导读:本文包含了光学超分辨术论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:近场光学,超分辨,光与物质相互作用
光学超分辨术论文文献综述
薛孟飞,陈佳宁[1]（2019）在《基于扫描探针技术的超分辨光学成像和谱学研究进展》一文中研究指出通过对光与物质相互作用产生的各种效应的研究可以获得物质的组分、结构、电学、力学、相互作用等信息,因此光学激发和探测技术成为现代科学研究的重要工具。然而衍射效应将光学探测的最小空间尺度约束在波长量级,这严重限制了光学对微观结构的探测。近年来基于扫描探针显微镜发展而来的近场光学显微镜利用光学天线对光场的局域和增强作用,将光学探测的分辨率推进到10 nm的尺度。文章将介绍目前一种主流的光学超分辨技术——散射式扫描近场光学显微镜及其在材料科学和生命科学方面的前沿研究进展。(本文来源于《物理》期刊2019年10期）
孔欢,束月霞,刘欣[2]（2019）在《基于光学波动和压缩感知的超分辨超声成像研究》一文中研究指出目的:提出一种新型的超分辨超声(super-resolution ultrasound,SR-US)成像方法,以进一步提升SR-US成像的空间分辨力及计算效率。方法:将超分辨光学波动成像(super-resolution optical fluctuation imaging,SOFI)和压缩感知(compressed sensing,CS)相结合,提出一种基于SOFI-CS的SR-US成像方法。对原始超声图像序列进行SOFI处理,将SOFI处理之后的结果作为CS重建模型的输入,基于稀疏求解方法得到最终的SR-US图像,并通过数值仿真实验对该方法进行验证。结果:通过数值仿真实验,对比SOFI成像的结果,该方法能进一步提升SR-US成像的空间分辨力;对比CS成像的结果,该方法在保证成像质量的同时,显着提升了SR-US成像的计算效率。结论:该方法对于超声在临床医学上的应用具有重要意义,为SR-US成像的发展提供了有效的参考。(本文来源于《医疗卫生装备》期刊2019年09期）
Bao-kai,WANG,Martina,BARBIERO,Qi-ming,ZHANG,Min,GU[3]（2019）在《超分辨光学显微镜:原理、仪器与应用（英文）》一文中研究指出近二十年来,多种基于荧光与非荧光的光学显微镜发展迅速,突破了衍射极限。本文综述了超分辨显微镜的基本原理、技术成就和仪器应用,讨论了超分辨显微镜在成像以及其他方面的应用。(本文来源于《Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering》期刊2019年05期）
刘巍巍,董瑞丰[4]（2019）在《我国成功研制高端超分辨光学显微镜》一文中研究指出由中国科学院苏州生物医学工程技术研究所承担的国家重大科研装备研制项目"超分辨显微光学核心部件及系统研制"26日在苏州高新区通过验收,标志着我国已经成功研制出高端超分辨光学显微镜。在当今生物学和基础医学研究中,高/超分辨光学显微镜发挥着至关重要的作用,10纳米至100纳米尺度的超分辨显微光学成像更是取得原创性研究成果的重要(本文来源于《科技传播》期刊2019年01期）
许琦敏[5]（2018）在《高端超分辨光学显微镜项目通过验收》一文中研究指出本报讯 （首席许琦敏）12月26日，由中国科学院苏州生物医学工程技术研究所（简称“医工所”）承担的国家重大科研装备研制项目“超分辨显微光学核心部件及系统研制”通过验收，标志着我国具备了高端超分辨光学显微镜的研制能力。在当今生物学和基础医学研(本文来源于《文汇报》期刊2018-12-28）
沈慧芳[6]（2018）在《基于样本先验学习的光学遥感图像超分辨重建算法研究》一文中研究指出随着光学遥感图像在军事侦察领域和国民经济社会中的应用越来越广泛,获取到具有高清细节信息的高分辨光学遥感图像对于之后的图像处理、分析和应用极其重要。然而,由于光学成像系统自身分辨率的限制,以及在图像的成像、传输和处理等过程中都难以避免的图像退化降质因素,最终成像获取到的光学遥感图像的分辨率都会降低。图像超分辨重建技术是在不改变成像系统设备的条件下,对图像进行相关处理从而提高其空间分辨率的方法。深入研究光学遥感图像超分辨重建问题可以充分利用现有的光学遥感成像系统和已有的光学遥感图像,具有非常重要的理论研究意义和广泛的应用价值。图像超分辨重建问题是一个高度不适定问题,求解该问题需要利用先验知识对解空间进行正则化约束,才能得到唯一最优解。针对单幅图像的超分辨重建,图像的先验信息可以通过外部训练样本学习得到,也可以利用内部样本学习得到,因此本文主要的工作内容如下:1)针对基于稀疏表示的图像超分辨重建中测试阶段与训练阶段不对称问题,本文提出一种基于联合稀疏映射学习的光学遥感图像超分辨重建算法。稀疏表示为图像超分辨重建提供了有效的先验信息。基于稀疏表示的图像超分辨重建算法认为高、低分辨图像块在对应的高、低分辨字典下的稀疏表示是一样的,利用大量外部训练样本联合学习高、低分辨字典,在测试过程中仅通过学习得出的低分辨字典得到对应的稀疏表示,但是由于对应的高分辨图像是未知的,无法保证它们的稀疏表示是一致的,因此求得的并不是最优解。为改善该问题,本文利用前馈神经网络,将基于稀疏表示的图像超分辨重建中稀疏表示学习、双字典学习融入一个框架进行联合学习,并利用辅助坐标对学习过程进行优化,得到相应的参数,在测试时只需要利用网络参数可以直接得到超分辨重建的结果。实验表明,超分辨重建结果不仅视觉上优于其他基于稀疏表示学习的图像超分辨重建算法,客观评价指标也比其他方法好,而且测试速度很快,可以实现实时处理。2)本文提出一种基于非局部自相似性先验学习的光学遥感图像超分辨重建算法,从图像复原角度,利用图像的先验模型对求解过程进行约束,从而求解图像超分辨重建问题。通常图像块可以看成是多元变量向量的采样,且图像是非高斯的,所以可以利用高斯混合模型对图像块进行建模,已成功用于各种图像复原问题中。而由图像的统计特性可知,图像中包含了大量的非局部图像块冗余,但大部分利用图像块的非局部自相似性进行图像复原的方法都是从降质图像中搜索的,学习得到的先验信息对图像处理的结果会有影响。因此提出先从一组高分辨高质量的训练图像中利用高斯混合模型和图像的非局部自相似性学习得到先验模型,在测试阶段,为每个图像块在图像中搜索其非局部自相似图像块,组成图像块群。基于最大后验概率从训练得到的先验模型中选择最匹配的高斯分量,为图像超分辨重建过程提供字典和正则化参数。通过实验可以证明,从高分辨训练图像中学习得到的基于图像块群的先验信息能够为图像超分辨重建取得较好的主观视觉效果和客观指标。3)深层网络学习可以通过多层网络获取图像数据中更复杂的高层特征,受到深度学习与字典学习之间的联系的启发,本文提出一种基于多层解析-合成字典学习的光学遥感图像超分辨重建算法,利用深层字典学习对图像进行更有效的表示。通过大量外部的训练样本,利用解析-合成字典模型的框架以及多层稀疏模型,直接从低分辨图像样本学习到高分辨图像样本之间的非线性映射关系,其中多层尺寸不同的解析字典用于从低分辨图像样本中提取更高层的特征,最后一层合成字典对其进行回归优化。与深度学习中的反向传播相似,基于误差最小化采用后向投影方法对字典进行分层更新,从而训练得到最优的多层字典。测试时直接将训练好的多层解析-合成字典应用于低分辨图像进行超分辨重建,能取得视觉和客观评价指标都较好的重建效果。4)针对小样本的光学遥感图像,本文不依赖外部训练图像库不对图像空间进行任何假设,提出一种基于结构相关自样本的光学遥感图像超分辨重建算法。由于图像中包含大量的数据冗余,每个图像块都能从图像本身以及图像的各个尺度上找到相似的图像块,这些非局部的数据冗余性也可以为图像处理提供强大的先验知识。本文利用输入的低分辨图像本身,对其进行小尺度的下采样以及对应的上采样操作,建立由高分辨和低分辨图像对的图像双金字塔构成的内部训练样本,利用稀疏表示代替最近邻搜索在内部训练样本中搜索与测试低分辨图像块的结构相关图像块,利用直接映射学习得出高、低分辨结构相关图像块之间的对应关系,用于超分辨重建中。超分辨重建过程也是小尺度逐层放大的。实验证明,基于结构相关图像块的直接映射学习得到的超分辨重建算法优于其他基于内部样本学习的方法,尤其对点目标和目标线条边缘重建效果较好。(本文来源于《西安电子科技大学》期刊2018-09-01）
杨爱萍[7]（2018）在《新型超分辨近场光学扫描成像基础研究及应用》一文中研究指出近场光学扫描成像在近现代迅速发展,目前已经成为科学前沿领域无法代替的纳米尺度表征手段,具有越来越重要的应用价值。近场光学扫描成像技术通过近场探针将无法在远场探测到的隐失波转化为可探测的光学信号,实现了衍射极限的突破,具有超分辨、无标记、多参量等特点,因而在物理、化学、生物等诸多领域有广泛的应用。然而,传统的近场扫描显微镜由于探针的局限性,存在分辨率有限、技术复杂和成像耗时长等许多问题。近年来,近场光学扫描成像向着更高的分辨率、更快的成像速度、更多样的成像参量和更常规的成像条件发展。针对近场光学扫描成像的发展需求,金属材料等新型近场探针得到了快速的发展,但仍然存在成像参量有限、信号提取困难等缺点。针对目前近场光学扫描成像存在的困难,本文在对纳米颗粒-金属膜结构的矢量偏振响应进行系统研究之后,提出利用纳米颗粒-金属膜构成的表面等离子体结构作为近场探针进行近场光学扫描成像,并就其应用展开了探索性的研究。本论文主要内容包括:1.聚焦矢量光场的强度分布成像研究,包括对其纵向场分量和横向场分量的强度分布选择性成像。针对纵向分量,提出以金属纳米颗粒-金属膜结构为近场探针进行强度分布表征,其中研究了金属纳米颗粒-金属膜结构的矢量偏振响应特性及其影响因素,理论上探索了金属纳米颗粒-金属膜结构作为近场探针进行光场纵向场分量成像的原理,实验上采用银纳米颗粒-银膜结构对多种聚焦矢量光束的纵向场分量进行了表征,证明了该成像手段的可行性和优越性。针对横向场分量,提出利用介质纳米颗粒-金属膜结构进行强度分布表征,理论研究了介质纳米颗粒-金属膜结构的矢量偏振响应特性,为实现光场横向场分量表征提供了设计方案,通过实验和理论相结合的方法甄选出了最优的介质纳米颗粒尺寸,并实验对常见的SPP光场的横向场分量的强度分布进行了成像。该部分的研究解决了传统近场扫描显微镜(Scanning Near-field Optical Microscopy,NSOM)成像参量单一、信号光提取困难、成像效率低等关键性问题。2.聚焦矢量光场的自旋特性研究,包括聚焦矢量光场的横向自旋和特殊聚焦矢量光场-涡旋表面光场(Surface Plasom with Optical Vortex,SPOV)的纵向自旋两个方面。针对聚焦矢量光场的横向自旋,提出利用表面等离子体耦合共振辐射(surface plasmon emission,SPCE)对其进行定性研究。针对SPOV光场纵向自旋,提出一种基于光场局域自旋的超精细结构-SPOV纵向自旋精细结构,对其精细程度进行了实验表征,表征结果为15nm。另外,设计了一种共轭SPOV光场自旋精细结构用于超高精度位置探测,实验完成位移分辨率可达1nm以下,探测范围为百纳米量级,位置探测的精度范围比为10~(-5)量级。这一位置探测精度在目前以光学手段进行位置探测的研究中属于最高水平,有望应用在高精度纳米平移台,原子力显微镜反馈系统等高精度位置需求领域。这部分的研究突破了目前聚焦矢量光场的自旋特性研究难以进行实验研究的窘境,同时提出了一种应用场景,将自旋特性的优势体现到实用价值的层面。3.金属颗粒-金属膜Gap结构为基底的表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman scattering,SERS)研究,理论和实验两方面证明了入射光偏振态对SERS增强的影响,揭示了其电场耦合能力的强弱关系,证明了径向偏振光在金属颗粒-金属膜Gap结构中的电场耦合能力比传统的线偏振光束强。更进一步,提出对径向偏振光进行调制,产生完美径向偏振光,将其应用到基于金属颗粒-金属膜Gap结构的近场拉曼检测中,实现了更高的SERS增强能力,相对于普通径向偏振光,增强达20倍以上。该研究对SERS增强的研究指出了一个新的方向,即通过激发光的调制也能达到更进一步的SERS增强,这种改进相对于基底的改进等更加简单有效。(本文来源于《深圳大学》期刊2018-06-30）
陈廷爱,陈龙超,李慧,余佳,高玉峰[8]（2018）在《结构光照明超分辨光学显微成像技术与展望》一文中研究指出结构光照明显微镜(Structured Illumination Microscopy,SIM)通过结构化照明在频率域以空间混频的方式将物体高频信息载入光学系统的探测通带内实现突破衍射极限的超分辨光学显微成像。SIM凭借其较低的激发光强、对荧光染料的非特异性需求以及快速的宽场成像优势已成为活细胞超分辨光学显微成像方面应用最多的技术。本文系统回顾了SIM的技术进展,对SIM的基本原理与实现方法进了详细的分析,重点介绍了本课题组研发的基于光谱分辨的单光子激发超分辨显微镜和结合自适应光学的双光子激发超分辨显微镜这两种最新的SIM技术,最后简要讨论了SIM技术在生物成像中的应用及未来发展方向。(本文来源于《中国光学》期刊2018年03期）
秦海芸[9]（2018）在《基于连续激光输出的受激发射损耗（STED）光学超分辨系统的理论和实验研究》一文中研究指出受激发射损耗(Stimulated Emission Depletion,STED)显微技术作为一项新型的显微成像技术在生物医学领域受到了广泛关注。该技术于1994年由Hell提出,并在2000年通过实验得到验证和实现。STED技术基于荧光显微镜方式,突破了光学衍射极限对传统显微系统空间分辨率的束缚,从而实现了超分辨率荧光成像。本论文工作首先基于空间光的波前相位调制,利用Debye积分方法,数值研究了不同相位板函数和光束的偏振态对STED显微成像系统的焦斑分布和尺寸的影响,我们发现角向偏振光是中心光强为零的圆环光,相较于以往在实验中使用的螺旋相位板调制的消激发光而言,角向偏振光的“暗斑”具有更小的半高全宽(FWHM)。随后,基于已经报道的STED显微成像系统的实验成果,从文献中提取已有数据(激发光和消激发光波长以及它们所对应的功率,所用染料和分辨率),从而拟合评估其饱和光强(saturation intensity)。进而,在知道饱和光强的条件下,我们采用螺旋相位板调制的角向偏振光为激发光和没有经过任何调制的角向偏振光为消激发光的组合得到了优于以往使用右旋圆偏振光及螺旋相位板的受激发射损耗(STED)系统的分辨率。其中,分辨率最高可以提高67%。然后,本人对连续激光(CW)作为激发光和消激发光的CWSTED系统的相关理论进行了研究。虽然CWSTED系统已经被研究并开发了近十年,但相应的抑制函数一直是借用短脉冲(皮秒、飞秒)激光STED的理论开发出来的,基于CW STED的抑制理论模型尚未完全建立。本研究详细阐明了连续激光STED的抑制函数及其受多种光学、材料参数的影响。对基于皮秒脉冲激光的STED系统而言,其抑制函数由消激发光的强度和饱和光强参数控制,而CW STED的抑制函数主要由消激发光和激发光的强度比决定,此外,CWSTED的分辨率对荧光淬灭速率(KQ)和荧光发光速率(kfl)具有高度敏感性,且分辨率随着kQ和kfl的增加而增加,但对振动弛豫速率(rate of vibrational relaxation,kvib)的变化不敏感。即使在不知道文献中饱和强度的前提下,我们的理论模型与已经发表文献中的实验结果保持了高度的一致性。这项研究对于指导新型连续受激发射损耗(CW STED)显微系统的开发具有重要价值。最后,我们对Coumarin 102染料的损耗效率进行了实验研究。并且详细地调查了激发和消激发光功率以及染料浓度对损耗效率的影响。同时,对Coumarin 102染料在六种不同浓度下的饱和光强进行了数值计算,发现当浓度为10 μM的时候所得到的饱和光强是最小的,更为重要的是,我们证明了饱和光强在同一 CWSTED系统中并非常数,而是随荧光剂的浓度和消激发光的强度的变化而变化的。这从另一个侧面证明了基于皮秒激光STED的抑制模型并不完全适用于CW STED系统,进而证明了我们之前开发基于CW STED抑制理论的重要性。(本文来源于《西北大学》期刊2018-06-01）
王苗[10]（2018）在《基于微球特性的光学超分辨显微成像研究》一文中研究指出光学显微镜的发明,使人类科技社会实现了重大的跨越,在显微镜出世以前的科学多停留在人类目所能及的自然表面,是显微镜的出现,将人们的视野拉进了微观世界。生物学家们因此看到了组成动植物题的微小细胞内部结构,医学家们看到了病人体内的细菌和各类的感染源,为解决更多的疾病带来了便利。在这近几十年的发展过程,显微镜在多个领域为人们和社会做出了贡献,成为了一个不可或缺的工具。随着科学技术的飞速发展进步,人们对显微镜的分辨能力提出了更高的要求,但由于阿贝衍射效应的存在,传统光学显微镜的横向分辨率最好只能达到其工作照明光波长的二分之一,已经不能满足人们对于微观世界探索的需要。本文主要基于微球透镜特性对超分辨成像进行了探究。主要分为几下几个部分:1.分析微米介质球光子纳米聚焦(photonic nanojet)的超分辨聚焦特性,应用Mie理论,在平面波入射条件下,数值计算了微球透镜的内部以及近外区域的电磁场分布情况,在分别改变入射波长,微透镜尺寸及微透镜的相对折射率的情况下,观察微透镜内部及近外周围电磁场分布的变化,在此基础上分析并总结了光子纳米聚焦效应的特点,并探讨了影响光子纳米聚焦效应的主要因素。2.分析了微透镜成像的几何光学和波动光学两大理论,给出微透镜在几何光学中的放大率、分辨率及焦距等计算公式,并结合第一部分Mie理论得到不同尺寸微透镜的焦距,与相应几何光学的焦距进行分析对比,发现波动光学的焦距小于几何光学微透镜的焦距。选取折射率较低,尺寸合适的二氧化硅微球,用传统的正立光学显微镜对蓝光碟进行成像观察,通过物镜观察到了传统显微镜无法分辨的清晰条纹,并根据单个透镜成像的关系,得到几何光学下的微透镜分辨率的近似计算方式,根据实验现象中观察到的超分辨条纹计算相应的分辨率,与几何光学的分辨率相比,微透镜的实验具有更好的分辨特性。3.针对透明介质微球能够实现更高分辨率的成像现象,广泛阅读文献及查找资料,发现微球超分辨的成像原因可能在于透镜具有的傅里叶变换性质,在平面波垂直入射的情况下,微透镜对光波具有相位变化作用,并且当物像满足非共轭关系或设置合适的物距和像距时,微透镜能够实现分数傅里叶变化,不同的变换阶数对应着不同的成像平面,同时像面上的平面波谱是对原本入射波的波谱进行了相应系数的压缩,从傅里叶光学可知,频谱压缩,物体放大,从而给出了透镜的放大率范围值,后续若能根据像距得到放大率的具体值将更好。对于微透镜辅助显微镜实现超分辨的真正机理还有另外一种说法是,平面波经过透镜之后形成的光子纳米聚焦光斑成为二次光源使物体经过透镜成像。本文分别分析计算了波动光学的光子纳米聚焦光斑对物体进行成像及几何光学平面光对物体进行成像在像面上场分布的情况,可以看出,波动光学的二次光源成像具有更好的聚焦效果。(本文来源于《西安电子科技大学》期刊2018-06-01）
光学超分辨术论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
目的:提出一种新型的超分辨超声(super-resolution ultrasound,SR-US)成像方法,以进一步提升SR-US成像的空间分辨力及计算效率。方法:将超分辨光学波动成像(super-resolution optical fluctuation imaging,SOFI)和压缩感知(compressed sensing,CS)相结合,提出一种基于SOFI-CS的SR-US成像方法。对原始超声图像序列进行SOFI处理,将SOFI处理之后的结果作为CS重建模型的输入,基于稀疏求解方法得到最终的SR-US图像,并通过数值仿真实验对该方法进行验证。结果:通过数值仿真实验,对比SOFI成像的结果,该方法能进一步提升SR-US成像的空间分辨力;对比CS成像的结果,该方法在保证成像质量的同时,显着提升了SR-US成像的计算效率。结论:该方法对于超声在临床医学上的应用具有重要意义,为SR-US成像的发展提供了有效的参考。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
光学超分辨术论文参考文献
[1].薛孟飞,陈佳宁.基于扫描探针技术的超分辨光学成像和谱学研究进展[J].物理.2019
[2].孔欢,束月霞,刘欣.基于光学波动和压缩感知的超分辨超声成像研究[J].医疗卫生装备.2019
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