势。4. 成像质量CCD电荷耦合器制作技术起步早,技术成熟,采用PN结或二氧化硅(SiO2)隔离层隔离噪声,成像质量相对CMOS光电传感器有一定优势。由于CMOS光电传感器集成度高,各光电传感元件、电路之间距离很近,相互之间的光、电、磁干扰较严重,噪声对图像质量影响很大,使CMOS光电传感器很长一段时间无法进入实用。近年,随着CMOS电路消噪技术的不断发展,为生产高密度优质的CMOS图像传感器提供了良好的条件。5. 集成性从制造工艺的角度看,CCD中电路和器件是集成在半导体单晶材料上,工艺较复杂,。CCD仅能输出模拟电信号,需要后续的地址译码器、模拟转换器、图像信号处理器处理,并且还需要提供三 ...
素化伪影,图像质量会下降。此外,减少纤芯的数量可以缩小体积,但视野会随之变小,同时上述效果(串扰和像素化伪影)变得更加明显。此外,基于宽场照明和使用微透镜成像的手持显微镜最近已被证明用于自由移动小鼠的大脑成像。但是,不管采用何种不同的方法,大多数方法使用的头端透镜都在成像探头的小型化与其成像性能之间进行了权衡。微型化的物理尺寸限制是脑成像的一个特殊问题,因为探针植入不可避免地会破坏此类研究旨在了解的复杂神经回路。最近,基于编码孔径成像的无透镜相机已被提出用于生物和商业应用。这些相机外形平坦,横向尺寸与裸图像传感器芯片接近,成像工作距离可变,可以不接触对样品成像。它的工作原理是在裸传感器前面附近 ...
似,代价是图像质量受损。利用GPU计算的快速发展,非近似的基于点的方法 (point-based method, PBM)最近以每帧几秒的速度生成了具有每像素焦点控制的彩色和纹理场景。然而,PBM为每个场景点独立模拟菲涅耳衍射,因此不会对遮挡(occlusion)进行建模。这阻止了复杂3D场景的准确再现,其中前景将因未遮挡的背景而被振铃伪影(2)严重污染。光场渲染可以部分解决这种没有遮挡的问题。然而,这种方法会导致大量的渲染和数据存储开销,并且遮挡仅在整个全息图的一小部分内是准确的。在菲涅耳衍射模拟期间添加每条射线可见性测试理想地解决了该问题,但遮挡测试的额外成本、对相邻点的访问和条件分支会减 ...
最终的全彩图像质量进行优化,而且通常依赖于焦斑强度这样的中间指标。文章创新点:基于此,美国普林斯顿大学的Ethan Tseng(一作)和Felix Heide(通讯)提出一种端到端可微成像模型联合优化超表面和解卷积算法,设计了一个高质量、偏振不敏感的纳米光学成像器,可以用于400-700nm的全彩、40°宽视场成像。成像效果可以媲美含6个镜片、体积是其55万倍的镜头。超表面f数为2,孔径为500um,其涵盖散射体数为160万个。相比以往的超表面设计方法,孔径翻倍,散射体数多一个数量级,计算效率还大大提升。原理解析:将物理上的超表面和图像传感器的成像与解卷积重建看作网络的前向传播模型,然后,网络 ...
后处理后的图像质量。没有一种端到端的方法来联合优化成像光学元件的参数和数据处理算法,为特定任务找到最佳计算相机的任务仍然难以实现。文章创新点:基于此,斯坦福大学的Vincent Sitzmann和Gordon Wetzstein等人提出了一种从成像的各个器件环节到最终的图像重建算法都考虑在内的端到端优化方法。并将该端到端框架应用于消色差拓展景深和快照超分辨成像。优化完成的衍射元件用光刻技术加工,折射透镜用金刚石车削加工。经实验验证,实际效果与模拟效果相符。原理解析:(1) 成像模型。首先以近轴光学的方式,不考虑离轴像差,用平面波看作为一个无穷远处的点光源,其经过光学元件的相位调制后,用波动光学 ...
能够获得的图像质量。直到最近(2018年开始),基于机器学习的全息波传播模型提出,能够相对的改善图像质量。这些工作主要分为三类:第一类,将从SLM到目标图像的前向传播通过网络参数化,学习光学像差、物理光学和传输模型之间的差异,从而使得传播模型更准确,但是相比传统的方法不一定有速度优势;第二类,使用“逆”网络学习从图像平面到SLM的映射关系,从而可以从目标图像直接得到相位调制SLM的调制模式,且无需迭代优化,但是其图像质量在根本上受限于前向波传播模型;第三类,将网络参数化前向模型与逆网络结合,但是只限制在二维的平面到平面的传播。当前不足:受限于仿真物理光学的波传播模型,当前的全息显示图像质量不佳 ...
上受到原始图像质量的限制。在原始图像由于未对准而丢失的情况下,无法进行校正。自对准台式扫描仪和手持式扫描仪都无法克服工作空间和操作员技能障碍,这些障碍将常规OCT成像对象限制为合作的、非卧床的个人。自对准台式扫描仪仍然需要机械头稳定,而手持式扫描仪仍然需要经过培训的操作员。此外,这两种方法是不兼容的,额外的大量自动对准组件使手持式扫描仪更加笨拙。当前不足:当前的用于眼科成像OCT设备无法消除对成像空间和操作员的严格要求,阻碍了OCT的广泛应用。文章创新点:基于此,美国杜克大学的Mark Draelos(第一作者兼通讯作者)等人提出了一种主动追踪扫描仪,所成图像可与临床OCT相媲美。有助于将OC ...
其不仅降低图像质量,对最终用户也是一个潜在的安全隐患。散斑的缓解通常使用时间或空间的多路复用(multiplexing)来叠加独立的散斑模式。这些多路复用方法包括使用机械振动、快速扫描微镜、可变形镜以及对具有不同相位延迟的不同散斑图案进行光学平均等。然而,几乎所有的多路复用方法要么需要机械移动部件,要么需要复杂的光学系统,或两者都需要。使用部分相干光源(如LED)是一种更好的方法,因为它不需要对硬件系统做修改。LED的空间和时间不相干性直接减少了观察到的散斑,这是由于在多个不同的波传播方向(空间不相干)或光谱(时间不相干)上的多路复用的结果。然而,这引入了不想要的模糊和对比度牺牲,导致观察到图 ...
但在保持高图像质量的同时构建具有大压缩比的成像器并非易事。例如,在高光谱光场成像中,为了获取 五维数据立方体,目前大多数成像仪都建立在Nyquist采样上,并且压缩比r=1。对于给定的探测器阵列,这会导致沿空间、光谱和角轴的采样之间进行权衡。例如,在本文作者2020年基于IMS的高光谱光场相机中,全光数据立方体体素的总数限制为66×66×5×5×40,限制了其在高分辨成像中的应用。尽管可以通过使用多摄像头配置来减轻这种权衡,但它会增加系统的外形尺寸和复杂性。还有一种利用压缩感知从频谱域中的欠采样测量中恢复大小为1000×1000×3×3×31的五维数据立方体,但压缩率仅为3.4(2017年 Y ...
较高温度下图像质量下降或 TIRF 角度损失;5.某些设置的复杂性——多个反馈回路,需要特定的温度校准;6.不同的温度和整个视场的温度梯度 - 作为散热片的浸泡物镜。图 2:a) 使用 63x/1.4 NA 油浸物镜时的散热效果表征。平衡至 37°C 的大型环境室不足以将样品保持在 37°C。当浸入式物镜接触样品时,温度至少降低 3°C,并且永远不会回到 37°C,因为物镜连接到显微镜主体,显微镜主体在室温下位于腔室外部。VAHEAT 用于表征温度下降并补偿物镜的冷却效果。开启 VAHEAT 后,热沉效应仅在前 10 秒内出现,当温度降至 36.2°C 时,仪器反馈回路会对其进行校正。这样,样 ...
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