1、激光散斑成像的研究進(jìn)展摘要：事實(shí)上激光散斑成像在我們的生活中早就得到了廣泛的應(yīng)用、只是我們平常沒有注意而已。例如在醫(yī)學(xué)方面：利用激光散斑成像儀監(jiān)測腸系膜上微循環(huán)血流時空響應(yīng)特性，此發(fā)明一種利用激光散斑成像儀監(jiān)測腸系膜上微循環(huán)血流時空響應(yīng)特性的方法，包括光路和成像系統(tǒng)。光路由氦氖激光器發(fā)出的光束耦合到光纖束形成均勻擴(kuò)散光束構(gòu)成；成像系統(tǒng)由帶相機(jī)的立體顯微鏡、圖像采集卡與圖像采集控制軟件、信號分析軟件構(gòu)成（1）。利用激光散斑成像監(jiān)測光動力治療的血管損傷效應(yīng)，研究表明,通過對血管管徑和血流速度的監(jiān)測,激光散斑襯比成像技術(shù)可以用于評估光動力治療過程中的腫瘤周圍血管損傷效應(yīng)（2）。在與環(huán)境相關(guān)的方面：近

2、幾年，研究出了一種先進(jìn)的方法檢測環(huán)境污染濃度的方法，提出了一種利用激光散斑和散斑照相技術(shù)的污染擴(kuò)散非定常瞬時全場濃度測量的新方法。根據(jù)污染煙霧粒子成像、粒子散射、統(tǒng)計(jì)光學(xué)以及數(shù)字圖像處理技術(shù),從理論上詳細(xì)論證了濃度場全場測量的原理和此方法測量的局限性,為進(jìn)一步設(shè)計(jì)濃度場測量系統(tǒng)提供了參考依據(jù)（3）。當(dāng)然激光散斑成像，主要是用在成像方面。特別是現(xiàn)代、隨著照相技術(shù)的快速發(fā)展，激光散斑成像占據(jù)了越來越重要的地位。關(guān)鍵詞：激光散斑成像技術(shù) 成像監(jiān)測 時空散斑效應(yīng) 外差探測信號引言：激光散斑技術(shù)由來已久，在牛頓的那個時代就已經(jīng)開始被人們認(rèn)識，那時牛頓就已經(jīng)認(rèn)識到“恒星閃爍”而“行星不閃爍”。隨科學(xué)技術(shù)的

3、快速發(fā)展，激光散斑得到了越來越重要的應(yīng)用。是在成像方面，可以利用激光成像技術(shù)研究坐骨神經(jīng)刺激時大老鼠軀體的感覺;在軍事方面，有了合成孔徑激光雷達(dá)監(jiān)測激光散斑時空效應(yīng)。激光散斑的基礎(chǔ)知識對于激光散斑在很久以前人類就已經(jīng)開始了研究。1730年牛頓已經(jīng)注意到恒星閃爍而行星不閃爍，光源發(fā)出的光被隨機(jī)介質(zhì)散射在空間形成的一種斑紋 。1960年世界出現(xiàn)了激光器，高度相干性的激光照在粗糙表面很容易看到這種圖樣，散斑攜帶大量有用信息。散斑在工程技術(shù)方面等各方面有廣泛的應(yīng)用。散斑的理論是統(tǒng)計(jì)光學(xué)的一部分，與光的相干理論在很多地方相似和相通。最初人們主要研究如何減弱散斑的影響，在研究的過程中人們發(fā)現(xiàn)散斑攜帶了大量

4、的光束和光束所通過的物體大量信息。于是產(chǎn)生了許多的應(yīng)用。例如用散光的對比度測量物體的粗糙度，利用散斑的動態(tài)情況測量物體的運(yùn)動速度，利用散斑進(jìn)行光學(xué)處理，甚至利用散斑驗(yàn)光等。最初的激光散斑抓藥用于防偽標(biāo)識。激光防偽技術(shù)包括激光全息圖像防偽標(biāo)識、加密激光全息圖像防偽標(biāo)識和激光全息光刻防偽技術(shù)三方面。一 、第一代激光防偽技術(shù) 第一代激光防偽技術(shù)是激光模壓全息圖像防偽標(biāo)識。 全息照相是由美國科學(xué)（ m j buerger）在利用x射線拍攝晶體的原子結(jié)構(gòu)照片時發(fā)現(xiàn)的，并與伽柏（ d gaber）一起建立了全息照相理論：利用雙光束干涉原理，令物光和另一個與物光相干的光束（參考光束）產(chǎn)生干涉圖樣即可把位相合

5、并上去，從而用感光底片能同時記錄下位相和振幅，就可以獲得全息圖像。但是，全息照相是根據(jù)干涉法原理拍攝的，須用高密度（分辨率）感光底片記錄。由于普通光源單色性不好，相干性差，因而全息技術(shù)發(fā)展緩慢，很難拍出像樣的全息圖。（4）可惜激光散斑防偽在其一開始就有其先天的缺陷。.僅僅依靠制作技術(shù)的保密和控制來防，屬于簡單觀察類防偽技術(shù)，其觀察點(diǎn)主要是看是否是全息圖象，其次是看圖案是否符合公布的圖案，但普通消費(fèi)者只有在仔細(xì)對比時才可以分辨出兩種不同版本的全息標(biāo)識。沒有防止防偽標(biāo)識本身被再次利用的技術(shù)方法。沒有防止附有防偽標(biāo)識的包裝被再次利用的技術(shù)方法。 沒有防止造假者利用收買、行賄等手段獲得防偽標(biāo)識的技術(shù)方

6、法。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類的進(jìn)步。激光散斑成像在越來越多的領(lǐng)域的到廣泛的應(yīng)用，例如醫(yī)學(xué)、環(huán)境、攝像等。激光散斑成像的研究進(jìn)展醫(yī)學(xué)方面的進(jìn)展 （一）、在醫(yī)學(xué)方面我們可以利用激光散斑成像技術(shù)監(jiān)測脊髓血流。脊髓血流動力學(xué)的變化一直是脊髓損傷研究中的熱點(diǎn)。目前,常用的研究動物脊髓流動力學(xué)的方法存在著空間分辨率不夠高或需加入外源性標(biāo)記物、對脊髓組織有損傷等各種各樣的缺陷。激光散斑成像技術(shù)自20 世紀(jì)80 年代brier s 等人提出后逐漸被用于監(jiān)測人的皮膚、眼底的血流分布等。最近,dunn 等1 利用該技術(shù)成功地監(jiān)測了腦局部缺血和皮層擴(kuò)展性抑制模型中大鼠腦皮層的血流動態(tài)變化。激光散斑成像作為一種新的區(qū)

7、域性流速監(jiān)測技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)在無需掃描的條件下,以較高的空間分辨率(13 m) 和時間分辨率(25 ms) 活體、動態(tài)、非接觸地監(jiān)測血流速度、血管管徑和血流量的變化,獲得血流動力學(xué)的多個指標(biāo)2 。本實(shí)驗(yàn)探討采用激光散斑成像技術(shù)監(jiān)測大鼠脊髓正常狀態(tài)和壓迫刺激后脊髓背部表面血管內(nèi)的血流速度和血流量以及血管管徑的變化,為脊髓血流動力學(xué)的研究提供一種新方法。（4）利用激光散斑成像系統(tǒng)(由華中科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供) 監(jiān)測大鼠脊髓血流動力學(xué)的變化。激光散斑成像系統(tǒng)該系統(tǒng)包括光路和成像系統(tǒng)兩部分(圖1) 。光路由氦氖( he2ne) ( =632. 8 nm ,3 mw

8、) 激光器發(fā)出的光束耦合到直徑為8 mm 的光纖束形成;成像系統(tǒng)由帶電子耦合器件(ccd) (pixelfly ,pco compu ter optics) 相機(jī)的變焦體視顯微鏡( sz6045 tr ,ol ympus) 、圖像采集卡與圖像采集控制軟件、信號分析軟件構(gòu)成。激光散斑成像技術(shù)能到達(dá)的探測深度大約在500m1 mm。圖1 激光散斑成像系統(tǒng)示意圖1. 2. 2 圖像采集與處理將制作好的大鼠脊髓模型放在體視顯微鏡的正下方,調(diào)焦,以能夠清楚地觀察到大鼠脊髓背部為準(zhǔn)。先用白光照射大鼠脊髓背部,利用激光散斑成像系統(tǒng)透過硬脊膜獲得正常大鼠脊髓背部表面血管的白光圖,再改用激光,透過硬脊膜,由計(jì)算

9、機(jī)控制在動物模型制作成功后即刻(0min) 和10 min 分別連續(xù)采集20 幀正常脊髓背部表面血管的原始散斑圖像,然后保持大鼠位置不動,施行壓迫刺激,10 min 后再采集20 幀原始散斑圖像。每幀原始散斑圖像大小為640 象素480 象素,體視顯微鏡的放大倍數(shù)為1.5 倍,激光照射區(qū)域面積為4. 2 mm 3. 2 mm ,ccd 曝光時間為20 ms。（5）用matlab 6. 1 軟件對原始的散斑圖像進(jìn)行處理,獲得散斑襯比圖和各時間點(diǎn)的偽彩色血流圖,顏色越紅代表相應(yīng)的流速越快。以0 min 時的偽彩色血流圖為基準(zhǔn),各時間點(diǎn)上的偽彩色血流圖與它相比較,通過matlab 6. 1 軟件計(jì)算

10、,得出正常狀態(tài)下10 min 時和壓迫刺激后10 min 時脊髓血流動力學(xué)指標(biāo)變化的百分?jǐn)?shù)。（6）研究顯示,激光散斑成像技術(shù)可以準(zhǔn)確、動態(tài)、活體、非接觸地監(jiān)測脊髓血流動力學(xué)的變化,直觀地觀察血管形態(tài)和血流速度的改變,為研究實(shí)性脊髓壓迫刺激或損傷前后以及藥物干預(yù)等條件下血流動力學(xué)的變化提供了一種確實(shí)、可靠的監(jiān)測手（二）超深低溫作用下大鼠腦血流變化的激光散斑成像監(jiān)測。這是由華中科技大學(xué)生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室- 武漢光電國家實(shí)驗(yàn)室(籌)的張麗、李鵬程、倪松林、曾紹群、駱清銘等幾人共同完成。急性嚴(yán)重腦缺血性疾病發(fā)病急、病情重，嚴(yán)重威脅人類健康，目前國內(nèi)外對急性嚴(yán)重腦缺血性疾病的治療手段仍欠完善

11、。低溫腦保護(hù)對腦缺血損傷的顯著保護(hù)作用已被大量的實(shí)驗(yàn)研究和臨床應(yīng)用所證實(shí)1,2。（9）低溫治療能夠改善腦血循環(huán)，穩(wěn)定血管功能，降低腦細(xì)胞能量代謝。研究發(fā)現(xiàn)大腦溫度下降得越低，神經(jīng)細(xì)胞能量代謝和耗氧量越少，腦細(xì)胞保護(hù)效果越好，可以有效地阻斷嚴(yán)重腦缺血性疾病時腦神經(jīng)細(xì)胞的病理損害過程3。采用將腦組織溫度快速降至超深低溫（16）水平、而將全身體溫仍維持在正常體溫的方法，不但可以取得良好的腦保護(hù)作用，而且可避免全身超深低溫治療后在復(fù)溫過程中所造成的心肺損害3。但超深低溫腦保護(hù)的機(jī)制尚不清楚，且需要明確超深低溫腦保護(hù)的時間窗。臨床中既要保證正常生物組織不受超深低溫?fù)p傷，又需要盡量發(fā)揮超深低溫的最佳治療效

12、果，因而超深低溫作用時間的選取就顯得尤為重要。血流為生物組織供應(yīng)氧和營養(yǎng)，其動力學(xué)變化反映了生物組織代謝與生理功能的狀態(tài)。血流動力學(xué)監(jiān)測為臨床疾病的診斷和治療提供了重要的信息，已成為臨床中必不可少的監(jiān)測手段。（8）目前在血流的在體檢測中，激光多普勒技術(shù)4已獲得廣泛應(yīng)用，但此技術(shù)只適合對單根血管的流速進(jìn)行監(jiān)測，如要對大面積區(qū)域血管的流速進(jìn)行監(jiān)測則需加掃描裝置，從而限制了成像的時間或空間分辨率；并且這種方法采用透射方式測量血管流速，對待測組織的透明程度要求較高。近年來briers 等5提出了一種激光散斑成像技術(shù)，也稱為激光散斑襯比分析技術(shù)，無需掃描即可獲得區(qū)域的血流分布，而且該方法采用反射成像方式

13、測量血流，對血管的透明程度沒有要求，因此比已有的方法具有更廣泛的用途。目前這種技術(shù)已被用于監(jiān)測皮膚6、視網(wǎng)膜眼底的血流變化7以及藥物作用下大鼠腸系膜上的血流動態(tài)變化8和刺激坐骨神經(jīng)下大鼠腦皮層血流動態(tài)變化9。（7）本文的主要發(fā)現(xiàn)是大鼠腦皮層在局部超深低溫作用持續(xù)時間未超過5 min 時，恒溫復(fù)溫后腦血流可恢復(fù)至基線水平；而對超深低溫持續(xù)作用超過7 min 的情況，恒溫復(fù)溫后腦血流僅恢復(fù)至基線值的75%左右。以上結(jié)果提示，超深低溫持續(xù)時間較短時，低溫作用對腦血流調(diào)節(jié)功能的影響為可逆的，而長時間的超深低溫作用則可能對腦血管調(diào)節(jié)造成不可逆的損傷。（11）實(shí)驗(yàn)結(jié)果為確立超深低溫腦保護(hù)時間窗，進(jìn)一步研究

14、超深低溫腦保護(hù)機(jī)制打下了良好的基礎(chǔ)。激光散斑成像技術(shù)作為一種非接觸式的技術(shù)，因具有高的時間和空間分辨率，為監(jiān)測超深低溫作用時間對腦血流的變化特性提供了有力手段。（10）（三）、激光散斑用于非正常人眼的檢查與校正。這個研究式由安徽大學(xué)物理系的葉柳、石市委共同研究完成的。他們通過推導(dǎo)毛玻璃以恒定速度的面內(nèi)運(yùn)動在成像系統(tǒng)中所產(chǎn)生的激光散斑的統(tǒng)計(jì)特性,提出激光散斑運(yùn)動與近視眼和遠(yuǎn)視眼的對應(yīng)關(guān)系,并給出激光散斑在視力校正中的應(yīng)用。一束準(zhǔn)直的激光透過毛玻璃后,在其后表面上各點(diǎn)的相位是隨機(jī)的,根據(jù)惠更斯原理,在毛玻璃的后表面上各點(diǎn)可看作是子波源,各子波源在空間中任一點(diǎn)相互疊加,將產(chǎn)生相長或者相消干涉。由于子

15、波源的相位是隨機(jī)的,所以在空間各點(diǎn)位置上的強(qiáng)度也是隨機(jī)的。結(jié)果就形成顆粒狀結(jié)構(gòu)隨機(jī)分布的光斑,稱為散斑。如果毛玻璃在其平面內(nèi)運(yùn)動,觀察面上的散斑也隨之運(yùn)動,這種散斑稱之為動態(tài)散斑,動態(tài)散斑有兩種運(yùn)動模式。（12）他們通過推導(dǎo)平行光束在成像系統(tǒng)中的空間- 時間互相關(guān)函數(shù),得出觀察面上的散斑運(yùn)動速度公式,進(jìn)而得出對于近視眼、遠(yuǎn)視眼等非正常人眼散斑運(yùn)動的特性,提出校正非正常人眼的方法。人眼屈光不正的檢查和校正人眼是很好的成像系統(tǒng),晶體相當(dāng)于成像透鏡,視網(wǎng)膜相當(dāng)于接收平面。對于正常眼,焦平面與人眼的視網(wǎng)膜重合,即l2 = f , v s = 0。所以正常眼觀察散斑為靜止?fàn)顟B(tài)(嚴(yán)格地說為“純沸騰態(tài)”)

16、。由于近視眼無法把焦平面調(diào)節(jié)到視網(wǎng)膜上,而是在視網(wǎng)膜之前l(fā)2 f ,所以觀察到散斑在運(yùn)動。其運(yùn)動方向與毛玻璃的運(yùn)動方向相同。近視度數(shù)越大,則焦平面與視網(wǎng)膜的距離越大,散斑運(yùn)動的速度就越大。我們可以配戴一定鏡片,使得觀察的散斑處于靜止?fàn)顟B(tài)。遠(yuǎn)視眼的焦平面位于視網(wǎng)膜之后,l2 f ,所以觀察到的散斑運(yùn)動與毛玻璃運(yùn)動方向相反,且隨著遠(yuǎn)視眼度數(shù)越大,即遠(yuǎn)視眼的焦平面與視網(wǎng)膜距離越大,散斑平移速度越大。同樣配戴一定度數(shù)的凸透鏡鏡片,可以使得觀察的散斑為靜止產(chǎn)狀態(tài)。（13） （四）、隨著科學(xué)的發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)可以利用激光散斑成像監(jiān)測光動力治療血管損傷。光動力治療(pdt) 是損傷最小的早期惡性腫瘤治療方法,

17、也是晚期惡性腫瘤的一種姑息治療方法。光動力治療能夠選擇性地消滅局部淺表腫瘤而不危及正常組織,并可以與化療和放療協(xié)同進(jìn)行。目前,光動力治療消滅腫瘤有三種機(jī)制1 :直接消滅腫瘤細(xì)胞;破壞腫瘤細(xì)胞周圍的血管;治療后激活免疫反應(yīng)阻止腫瘤細(xì)胞生長。腫瘤細(xì)胞的生存和生長主要依靠腫瘤周圍血管提供豐富的營養(yǎng)成分。在過去的15年里,研究光動力治療如何破壞腫瘤周圍血管和抑制新生血管的機(jī)制一直受到關(guān)注,但是并沒有完全被人們掌握2 。目前對血管損傷的評估只將血管的管徑和損傷程度關(guān)聯(lián)起來3 ,沒有考慮血液流速或灌注率的影響。利用激光成像技術(shù)可以研究血液的流速分布4 、灌注率5 等血液動力學(xué)6 變化,這將為理解光動力治療

18、與血管的作用機(jī)制提供新的研究方法。使用激光散斑襯比成像(lsci) 技術(shù),對雞胚尿囊膜(cam) 上血管管徑和血流速度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測,并以此評估光動力治療過程中的腫瘤周圍血管損傷效果。（14）在光動力治療過程中,由于光敏化反應(yīng)可造成微血管破壞,炎性因子的釋放引起血管收縮、血細(xì)胞滯留凝集、血流停滯造成組織水腫、缺血、缺氧,從而殺傷腫瘤。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,激光散斑成像技術(shù)可以實(shí)時地監(jiān)測光動力治療過程中血管結(jié)構(gòu)、血流流速和血液灌注量的變化,并以此來評估光動力治療過程中的腫瘤周圍血管損傷效應(yīng)。（15）在污染擴(kuò)散濃度方面的進(jìn)展近幾年來，人們提出了一種利用激光散斑和散斑照相技術(shù)的污染擴(kuò)散非定常瞬時全場濃度測量的

19、新方法。根據(jù)污染煙霧粒子成像、粒子散射、統(tǒng)計(jì)光學(xué)以及數(shù)字圖像處理技術(shù),從理論上詳細(xì)論證了濃度場全場測量的原理和此方法測量的局限性,為進(jìn)一步設(shè)計(jì)濃度場測量系統(tǒng)提供了參考依據(jù)。激光散斑測量是近年來發(fā)展的新技術(shù),當(dāng)激光照射漫反射面或充滿粒子的流場時,由于散射光的相互干涉,其強(qiáng)度在空間各點(diǎn)隨機(jī)起伏,結(jié)果會在暗的空間背景上形成散斑。散斑廣泛應(yīng)用于固體力學(xué)測量,諸如位移、應(yīng)變、速度、振動、表面粗糙度等。在流體力學(xué)中,散斑測速也是比較成熟的測量方法,但至今尚未見到散斑成像測量污染擴(kuò)散濃度場的文獻(xiàn)報道。 測量方法的局限污染擴(kuò)散濃度場的散斑測量,由于光電記錄介質(zhì)的最低靈敏度的限制,流場中并不是所有粒子的像(或散

20、斑像) 都能被光電介質(zhì)記錄,只有像的強(qiáng)度超過光電記錄介質(zhì)的最低靈敏度才能被成像。不同的入射片光強(qiáng)度、不同粒子直徑和光電記錄介質(zhì)的最低靈敏度其最低源密度不同,測量誤差也不同,提高入射光強(qiáng)、粒子直徑和光電成像的最低靈敏度都能提高測量精度,只有系統(tǒng)性能提高到能夠拍攝單個粒子的散射圖像時,才能測量絕對數(shù)量濃度。污染擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)很難保證污染源產(chǎn)生均勻尺度的煙霧粒子,而且煙霧粒子也很難保證有同樣的幾何形狀。因此濃度場測量時只測量相對濃度,而不測量絕對濃度,正由于測量的是相對量,測量時由光源強(qiáng)度、光學(xué)系統(tǒng)的吸收性、反射性等引起的測量誤差自動抵消。也正因?yàn)闇y量的是相對濃度,因此利拍攝的煙霧粒子散射圖就可以直接進(jìn)行

21、濃度場測量,而不考慮污染煙霧粒子的成像、散射以及其它的光學(xué)意義,拍攝的圖像可以任意進(jìn)行統(tǒng)一的數(shù)學(xué)運(yùn)算而不改變其分布關(guān)系（22）。激光散斑成像技術(shù)在雷達(dá)方面的進(jìn)展 雷達(dá)、近年來得到了越來越重要的應(yīng)用。特別是在軍事領(lǐng)域，雷達(dá)猶如士兵的眼睛，可以讓將領(lǐng)知道遠(yuǎn)在天上的直升飛機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)的動態(tài)，以便軍人做出正確的決策。而利用激光散斑成像原理技術(shù)制成的雷達(dá)卻明顯地比傳統(tǒng)的雷達(dá)具有更優(yōu)良的性能。例如近幾年興起的合成孔徑激光成像雷達(dá)。微波合成孔徑雷達(dá), 是能夠在遠(yuǎn)距離取得厘米量級分辨率的唯一的光學(xué)成像觀察手段, 美國海軍研究所和宇航公司已經(jīng)給出了實(shí)驗(yàn)室小尺度裝置的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證, 人們也報道了實(shí)質(zhì)性研究進(jìn)展。在合成孔

22、徑激光成像雷達(dá)的成像中, 激光散斑效應(yīng)對光學(xué)外差探測的信噪比產(chǎn)生嚴(yán)重影響, 光學(xué)外差探測信噪比是總體設(shè)計(jì)的重要參數(shù), 將直接影響系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)和工作模式的設(shè)討一, 特別是激光發(fā)射功率估算的關(guān)鍵性依據(jù), 因此研究一信噪比具有重要意義。美國海軍研究所等口丁完整地研究了存在激光散斑效應(yīng)時的光學(xué)外差探測的信噪比, 他們首先確定了光學(xué)外差探測屬于光子受限狀態(tài), 即噪音來自于本振恒定信號的散彈效應(yīng), 給出了載噪比定義, 然后引人了散斑統(tǒng)計(jì)特性,給出了最終的外差探測信噪比。文獻(xiàn) 以最簡單的數(shù)學(xué)和物理概念處理激光散斑效應(yīng), 因此存在兩個物理問題第一是沒有考慮觀察面上的散斑尺寸及其光學(xué)接收天線的口徑平滑效應(yīng), 第

23、二是在一次激光曝光的時采樣過程中使用了激光散斑是恒定不變的這種隱含假設(shè), 但是事實(shí)上由于線性調(diào)頻的惆啾激光在一次發(fā)射的時間進(jìn)程中波長是變化的,導(dǎo)致了激光散斑的花樣的變化, 因此在一次曝光中（23）改進(jìn)激光散斑噪音信噪比可以采用以下方法。在一般設(shè)計(jì)中只考慮了激光線偏振應(yīng)用, 為改進(jìn)散斑噪音可以同時利用兩個偏振分量, 但是這將增加系統(tǒng)的復(fù)雜性。也可以在一個圖像中組合多個像素為一個實(shí)際像素, 這顯然降低了成像分辨率。最為可能的方法是采用多次曝光以對散斑場的不同部分采樣, 但是這增加了觀察時間也增大了激光發(fā)射能量。在上述多次曝光組合的方法下, 對于單次的曝光成像必須滿足一個重要的判據(jù)。一和刀, 否則為

24、了達(dá)到七的最好狀態(tài), 需要太多數(shù)目的單次曝光。存在時間變化的散斑統(tǒng)計(jì)特性。（24）脈沖激光相干雷達(dá)的散斑成像模型。在激光雷達(dá)、合成孔徑雷達(dá)等相干成像裝置中都是通過接收散射回波信號并在探測器表面相干獲得圖像的, 因此其圖像對散斑噪聲高度敏感 1 。而散斑噪聲的存在使圖像像素強(qiáng)度(灰度) 劇烈變化, 即在一片均勻的目標(biāo)表面上, 有的分辨率單元呈亮點(diǎn), 有的呈暗點(diǎn), 降低了圖像的灰階和空間分辨率, 隱藏圖像的精細(xì)結(jié)構(gòu), 使圖像的解釋性變差, 降低了圖像質(zhì)量和雷達(dá)的探測能力, 因而限制了相干圖像(如激光雷達(dá)、合成孔徑雷達(dá)) 的應(yīng)用。由于散斑噪聲統(tǒng)計(jì)特性較差因而成了在相干成像裝置中最難解決的問題之一。盡

25、管如此, 人們還是提出了一些抑制散斑噪聲的方法。這些方法大體上可分為類: 一類是不相干和部分相干的多視圖像處理 2 ;另一類是圖像域?yàn)V波等的圖像后處理。多視圖像處理和圖像域?yàn)V波的本質(zhì)都是壓縮了散斑噪聲但又犧牲了圖像的一些細(xì)節(jié)。（28）在導(dǎo)出脈沖相干激光雷達(dá)散斑成像模型的基礎(chǔ)上提出了并行加權(quán)均值多方向形態(tài)濾波算法。這種算法不僅在選取結(jié)構(gòu)元素中考慮了散斑噪聲對圖像污染嚴(yán)重的特點(diǎn),而且在加權(quán)中使用了散斑噪聲的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)證明它在保持圖像的幾何結(jié)構(gòu)、灰度差別及圖像均勻區(qū)的均勻度方面都優(yōu)于safa 算法。總結(jié)激光散斑成像技術(shù)的研究進(jìn)展在科學(xué)技術(shù)越來越發(fā)達(dá)的今天，激光散斑成像技術(shù)得到了越來越重

26、要的地位。在醫(yī)學(xué)方面，我們可以利用激光散斑成像監(jiān)測腦血流的變化，可以利用激光散斑成像技術(shù)監(jiān)測脊髓血液流動力學(xué)，還可以利用激光成像技術(shù)監(jiān)測光動力治療的血管損傷效應(yīng)等；在軍事方面特別別雷達(dá)上，激光散斑成像技術(shù)的到了淋淋盡至的發(fā)揮，激光成像雷達(dá)合成孔徑就充分利用了時空散斑效應(yīng)，還有脈沖相干激光雷達(dá)的散斑成像模型及其散斑噪聲壓縮等。在不久的將來激光散斑成像技術(shù)將在我們的生活中發(fā)揮更大的作用。參考文獻(xiàn)：（1）、楊為國. 利用激光散斑成像儀監(jiān)測腸系膜上微循環(huán)血流時空響應(yīng)特性的方法. 2005年2月23日（2）、劉謙, 周斯博, 張智紅, 駱清銘. 利用激光散斑成像監(jiān)測光動力治療的血管損傷效應(yīng). appl

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