《高級光學(xué)成像技術(shù)》課件

《高級光學(xué)成像技術(shù)》本課程將介紹高級光學(xué)成像技術(shù)的基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)、應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢。我們將深入探討各種成像技術(shù)，包括光電傳感器、高動態(tài)范圍成像、超分辨成像以及計算成像等。課程大綱11.光學(xué)成像技術(shù)概述22.光電傳感器原理33.光電探測器結(jié)構(gòu)與性能44.高動態(tài)范圍成像技術(shù)55.高靈敏度成像技術(shù)66.超分辨成像技術(shù)77.多光譜/超光譜成像技術(shù)88.三維成像技術(shù)99.相干成像技術(shù)1010.近場光學(xué)成像技術(shù)1111.光學(xué)診斷與成像技術(shù)1212.生物醫(yī)學(xué)光學(xué)成像技術(shù)1313.納米光學(xué)成像技術(shù)1414.天文光學(xué)成像技術(shù)1515.工業(yè)檢測光學(xué)成像技術(shù)1616.成像系統(tǒng)設(shè)計與優(yōu)化1717.成像系統(tǒng)校準與標定1818.成像系統(tǒng)信號處理1919.成像數(shù)據(jù)處理與分析2020.計算成像技術(shù)2121.成像系統(tǒng)性能測試2222.新興光學(xué)成像技術(shù)2323.光學(xué)成像系統(tǒng)案例分析2424.光學(xué)成像技術(shù)發(fā)展趨勢2525.實踐與挑戰(zhàn)2626.總結(jié)與展望2727.問答與討論光學(xué)成像技術(shù)概述光學(xué)成像技術(shù)是利用光學(xué)原理，將物體信息轉(zhuǎn)換成圖像信息的技術(shù)。它在現(xiàn)代科技領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。從顯微鏡到望遠鏡，從醫(yī)學(xué)診斷到工業(yè)檢測，光學(xué)成像技術(shù)無處不在，推動著科學(xué)技術(shù)和社會發(fā)展。光電傳感器原理1光電轉(zhuǎn)換將光信號轉(zhuǎn)換成電信號2光電效應(yīng)光子與物質(zhì)相互作用3光電探測器接收光信號光電探測器結(jié)構(gòu)與性能結(jié)構(gòu)光敏材料、電極、外殼等性能靈敏度、響應(yīng)速度、噪聲等類型CCD、CMOS、PIN二極管等高動態(tài)范圍成像技術(shù)1HDR成像擴展成像系統(tǒng)的動態(tài)范圍2多曝光融合將不同曝光時間的照片融合在一起3局部色調(diào)映射增強圖像細節(jié)，提高對比度高靈敏度成像技術(shù)低噪聲探測器降低電子噪聲降噪算法抑制圖像噪聲圖像增強技術(shù)提升圖像信噪比超分辨成像技術(shù)超分辨顯微鏡突破衍射極限，獲得更高分辨率的圖像超分辨算法利用圖像處理技術(shù)提高分辨率多光譜/超光譜成像技術(shù)多光譜成像技術(shù)可以獲取物體的多個光譜信息，用于物質(zhì)識別、分類和分析。超光譜成像技術(shù)可以獲得數(shù)百個甚至上千個光譜信息，為物質(zhì)分析提供更加精確的依據(jù)。三維成像技術(shù)立體視覺利用多個攝像機獲取圖像，重建三維場景結(jié)構(gòu)光利用激光束掃描物體，獲取三維信息飛行時間法測量光線飛行時間，重建三維場景相干成像技術(shù)1干涉利用光波的干涉現(xiàn)象2全息術(shù)記錄光波的振幅和相位信息3相位恢復(fù)從干涉圖樣中恢復(fù)物體的相位信息近場光學(xué)成像技術(shù)1突破衍射極限，實現(xiàn)納米尺度成像2利用探針掃描物體表面，獲取近場信息3應(yīng)用于納米材料、生物分子等研究光學(xué)診斷與成像技術(shù)生物醫(yī)學(xué)光學(xué)成像技術(shù)熒光顯微鏡利用熒光物質(zhì)標記生物樣本，實現(xiàn)高靈敏度成像光聲成像利用生物組織對光線的吸收和聲波的傳播，實現(xiàn)深層組織成像光片顯微鏡利用薄光片照射樣本，實現(xiàn)三維生物樣本成像納米光學(xué)成像技術(shù)近場光學(xué)顯微鏡突破衍射極限，實現(xiàn)納米尺度成像掃描探針顯微鏡利用探針掃描物體表面，獲取納米尺度信息電子顯微鏡利用電子束掃描物體，獲得納米尺度圖像天文光學(xué)成像技術(shù)利用望遠鏡收集來自天體的光線，獲取宇宙圖像信息應(yīng)用于星系、星云、黑洞等天體的觀測和研究工業(yè)檢測光學(xué)成像技術(shù)工業(yè)相機用于產(chǎn)品質(zhì)量檢測、缺陷識別機器視覺系統(tǒng)自動化生產(chǎn)線上的視覺檢測成像系統(tǒng)設(shè)計與優(yōu)化光學(xué)設(shè)計機械設(shè)計電子設(shè)計軟件設(shè)計成像系統(tǒng)校準與標定1內(nèi)參數(shù)標定相機焦距、主點等參數(shù)2外參數(shù)標定相機的位置和姿態(tài)3畸變校正消除鏡頭畸變成像系統(tǒng)信號處理1噪聲抑制降低圖像噪聲2圖像增強提高圖像對比度和清晰度3邊緣檢測提取圖像邊緣信息成像數(shù)據(jù)處理與分析圖像分割將圖像分成不同的區(qū)域特征提取提取圖像特征信息圖像識別識別圖像中的目標計算成像技術(shù)深度學(xué)習(xí)利用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行圖像處理圖像重建從少量數(shù)據(jù)中重建完整圖像成像系統(tǒng)性能測試分辨率測試測試成像系統(tǒng)的分辨率靈敏度測試測試成像系統(tǒng)的靈敏度動態(tài)范圍測試測試成像系統(tǒng)的動態(tài)范圍新興光學(xué)成像技術(shù)1光場成像獲取光線的角度信息2壓縮感知成像利用少量數(shù)據(jù)重建圖像3單像素成像利用單個探測器重建圖像光學(xué)成像系統(tǒng)案例分析醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)工業(yè)視覺檢測系統(tǒng)無人駕駛系統(tǒng)光學(xué)成像技術(shù)發(fā)展趨勢1更高分辨率、更