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超声超分辨率成像评估前列腺结节微血管特征的可行性研究

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中国超声医学杂志 2025年第02期 206-209页

作者：黄鑫邓倾雷雨蒙田怡胡玉刚张瑶周青武汉大学人民医院超声影像科华润武钢总医院超声医学科

目的分析超声超分辨率成像(SRI)技术评估前列腺结节微血管特征的临床应用可行性。方法纳入36例前列腺良性结节患者和29例前列腺恶性结节患者，获取所有患者的临床资料及前列腺结节图像。经肘静脉快速推注SonoVue造影剂0.5 mL进行高帧... 详细信息

目的分析超声超分辨率成像(SRI)技术评估前列腺结节微血管特征的临床应用可行性。方法纳入36例前列腺良性结节患者和29例前列腺恶性结节患者，获取所有患者的临床资料及前列腺结节图像。经肘静脉快速推注SonoVue造影剂0.5 mL进行高帧率超声造影，连续采集造影动态图像2 min。通过软件分析造影图像，获取前列腺结节SRI图像及微血管参数：微血管密度(MVD)、微血管平均直径(MMD)、微血管平均流速(MMV)、微血管平均迂曲度(MMT),分析上述各项数据统计学意义。结果恶性组前列腺酸性磷酸酶(PAP)、总前列腺特异度抗原(tPSA)、游离前列腺特异度抗原(fPSA)、fPSA/tPSA比值均大于良性组，差异有统计学意义(P<0.001)。SRI能清楚显示前列腺结节微血管分布情况，同时将微血管显示提升至微米级别。恶性组参数MVD、MMD、MMV及MMT均大于良性组，差异有统计学意义(P<0.001)。结论超声SRI技术能评估前列腺结节微血管特征，为无创诊断前列腺结节提供了新方法。

关键词：超声超分辨率成像前列腺结节微血管

分孔径离轴同时偏振超分辨率成像光学系统像差校正

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物理学报 2022年第21期71卷 118-129页

作者：孙昇王超史浩东付强李英超长春理工大学空间光电技术国家与地方联合工程研究中心长春130022 中国科学院长春精密光学机械与物理研究所应用光学国家重点实验室长春130033

针对宽波段同时偏振高分辨率成像需求,提出一种基于反射式自由曲面光学系统和数字微镜器件的分孔径同时偏振超分辨率成像系统,其具有可用于任意光学波段、多个偏振态同时成像、单探测器、高分辨率、易轻量化等优势.给出了这种成像系统... 详细信息

针对宽波段同时偏振高分辨率成像需求,提出一种基于反射式自由曲面光学系统和数字微镜器件的分孔径同时偏振超分辨率成像系统,其具有可用于任意光学波段、多个偏振态同时成像、单探测器、高分辨率、易轻量化等优势.给出了这种成像系统光学结构的像差校正原理及设计优化方法,将Wassermann-Wolf理论进一步发展,推导了可消除多种像差的反射式Wassermann-Wolf微分方程;同时结合赛德尔像差理论,在求解Wassermann-Wolf方程时加入消畸变的边界条件,通过迭代方式,得到同时消除球差、彗差、像散、畸变的光学初始结构.对该初始结构进行离轴处理并进一步优化,编写自定义优化评价函数,严格控制各子孔径和各视场在中间像面和最终像面上主光线落点位置,从而有效地抑制最终系统中的畸变,避免超分辨重建过程中的镜元和像元失配误差,提高重建质量.最终完成了四子孔径自由曲面离轴反射式超分辨成像光学系统的设计,其相对孔径大(F#=2.5),结构紧凑,各个偏振通道成像质量接近衍射极限.以上像差校正原理及像质优化方法可有效指导超宽波段同时偏振超分辨率成像光学系统的设计.

关键词：像差校正离轴光学系统偏振成像超分辨率成像

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基于宽带立体超透镜的远场超分辨率成像

物理学报 2018年第9期67卷 82-88页

作者：高强王晓华王秉中电子科技大学应用物理研究所成都610054

为突破传统衍射极限实现远场超分辨率成像,提出了一种微波频段宽带立体超透镜用于目标远场超分辨率成像.该透镜可将携带着目标超分辨率信息的凋落波分量转换为传播波分量辐射到远场,进而可在远场接收这些信息并用于超分辨率成像.分别从... 详细信息

为突破传统衍射极限实现远场超分辨率成像,提出了一种微波频段宽带立体超透镜用于目标远场超分辨率成像.该透镜可将携带着目标超分辨率信息的凋落波分量转换为传播波分量辐射到远场,进而可在远场接收这些信息并用于超分辨率成像.分别从频域和时域两方面对该透镜的超分辨率特性进行验证.在频域,利用多重信号分类算法对借助于该结构的扩展目标实现了λ/12的远场超分辨率成像,大幅度提升了成像效果.在时域,结合时间反演技术,验证了带宽提升对空间超分辨率聚焦特性带来的明显优势.

关键词：远场超分辨率成像宽带立体超透镜

基于深度学习的兰姆波SCF-TFM超分辨率成像

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仪器仪表学报 2024年第6期45卷 101-110页

作者：孙刘家韩庆邦靳琪琳葛考河海大学信息科学与工程学院常州213200

腐蚀和裂纹是结构板常见的缺陷形式,兰姆波在非贯穿型损伤处发生模式转换是制约兰姆波成像质量的主要因素。此外,声波衍射遵循瑞利准则,超声成像存在分辨率极限。本文设计了一个全卷积神经网络对接收信号进行分割与重构,实现目标模态的... 详细信息

腐蚀和裂纹是结构板常见的缺陷形式,兰姆波在非贯穿型损伤处发生模式转换是制约兰姆波成像质量的主要因素。此外,声波衍射遵循瑞利准则,超声成像存在分辨率极限。本文设计了一个全卷积神经网络对接收信号进行分割与重构,实现目标模态的自动拾取,抹除杂波和模式转换的干扰。提出符号相干因子全聚焦成像法(SCF-TFM),在全矩阵聚焦成像过程中施加符号相干因子,抑制非目标区域散射波对成像结果的干扰,同时考虑散射信号的幅值及相位信息,可以一定程度上突破瑞利准则的限制,实现超分辨率成像。实验结果表明:对于单个盲孔缺陷,该方法成像结果的横向分辨率比全聚焦提高62.41%,信噪比提升58.23%;而对于多个非对称盲孔缺陷,当缺陷间距大于瑞利准则分辨率极限时,该方法的信噪比提高了92.89%;缺陷间距小于瑞利准则分辨率极限时,该方法可以实现超分辨率成像。

关键词：兰姆波非对称盲孔缺陷全卷积神经网络 SCF-TFM 超分辨率成像

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CX-6(02)微纳卫星超分辨率成像

遥感学报 2019年第2期23卷 196-204页

作者：谭政相里斌吕群波孙建颖李平付高爽尹增山中国科学院计算光学成像技术重点实验室北京100094 中国科学院大学北京100049 中国科学院微小卫星创新研究院上海201203

面向微纳卫星高分辨率对地遥感,将超分辨率成像应用于中国整星60公斤级的CX-6(02)微纳卫星设计中,解决因体积和重量限制导致传统长焦距、大口径成像载荷无法应用于微纳卫星的问题。图像获取上,采用高帧频面阵CMOS探测器对同一地物目标... 详细信息

面向微纳卫星高分辨率对地遥感,将超分辨率成像应用于中国整星60公斤级的CX-6(02)微纳卫星设计中,解决因体积和重量限制导致传统长焦距、大口径成像载荷无法应用于微纳卫星的问题。图像获取上,采用高帧频面阵CMOS探测器对同一地物目标多次曝光的方式,利用卫星姿态控制偏差和地速补偿来获得多帧具有亚像元位移的图像;超分辨率重建算法上,在变分贝叶斯框架下提出加权双向差分模型,提高先验概率模型的方向约束性,削弱观测方程求解的病态性。CX-6(02)星成像数据实验结果表明,本文的图像采样方法可获得较为充分的亚像元信息;相比传统的L1范数先验和全变分先验的变分贝叶斯超分辨算法重建结果,本文重建结果对反卷积运算导致的噪声放大具有更好的抑制作用,可获得两倍分辨率提升,有效提高数据质量和应用价值。

关键词： CX-6(02)微纳卫星超分辨率成像亚像元信息重建算法变分贝叶斯先验模型

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可实现图像自修复的压缩感知超分辨率成像

计算机辅助设计与图形学学报 2012年第12期24卷 1621-1630页

作者：胡春海张湃张海峰河北省测试计量技术及仪器重点实验室(燕山大学) 秦皇岛066004

为了在不增加系统复杂度的前提下实现对降质图像的传输、修复及超分辨率成像,基于压缩感知理论和图像的退化模型建立了一个新型的压缩感知系统.该系统利用图像退化模型中降采样操作和模糊算子改进测量矩阵,并提出了基于小波-Shearlet的... 详细信息

为了在不增加系统复杂度的前提下实现对降质图像的传输、修复及超分辨率成像,基于压缩感知理论和图像的退化模型建立了一个新型的压缩感知系统.该系统利用图像退化模型中降采样操作和模糊算子改进测量矩阵,并提出了基于小波-Shearlet的图像变换作为稀疏表示方法,在重构端结合迭代硬阈值算法重建图像.实验结果表明,文中系统在重构图像的质量和运算效率上均具备一定优势.

关键词：压缩感知退化模型图像修复超分辨率成像

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利用液晶光楔实现超分辨率成像

光学学报 2024年第19期44卷 160-167页

作者：曹凡周波刘志强叶茂电子科技大学光电科学与工程学院四川成都611731

探究液晶光楔器件在超分辨率成像中的应用,利用液晶材料制备得到可电控调制光束偏转方向的液晶光楔器件,通过改变施加电压的幅值采集多帧亚像素位移的图像序列,结合插值方法合成得到高分辨率的图像,相对初始图像的极限分辨率提升约55.0... 详细信息

探究液晶光楔器件在超分辨率成像中的应用,利用液晶材料制备得到可电控调制光束偏转方向的液晶光楔器件,通过改变施加电压的幅值采集多帧亚像素位移的图像序列,结合插值方法合成得到高分辨率的图像,相对初始图像的极限分辨率提升约55.0%。相比于利用双光楔旋转、液晶透镜光轴移动获得多帧图像序列的方法,该设计具有图像畸变小、响应速度快、对系统光焦度无影响的优点。

关键词：成像系统液晶光楔光束偏转亚像素位移超分辨率成像

基于联合优化的超分辨率成像系统简化设计研究

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光学学报 2024年

作者：鲁宏王超刘嘉楠王祺刘壮史浩东孙洪宇长春理工大学空间光电技术研究所长春理工大学光电工程学院

图像已成为当今信息传播和呈现的主要载体，高分辨率图像意味着更清晰的画质以及更丰富的细节承载能力。随着光电技术的发展，为了满足更高的成像性能，现代光电成像系统要求系统在保证高分辨率成像的前提下小型化，轻量化。因此，本文... 详细信息

图像已成为当今信息传播和呈现的主要载体，高分辨率图像意味着更清晰的画质以及更丰富的细节承载能力。随着光电技术的发展，为了满足更高的成像性能，现代光电成像系统要求系统在保证高分辨率成像的前提下小型化，轻量化。因此，本文提出一种基于光学-数字联合优化的超分辨成像系统简化设计方法，将光学设计、图像复原、超分辨率重建算法统筹联合，利用深度学习的梯度回传机制共同优化光学参数以及网络参数，实现成像系统与重建算法的最佳匹配。此外，为了保证神经网络同时具有复原光学像差以及超分辨率重建的能力，本文还提出了一种改进的双支路生成对抗网络，能够有针对的提取光学模糊特征和超分辨率重建特征。通过这种方法，本文实现了卡式望远成像系统与复原重建网络的端到端联合优化，在保证成像质量的前提下简化了望远系统的结构，最终得到细节丰富的超分辨率图像，并通过与相关算法对比重建图像与清晰图像间的PSNR及SSIM，验证了本文算法的性能与有效性。

关键词：计算成像联合优化系统简化设计超分辨率成像

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太赫兹近场超分辨率成像技术研究及实现

太赫兹近场超分辨率成像技术研究及实现

作者：薛占强西南科技大学

学位级别：硕士

太赫兹成像作为太赫兹的关键技术之一,在安检、无损检测等方面有广阔的应用。经典太赫兹时域光谱成像技术受波长的衍射极限影响,分辨率只有几百微米,难以实现亚波长成像测量。近场成像是突破衍射极限、获得超分辨率图像的研究方法之一... 详细信息

太赫兹成像作为太赫兹的关键技术之一,在安检、无损检测等方面有广阔的应用。经典太赫兹时域光谱成像技术受波长的衍射极限影响,分辨率只有几百微米,难以实现亚波长成像测量。近场成像是突破衍射极限、获得超分辨率图像的研究方法之一。本研究设计搭建了基于飞秒激光成丝的太赫兹超分辨率成像系统,并基于Labview语言,设计了成像软件。软件实现了成像系统中电动平移台的运动控制、太赫兹时域-频域光谱的计算、太赫兹波特征数据的提取和成像处理以及基于SQLsever的成像数据存储调用。对比研究了在不同位置截断1000 mm和400 mm焦距的透镜聚焦双色光形成的等离子体丝对太赫兹波时域幅值和频域峰值频率的影响;400 mm透镜聚焦双色光产生的太赫兹波,其峰值频率和成丝末端太赫兹波幅值稳定性较高。使用飞秒激光成丝产生太赫兹波(峰值频率0.64 THz,波长480μm)对掩模板扫描成像,获得了小于100μm成像分辨率。分辨率小于入射波长的一半,达到太赫兹超分辨率成像。在表征掩膜板结构分布时,时域成像优于频域成像,并且时域成像中的积分能量成像可以分辨出掩膜板更多的细微结构,实现更好的成像效果。

关键词：太赫兹近场等离子体丝超分辨率成像