近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院王英儉教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)提出了一種實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)物體傅里葉疊層成像技術(shù)的高效方法，成功實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離運(yùn)動(dòng)物體的高分辨率成像。

相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在《Optics Express》上，并被編入編輯推薦。

傅里葉疊層成像技術(shù)將相位恢復(fù)算法與合成孔徑技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)物體的高分辨率成像，可應(yīng)用于微觀和宏觀成像領(lǐng)域。然而，其應(yīng)用主要集中在靜止物體上，在實(shí)際場(chǎng)景中對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的高分辨率成像留下了空白。

實(shí)驗(yàn)原理圖

在這項(xiàng)研究中，通過對(duì)成像原理以及透鏡傅里葉變換特性的深入研究，發(fā)現(xiàn)在光照射區(qū)域內(nèi)物體的運(yùn)動(dòng)體現(xiàn)為夫瑯禾費(fèi)衍射場(chǎng)的相移，對(duì)衍射場(chǎng)中其他信息不產(chǎn)生影響，因此可通過圖像配準(zhǔn)來消除相移影響。

利用單個(gè)小口徑成像相機(jī)探測(cè)序列低分辨的運(yùn)動(dòng)物體圖像，而后經(jīng)配準(zhǔn)之后可等價(jià)于物體靜止下探測(cè)的序列圖像，進(jìn)而通過算法可重建出等效大口徑探測(cè)的高分辨圖像。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖

然而，使用擴(kuò)展相干光源會(huì)帶來散斑干擾的挑戰(zhàn)，這可能導(dǎo)致物體信息丟失。

為了解決這個(gè)問題，研究人員不斷從同一相機(jī)位置收集多個(gè)移動(dòng)物體的圖像。通過對(duì)這些圖像進(jìn)行配準(zhǔn)和平均，可以減輕散斑干擾的影響，從而提高圖像質(zhì)量。利用單個(gè)小口徑成像相機(jī)實(shí)現(xiàn)了對(duì)于運(yùn)動(dòng)物體的高分辨成像，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)獲取了等效2.5倍小口徑探測(cè)的高分辨運(yùn)動(dòng)物體圖像。

這項(xiàng)研究標(biāo)志著單相機(jī)傅里葉疊層成像首次應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)物體，從而實(shí)現(xiàn)了此類場(chǎng)景下的高分辨率成像。這些發(fā)現(xiàn)代表了一項(xiàng)重大的技術(shù)突破，擴(kuò)展了傅里葉疊層成像的應(yīng)用潛力，為該領(lǐng)域開辟了新的可能性。

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