空间频域成像在农产品品质检测中的应用现状与展望 被引量：7

1

作者 王忠 胡栋 +1 位作者 孙志忠 应义斌 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第15期275-288,共14页

空间频域成像,作为一种新兴的光学成像技术,具备宽场非接触、成像深度辨析和有效信号增强等特点,能够提供与组织物理结构、化学成分相关的信息,被广泛应用于农产品组织光学特性表征和品质无损检测等领域。该文首先概述了空间频域成像技... 空间频域成像,作为一种新兴的光学成像技术,具备宽场非接触、成像深度辨析和有效信号增强等特点,能够提供与组织物理结构、化学成分相关的信息,被广泛应用于农产品组织光学特性表征和品质无损检测等领域。该文首先概述了空间频域成像技术的起源和发展,继而阐明了该技术的工作原理,包括光在生物组织中的传输理论与正向问题、测量与数据处理、逆向反演,然后描述了该技术的多种实施方式,如常规空间频域成像、多光谱空间频域成像、高光谱空间频域成像以及高频空间频域成像,并总结其在苹果、梨、桃等农产品组织光学特性表征和品质检测方面的应用现状,最后讨论了该技术面临的挑战,如测量双层/多层农产品组织光学特性时误差较大、测量深度局限于毫米级、缺乏标准化的光学参考样本、检测耗时较长等,以期为该技术在未来的研究提供参考。 展开更多

关键词 农产品 光学特性 品质检测 空间频域成像 光传输

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空间频域成像在烧伤中的应用现状及研究进展

2

作者 郑杨 陈锦 +1 位作者 胡敏 邵云飞 《中国烧伤创疡杂志》 2024年第4期276-278,共3页

烧伤是指热力、化学物质、电流、放射线等造成的组织损伤,其预后与烧伤严重程度密切相关,若评估不当不仅影响患者的治疗进程,还可能给患者造成严重的精神创伤,故准确评估烧伤严重程度至关重要。空间频域成像(SFDI)因具有非接触、大视场... 烧伤是指热力、化学物质、电流、放射线等造成的组织损伤,其预后与烧伤严重程度密切相关,若评估不当不仅影响患者的治疗进程,还可能给患者造成严重的精神创伤,故准确评估烧伤严重程度至关重要。空间频域成像(SFDI)因具有非接触、大视场、无创、快速成像等优点,可通过定量测定组织吸收和散射系数量化血液相关成分,在烧伤严重程度的评估中发挥了一定作用。为更好地指导SFDI在烧伤中的应用,本文对其原理、应用方法以及在烧伤严重程度评估中的应用现状及研究进展进行了综述。 展开更多

关键词 空间频域成像 烧伤程度 评估 光学性质 综述

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单像素空间频域成像的实时化 被引量：4

3

作者 但迈 刘美慧 高峰 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期159-166,共8页

本文提出了一种单像素空间频域成像的实时化方法,该方法可动态测量多波长下的空间频域漫反射图像,并快速重构光学参数。动态单像素成像采用交叠成像窗口方式,即只更新少数测量值来重建新一帧图像,其他测量值与前一帧共享,因此在相同的... 本文提出了一种单像素空间频域成像的实时化方法,该方法可动态测量多波长下的空间频域漫反射图像,并快速重构光学参数。动态单像素成像采用交叠成像窗口方式,即只更新少数测量值来重建新一帧图像,其他测量值与前一帧共享,因此在相同的测量时间内可以获得传统方法两帧图像间的多帧中间状态图像,有效提高了单像素成像的帧率。针对空间频域漫反射图像的频谱分布,设计了圆形路径下单像素采样模板的测量顺序及成像窗口交叠长度,以保证动态成像过程中漫反射图像的直流成分和交流成分同步更新。为快速重构光学参数图像,提出一种基于区间优化和像素优化的快速查表法,该方法有效减少了传统查表法重构光学参数过程的冗余运算,提高了重构速度。使用搭建的单像素空间频域成像系统对所提方法进行了一系列仿体验证,结果表明,所提方法可以实现超过10frame/s的多波长漫反射图像的实时测量,并可以以低于2%的误差实时重构光学参数图像。 展开更多

关键词 医用光学 空间频域成像 动态单像素成像 快速查表法 实时成像

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光学特性在果蔬品质无损检测中的研究进展 被引量：4

4

作者 孙晓林 周童童 +2 位作者 孙志忠 李占明 胡栋 《食品研究与开发》 CAS 北大核心 2022年第4期209-218,共10页

果蔬组织的光学特性与组织内部的化学成分和物理结构关系密切,可用来分析果蔬品质。为保证食品质量安全和消费者健康,多种光学技术被用于果蔬组织光学特性测量和品质无损检测。该文系统阐述时间分辨、频域、空间分辨、空间频域成像和积... 果蔬组织的光学特性与组织内部的化学成分和物理结构关系密切,可用来分析果蔬品质。为保证食品质量安全和消费者健康,多种光学技术被用于果蔬组织光学特性测量和品质无损检测。该文系统阐述时间分辨、频域、空间分辨、空间频域成像和积分球技术测量果蔬组织光学特性的原理和特点,对其在果蔬品质检测中的具体应用进行总结和展望,旨在为果蔬品质无损检测研究提供参考。 展开更多

关键词 光学特性 果蔬 品质检测 时间分辨 空间分辨 空间频域成像 积分球

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偏振空间频域成像系统及仿体验证

5

作者 石志国 张洋 +8 位作者 王全福 李忠胜 王霞 董美丽 倪敬书 黄尧 张盛昭 王贻坤 张元志 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期25-33,共9页

偏振光学成像是一种非标记、无损伤的检测技术,对亚波长微观结构的变化比较敏感,可以提供丰富的组织结构和光学信息。然而,在可见波段范围内,生物组织是强散射介质,光在组织中传播时会经历多次散射,失去原本携带的相位和偏振信息,从而... 偏振光学成像是一种非标记、无损伤的检测技术,对亚波长微观结构的变化比较敏感,可以提供丰富的组织结构和光学信息。然而,在可见波段范围内,生物组织是强散射介质,光在组织中传播时会经历多次散射,失去原本携带的相位和偏振信息,从而影响光学成像的对比度和分辨率。本团队结合空间频域成像和偏振光学成像方法,搭建了偏振空间频域成像系统。通过高频空间频域成像控制照明光的穿透深度,利用穆勒矩阵表征样品浅层的偏振参数,进而反映样品浅层的微观结构信息。实验结果显示:偏振空间频域成像系统测得的灰阶板漫反射率与标准值线性相关(R2=0.99988);退偏系数与脂肪乳体积分数成正比关系,二向衰减系数随二向衰减器导致的二向衰减增大而增大;该系统可以准确测量四分之一波片和全波片的相位延迟,表明该系统可以准确测量样品的偏振参数。对比传统偏振光成像和偏振空间频域成像结果可以发现,偏振空间频域成像可以有效控制成像深度,精确测量样品浅层的穆勒矩阵。采用该系统对烧伤猪皮进行检测,测量结果显示:猪皮组织内部的胶原蛋白结构被破坏,相位延迟降低。本研究结果预期能够有效提升浅层组织偏振特性检测的准确性,促进肿瘤的早期检测。 展开更多

关键词 生物光学 偏振光学成像 空间频域成像 穆勒矩阵 组织仿体

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基于空间频域成像的果蔬皮下隐性损伤可视化检测

6

作者 黄璇 周童童 +3 位作者 孙志忠 杨自栋 孙通 胡栋 《中国食品学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期229-237,共9页

果蔬皮下隐性损伤症状轻微,特征难以识别,传统的均匀光成像难以实现无损准确检测。本文采用空间频域成像技术,基于深度辨析和信号增强特点,对胡萝卜、红富士苹果、黄瓜、金冠苹果、水果黄瓜、蛇果、芒果、黄桃、玫瑰李、水蜜桃等10种果... 果蔬皮下隐性损伤症状轻微,特征难以识别,传统的均匀光成像难以实现无损准确检测。本文采用空间频域成像技术,基于深度辨析和信号增强特点,对胡萝卜、红富士苹果、黄瓜、金冠苹果、水果黄瓜、蛇果、芒果、黄桃、玫瑰李、水蜜桃等10种果蔬的新鲜皮下隐性损伤(30 min内)进行检测。通过图像获取、图像解调、白板校正和逆向反演等步骤,得到果蔬组织的光学特性参数。结果表明,健康果蔬和损伤果蔬的光学特性参数存在差异,主要表现在果蔬损伤后约化散射系数值大大减小,因此可实现其皮下隐性损伤的可视化无损检测。本文提出了一种果蔬皮下隐性损伤无损检测的新方法,具有广泛的应用前景。 展开更多

关键词 空间频域成像 果蔬 皮下隐性损伤 光学特性参数 无损检测

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基于目标形貌测量的空间频域成像校正方法. 被引量：3

7

作者 刘美慧 但迈 高峰 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2021年第10期314-320,共7页

为了消除空间频域(SFD)成像中形貌对组织体光学特性提取精度的影响,提出了一种基于目标形貌测量的SFD成像校正方法。该方法采用相位轮廓技术获取目标的三维形貌,并对获取的SFD漫反射图像进行频率与光强校正。其中,频率校正采用基于多频... 为了消除空间频域(SFD)成像中形貌对组织体光学特性提取精度的影响,提出了一种基于目标形貌测量的SFD成像校正方法。该方法采用相位轮廓技术获取目标的三维形貌,并对获取的SFD漫反射图像进行频率与光强校正。其中,频率校正采用基于多频查表的光学特性插值方法,入射和反射光强的校正则基于光照度定律和Minnaert模型。用基于高灵敏度锁相光子计数检测技术的单像素SFD成像系统进行实验,并用二维离散余弦变换模式的单像素成像方法获取低采样率下的目标形貌与多波长光学特性拓扑图像。实验结果表明,目标体表面形貌高度在每个像素点的误差不超过1mm,校正后重建的吸收系数和约化散射系数分别降低了51.1个百分点和6.7个百分点。 展开更多

关键词 成像系统 空间频率成像 单像素成像 形貌测量 光强及频率校正

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基于锁相光子计数测量的单像素空间频率域成像系统 被引量：3

8

作者 赵宽心 李同心 +2 位作者 侯茜 但迈 高峰 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期136-142,共7页

基于锁相光子计数技术,提出一种多波长并行检测的单像素空间频率域成像(SFDI)系统。以一个数字微镜器(DMD)为待测多波长漫反射光的调制光源,以另一个DMD为漫反射光采集、编码与会聚设备,使得会聚后的漫反射光通过锁相光子计数技术实现... 基于锁相光子计数技术,提出一种多波长并行检测的单像素空间频率域成像(SFDI)系统。以一个数字微镜器(DMD)为待测多波长漫反射光的调制光源,以另一个DMD为漫反射光采集、编码与会聚设备,使得会聚后的漫反射光通过锁相光子计数技术实现不同波长的解调分离,同时降低了系统成本。引入压缩感知图像恢复理论,有效缩短了多次空间编码引起的单像素成像时间。实验结果表明,所提SFDI系统只需要进行像素总数20%左右的编码,即可准确重构多波长下仿体表面漫反射光图像。 展开更多

关键词 成像系统 空间频率域成像 并行检测 锁相光子计数 单像素相机

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基于空间频域成像的烧伤程度无创定量评估 被引量：1

9

作者 钟晓雪 黄国武 +8 位作者 缪弘波 胡城豪 刘威 孙春容 陈志华 李港宁 曹自立 金鑫 林维豪 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第24期108-117,共10页

针对目前临床上尚缺乏有效可行的烧伤程度精准诊断的难题,本课题组研究了基于空间频域成像的烧伤程度无创定量评估方法。本课题组通过基于单次快照多频解调方法的空间频域成像技术,实时、大面积、高分辨地反演出了与烧伤组织结构、生理... 针对目前临床上尚缺乏有效可行的烧伤程度精准诊断的难题,本课题组研究了基于空间频域成像的烧伤程度无创定量评估方法。本课题组通过基于单次快照多频解调方法的空间频域成像技术,实时、大面积、高分辨地反演出了与烧伤组织结构、生理特性紧密相关的光学参数(吸收系数与约化散射系数),并结合系统聚类方法与多参数降维分析,提高了烧伤程度分类的准确性,缩短了分类时间。鼠烧伤模型的实验结果表明:动态监测光学参数的变化趋势可以显著区分出三种不同的烧伤程度,系统聚类分析缩短了分类时间,基于主因子的多参数降维分析表现出了更强的抗干扰性。本文方法为临床烧伤的早期诊断提供了一种极具潜力的实现途径。 展开更多

关键词 医用光学 医学生物成像 空间频域成像 烧伤程度评估 组织光学参数

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空间频域成像在皮肤病定量评估中的研究 被引量：2

10

作者 曹自立 陈新林 +2 位作者 潘达 苗丹 曾碧新 《中国医学物理学杂志》 CSCD 2020年第6期714-719,共6页

利用空间频域成像技术搭建的成像系统检测多种皮肤病组织的光学参数和生理参数信息,并对比分析讨论不同类型的皮肤病与光学参数、生理参数之间的关系。实验结果表明,病变皮肤组织与正常皮肤组织之间在光学参数、生理参数上存在较大差异... 利用空间频域成像技术搭建的成像系统检测多种皮肤病组织的光学参数和生理参数信息,并对比分析讨论不同类型的皮肤病与光学参数、生理参数之间的关系。实验结果表明,病变皮肤组织与正常皮肤组织之间在光学参数、生理参数上存在较大差异,这将为临床医生对皮肤病诊治提供一种新颖、可靠、科学的评估方法。 展开更多

关键词 空间频域成像 皮肤病 光学参数 生理参数 定量评估

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基于空间频域成像技术的光学系统校正方法

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作者 潜霞飞 《科技创新与应用》 2022年第29期17-20,共4页

经过前期大量的实验证明数字微镜DMD投影的混合光空间调制图案存在的问题,非常影响调制传递函数数值的获得,对光学参数和生理参数的获取带来很大的困难,为确保实验数据的准确性,对空间频域成像平台的光路系统进行光强空间分布强度曲线... 经过前期大量的实验证明数字微镜DMD投影的混合光空间调制图案存在的问题,非常影响调制传递函数数值的获得,对光学参数和生理参数的获取带来很大的困难,为确保实验数据的准确性,对空间频域成像平台的光路系统进行光强空间分布强度曲线和通道污染校正是十分有必要的。基于此,提出反演法解决DMD自身缺陷带来的光强空间分布不均匀问题和CCD对光强非线性的响应问题并使用影响因子矩阵P解决CCD带来的通道污染问题。 展开更多

关键词 空间频域成像 光学 系统校正方法 数字微镜 反演法

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融合轮廓信息的光学参数成像系统

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作者 李同心 董叶青 +3 位作者 刘明 赵静 李明慧 李研哲 《生物医学工程学杂志》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期370-379,389,共11页

如何快速获取具有复杂轮廓生物组织的光学参数图像,是现有光学成像技术面临的共同难题。本文提出并研制了一套融合轮廓信息的光学参数成像系统,首先采用傅里叶变换轮廓术获取生物组织的轮廓信息,然后依据光照度定律矫正生物组织表面各... 如何快速获取具有复杂轮廓生物组织的光学参数图像,是现有光学成像技术面临的共同难题。本文提出并研制了一套融合轮廓信息的光学参数成像系统,首先采用傅里叶变换轮廓术获取生物组织的轮廓信息,然后依据光照度定律矫正生物组织表面各点入射光强的差异,最后基于空间频域成像原理获取生物组织的光学参数图像。实验结果表明,成像系统能够准确、快速获取生物组织的轮廓信息和光学参数图像。对于表面高度和角度分别在30 mm和40o以内的平板仿体,光学参数的最大成像误差分别从轮廓矫正前的46.27%和72.18%降至轮廓矫正后的6.89%和10.26%。人脸仿体实验和受试者脑前额叶成像试验证明了本文成像系统具备获取具有复杂轮廓生物组织图像的临床应用价值,同时本文提出的轮廓矫正方法或可与现有光学成像技术结合,减少生物组织表面轮廓对成像质量的影响。 展开更多

关键词 复杂轮廓 光学参数 光照度定律 空间频域成像

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