无透镜同轴全息图中包含零级像和孪生像噪声,采用基于菲涅耳衍射模型的方法进行抑制时需要多幅无透镜图像。针对此问题,提出一种基于生成对抗网络(GAN)的无透镜成像方法。首先计算部分相干光照明下无透镜图像的离焦距离,根据该离焦距离反向衍射传播,得到含零级像和孪生像的物平面图像。然后对该物平面图像与作为标准参考的商用显微镜图像进行配准,将配准后的图像作为GAN的训练样本,训练后得到GAN的核函数。最后用训练好的核函数对无透镜图像进行处理,得到清晰的目标图像。实验结果表明,所提方法可对零级像和孪生像有效抑制,图像的对比度和清晰度明显提高,效果可达4×商用显微物镜。所提方法在图像重建阶段只需单张无透镜图像且无需傅里叶变换等复杂操作,成像时间大大缩短。相比于基于卷积神经网络(CNN)的方法,所提方法需要的训练数据量更少,损失函数更易收敛,具有更高的处理效率。

基于HSI(Hue, Saturation and Intensity)颜色空间提出一种快速偏振光学去雾方法。利用HSI颜色空间中强度与颜色无关的优势,在强度通道中利用偏振光学去雾方法进行去雾处理,然后利用颜色恒常性校正方法对图像的颜色畸变进行校正。该技术不仅具有良好的图像细节恢复能力,还有效地提高了偏振光学去雾方法的计算效率。与目前流行的去雾方法进行对比后可知,该技术可以得到更好或者相同的实验效果,但其执行效率更高。所提出的方法在图像实时去雾和视频去雾领域有广阔的应用前景。

分析了激光成像雷达系统中的微机电系统(MEMS)振镜的振动特性，对影响MEMS振动角度的关键因素：频率和驱动电压对振动角度的影响进行了实验测量。研究结果表明，选择60~200 Hz要求的扫描频率、60 V以上的驱动电压可以实现角度相对较大、同时又能满足系统64~256 s-1分辨率要求。

研究了在无衍射光束成像过程中，相干和非相干光源对成像系统分辨率的影响。对于衍射受限的成像系统，利用衍射积分理论与傅里叶光学理论导出成像系统的点扩展函数（PSF）公式，对不同的PSF进行模拟比较，结果表明非相干光源下的PSF更加集中，成像质量更好。分别采用波长为632.8 nm的He-Ne激光相干光和中心波长458.5 nm、半峰全宽24.5 nm的蓝光发光二极管（LED）非相干光作为光源进行实验，并利用Zemax软件进行模拟。对比实验结果与数值模拟仿真结果：非相干光源下所成的条纹像粗细更加均匀清晰，分辨率更高。实验结果与理论分析及数值仿真模拟结果相吻合。

太赫兹波是频率介于0.1~10 THz范围内的电磁波，处于电磁波谱中毫米波和红外线之间，如图1所示。目前电磁波谱的毫米波和红外等波段研究发展成熟，但是太赫兹波由于产生困难研究很少，一度处于空白波段。最近随着超快激光技术的迅猛发展，为太赫兹脉冲的产生提供可靠且稳定的激光光源，太赫兹波技术因此得以迅速发展。

生物实验室，化学发光仪

为了获取高信噪比的图像, 采用紫外敏感型科学级光电探测器CCD47-20, 设计了可在特定紫外波段对燃料燃烧火焰进行快速曝光成像的紫外成像系统。CCD47-20具有较深的势阱, 可以保证成像系统的信噪比。然而对于此类CCD, 其曝光时间通常在200 ms以上。为了实现对目标的快速曝光, 在分析CCD47-20的性能及工作原理基础上, 设计了基于两次帧转移、一次水平读出的CCD驱动时序方法, 完成了成像系统的设计, 将CCD的曝光时间缩短至10 ms。在实验室对系统进行了辐照测试, 结果表明, 当曝光时间改变时, CCD响应度为线性, 验证了时序及驱动电路设计的正确性。信噪比测试结果表明系统信噪比达到46.8 dB。在外场, 对固体燃料火焰进行了成像, 获取了火焰在特定紫外波段的图像, 捕捉到了剧烈燃烧的火焰形状, 验证了紫外成像系统快速曝光的性能。

离轴三反消像散（TMA）光学系统由于可以同时实现长焦距和大视场，被认为是新一代空间光学系统、尤其是紧凑型系统的首选。为提高系统性能，提出了通过调制出瞳函数改善系统质量的智能光瞳技术，包括波前编码、相位参差以及主动变形镜技术。针对某TMA 系统，详细介绍了应用波前编码技术的系统设计结果、应用相位参差技术的波前探测及应用主动变形镜的波前校正实验。实验结果表明，智能光瞳技术的应用确实可以提升系统质量。

数字成像系统

绍了一套用于肺呼吸过程电阻抗实时成像的16电极EIT系统，描述了该系统的软硬件设计、系统性能测试及利用共轭梯度算法进行成像试验。在盛有盐水的实验水槽上进行了有机玻璃棒的动态成像实验，结果表明该系统能够对动态目标进行准确识别。采集志愿者呼吸过程的数据，并对肺呼吸图像重建中胸腔模型对成像质量的影响进行了对比试验，最终获得了清晰的肺部呼吸过程的图像，为深入开展肺功能评价研究及呼吸过程的床旁监护等需求奠定了可靠有效的硬件基础。