输方程色散透镜成像系统

基于强度传输方程和微分干涉相差显微镜的定量相位成像及其在乳腺癌诊断中的应用

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中国激光 2018年第3期45卷 143-149页

作者：蔡双双郑龙飞曾碧新李润徐敏温州医科大学生物医学工程学院浙江温州325035 温州医科大学激光与光子生物医学研究所浙江温州325035 费尔菲尔德大学机械工程系美国康州06824 费尔菲尔德大学物理系美国康州06824

结合光的强度传输方程和微分干涉相差(DIC)显微镜设计了一套定量相位显微成像系统,用以同时揭示癌变过程组织微结构的三维改变以及由此导致的光散射特性的变化。采集257例乳腺浸润性导管癌未染色石蜡包埋组织切片的DIC图像,由强度传输... 详细信息

结合光的强度传输方程和微分干涉相差(DIC)显微镜设计了一套定量相位显微成像系统,用以同时揭示癌变过程组织微结构的三维改变以及由此导致的光散射特性的变化。采集257例乳腺浸润性导管癌未染色石蜡包埋组织切片的DIC图像,由强度传输方程获得其二维分布相位图,并由散射相定理进一步导出空间分辨的光散射特性图。结果表明:乳腺浸润性导管癌的分级与组织的约化散射系数、各向异性因子高度相关;随着癌症分级的提高,乳腺浸润性导管癌组织的约化散射系数显著增大,各向异性因子显著减小。利用所得的光散射特性参数预测乳腺浸润性导管癌的癌症分级,准确率可达88%。DIC显微镜自身具有的无标记、高图像衬度等特点使得该实验方法也可以用于新鲜组织或冰冻组织切片,并可用于实时、快速的病理诊断。

关键词：医用光学定量相位成像强度传输方程微分干涉相差显微镜散射相定理光学病理术

基于强度传输方程的激光损伤应力检测技术研究

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中国激光 2018年第9期45卷 256-262页

作者：雷耀刘诚程北张雪洁刘志刚中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室上海201800 中国科学院大学北京100049 上海科技大学物质科学与技术学院上海201210

提出了基于强度传输方程(TIE)的光学元件激光损伤应力检测方法,通过采集损伤点区域聚焦位置附近的三幅强度图像,直接计算出损伤点产生的应力双折射相位分布,并在此基础上实现了激光损伤应力的定量检测。相较于其他相位测量技术,TIE方法... 详细信息

提出了基于强度传输方程(TIE)的光学元件激光损伤应力检测方法,通过采集损伤点区域聚焦位置附近的三幅强度图像,直接计算出损伤点产生的应力双折射相位分布,并在此基础上实现了激光损伤应力的定量检测。相较于其他相位测量技术,TIE方法在恢复的相位结果中不会出现幅度为π的相位跃变,而且可以采用非相干光照明,具有光路结构简单、操作方便和测量速度快等优势,适用于光学元件损伤的快速检测。对石英玻璃在二氧化碳激光器作用下所产生的系列损伤点进行了实际验证测量,测量结果完全符合理论预期。

关键词：测量相位恢复强度传输方程应力双折射损伤检测

基于快速迭代有限差分强度传输方程的相位恢复

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光学学报 2021年第22期41卷 105-114页

作者：张雅彬陈贤瑞刘磊刘彬钟志单明广哈尔滨工程大学信息与通信工程学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学先进船舶通信与信息技术工业和信息化部重点实验室黑龙江哈尔滨150001

强度传输方程(TIE)是用于非干涉相位恢复的重要手段之一。传统方法受限于输入图像的形状或收敛速度,进而限制了TIE的普遍性和相位恢复效率。因此,提出了一种基于快速迭代有限差分法(FIFDM)的TIE相位恢复方法。该方法在基于有限差分法(F... 详细信息

强度传输方程(TIE)是用于非干涉相位恢复的重要手段之一。传统方法受限于输入图像的形状或收敛速度,进而限制了TIE的普遍性和相位恢复效率。因此,提出了一种基于快速迭代有限差分法(FIFDM)的TIE相位恢复方法。该方法在基于有限差分法(FDM)的TIE求解方法的基础上,考虑迭代过程中各点的相关性并引入松弛因子来实现相位恢复。仿真和实验结果表明,与离散余弦变换(DCT)法、FDM相比,所提方法具有更快的恢复速度、更高的准确性和更强的抗噪性能。

关键词：测量相位恢复强度传输方程有限差分法快速迭代

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基于强度传输方程的多重网格算法

光子学报 2013年第7期42卷 878-882页

作者：刘红陶少杰程鸿黄江林安徽大学计算智能与信号处理教育部重点实验室合肥230039

为了从直接测量得到的强度图像中恢复相位信息,研究了基于强度传输方程的多重网格算法.从最粗层开始计算,给定初值,迭代出一个解,将此解作为最细层的初值,然后在最细层计算出一个近似解.进一步计算其残差,并将残差限制到较粗网格层求解... 详细信息

为了从直接测量得到的强度图像中恢复相位信息,研究了基于强度传输方程的多重网格算法.从最粗层开始计算,给定初值,迭代出一个解,将此解作为最细层的初值,然后在最细层计算出一个近似解.进一步计算其残差,并将残差限制到较粗网格层求解,直至最粗层,然后逐层修正细网格层的解.利用循环在粗细不同的网格层来消除不同频率的误差分量,得到相位的精确解.仿真实验和真实实验表明,多重网格算法能够较好地从强度图像恢复物体的真实相位.

关键词：相位恢复强度传输方程多重网格网格层

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基于强度传输方程的相位检索

光子学报 2011年第10期40卷 1566-1570页

作者：程鸿章权兵韦穗沈川安徽大学计算智能与信号处理教育部重点实验室合肥230039

为了从直接测量的强度图像中计算出相位信息,研究了基于强度传输方程的相位检索技术.设计了一个实用的相位检索系统,包含经典傅里叶相位检索和基于整体变分的相位检索算法.通过测量聚焦平面和前后散焦平面光波场的空间强度,求解二阶微... 详细信息

为了从直接测量的强度图像中计算出相位信息,研究了基于强度传输方程的相位检索技术.设计了一个实用的相位检索系统,包含经典傅里叶相位检索和基于整体变分的相位检索算法.通过测量聚焦平面和前后散焦平面光波场的空间强度,求解二阶微分方程得到相位.与迭代相位检索技术相比克服了其迭代不确定性、收敛速度慢等缺点.实验表明,利用强度传输方程检索相位的方法可以有效快速地从强度图像中计算出相位;整体变分算法相比傅里叶算法,在恢复相位的同时可以保持良好的边缘.

关键词：强度传输方程迭代相位检索傅里叶整体变分

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基于双目视强度传输方程的多模式相位成像

光学技术 2022年第3期48卷 277-285页

作者：陈超刘诚江南大学理学院江苏无锡214122

活细胞观测可以获得细胞的生命状态,是生物医学中众多研究的基础。然而多数活细胞因整体透明难以观测,通常使用泽尼克相衬及微分干涉相衬等相位成像技术来增强图像衬度。但通用的泽尼克相衬显微镜和微分干涉相衬显微镜仪器复杂、成本高... 详细信息

活细胞观测可以获得细胞的生命状态,是生物医学中众多研究的基础。然而多数活细胞因整体透明难以观测,通常使用泽尼克相衬及微分干涉相衬等相位成像技术来增强图像衬度。但通用的泽尼克相衬显微镜和微分干涉相衬显微镜仪器复杂、成本高昂,且依赖于沃拉斯顿棱镜和相衬环等特定光学元器件。提出了一种基于双目视强度传输方程的多模式相位成像方法,利用显微镜双目视筒上两个相机同步拍摄的物体欠焦及过焦图像,可求解强度传输方程得到物体的定量相位,并进一步计算物体的泽尼克相衬图像及微分干涉相衬图像。数值模拟和成像实验结果显示双目视多模式相位成像能够提供高质量的泽尼克相衬及微分干涉相衬图像。方法不需要借助特殊光学器件或者复杂光路,成本低且易于实现,有能力替代昂贵的相衬显微镜及微分干涉相衬显微镜,在非标记生物成像中获得更广泛的运用。

关键词：生物光学相位成像强度传输方程泽尼克相衬微分干涉相衬多模式非标记生物成像