Computational Microscopy: Breaking the Limit of Conventional Optics

Computational imaging is flourishing thanks to the recent advancement in array photodetectors and image processing algorithms. This thesis presents Fourier ptychography, which is a computational imaging technique implemented in microscopy to break the limit of conventional optics. With the implementation of Fourier ptychography, the resolution of the imaging system can surpass the diffraction limit of the objective lens's numerical aperture; the quantitative phase information of a sample can be reconstructed from intensity-only measurements; and the aberration of a microscope system can be characterized and computationally corrected. This computational microscopy technique enhances the performance of conventional optical systems and expands the scope of their applications.

图像处理在光路自动准直系统中的应用

光路自动准直系统应用于惯性约束聚变的高功率激光装置中的光束自动调整。图像处理是光路自动准直的关键技术之一。针对神光Ⅲ原型装置，结合阈值化、重心法、中值滤波和圆拟合等多种不同的图像处理方法设计了一套合理的准直方案，并且在模拟实验平台上进行了实验验证。实验结果表明，光路自动准直系统能够在15min之内顺利完成光路的自动调整，光束近场调整精度优于近场光斑的±0．5％，光束远场调整精度≤±0．3″，满足了原型装置的总体要求。

基于向量变换的包裹相位场预处理与信息完整性探讨

针对包裹相位场在消除噪声的特别要求,提出了对包裹相位场预处理的向量滤波方法。理论分析了功率谱密度和向量变换的滤波思想。仿真实验研究了滤波模板的大小对滤波效果的影响,比较了在同样模板的选取下向量滤波方法与二次均值滤波法的滤波效果,分析了向量滤波方法与二次均值滤波法的功率谱密度分布。结果表明,相比二次均值滤波法,向量滤波法在降噪的同时,相位图依然清晰,它的功率谱密度分布没有明显变化,预处理后频谱信息的丢失远小于二次均值滤波。向量滤波法在提高信噪比的同时,信息的完整性得到较好保证。

Paralelização em CUDA/GLSL do algoritmo SIFT para reconhecimento de íris

Neste trabalho é estudada a viabilidade de uma implementação em paralelo do algoritmo scale invariant feature transform (SIFT) para identificação de íris. Para a implementação do código foi utilizada a arquitetura para computação paralela compute unified device architecture (CUDA) e a linguagem OpenGL shading language (GLSL). O algoritmo foi testado utilizando três bases de dados de olhos e íris, o noisy visible wavelength iris image Database (UBIRIS), Michal-Libor e CASIA. Testes foram feitos para determinar o tempo de processamento para verificação da presença ou não de um indivíduo em um banco de dados, determinar a eficiência dos algoritmos de busca implementados em GLSL e CUDA e buscar valores de calibração que melhoram o posicionamento e a distribuição dos pontos-chave na região de interesse (íris) e a robustez do programa final.

激光束质量实时测量技术

提出一种新型光束质量实时测量技术, 该技术主要基于由平板反射镜组成的多平面成像系统, 一次性将激光束腰附近2倍瑞利距离内的多个光斑成像在同一个平面上, 用CCD相机获取这些光斑的光强分布图样。通过图像处理获知接收到的光斑的光强分布。采用远场发散角、焦点尺寸、桶中功率比和M2因子四种光束质量评价标准对激光光束质量进行评价。利用该方法实时测量了高能钕玻璃双板条激光器的输出光束。

New neuroimaging methods for clinical neuroscience and neurological disorders

236 p.