Name: 이동 플랫폼에서 이미징 시간 다중화 슈퍼 해결 기법 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-02-12T22:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 25 s
Description: 배우세요 이동 플랫폼에서 광학 위상 복원과 수치적 계산을 이용한 수동형 초고해상도 이미징 기법을. 이 방법은 렌즈 조리개를 합성적으로 확장하여 광학 회절 한계를 극복하고 공중 촬영 시스템에 적용 가능합니다.

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1. 설치 정렬 <ol><li> 대략 동일 축 상에 레이저 빔 expender, 렌즈 및 카메라를 정렬하여 시작, 이것은 광축 것이다. </li><li> (USAT 대상 제외) 레이저를 켜고 빛이 렌즈의 중심을 통과해야합니다. 확인 구경 조리개를 사용합니다. </li><li> 카메라의 전원을 켜고, 그리고 빛이 카메라의 중심에 초점을 맞추고 있는지 확인하십시오. </li><li> 선형 Z 스테이지를 사용하여, 백 카메라 시프트. 시스템의 초점이 맞지 것입니다 때문에, 빛의 반점은 성장할 것이다. 그 자리의 중심이 같은 측면 위치에 남아 있는지 확인합니다. 그렇지 않다면, 정중 이미징 시스템의 위치를​​ 변경하고 스폿이 화소 레벨까지, 동일한 공간 위치에 유지 될 때까지이 과정을 반복한다. </li></ol> 2. 세 디 포커스 비행기에서 영상 <ol><li> 빔 expender 앞의 테스트 대상을 삽입합니다. 그것을 통과하는 빛이 일을 통과 할 수 있도록 대상을 놓고렌즈의 거친 중앙. </li><li> 이미지를 캡처합니다. 이 이미지는 앵커 포인트가 될 것이며, 그 위치가 Z 0이됩니다, X 0 (다른 모든 이미지의 위치를 참조 할 것). 이 이미지는 I 1, B가됩니다. </li><li> (선형 Z의 단계를 사용하여) DZ = 5.08 mm (또는 0.2)의 거리를 카메라를 뒤로 이동하고 이미지를 캡처합니다. 이 이미지는 I 2, B가됩니다. </li><li> 카메라에게 DZ = 5.08 mm의 또 다른 거리 (Z 0을 기준으로 10.16 mm)를 다시 이동하고 이미지를 캡처합니다. 이 이미지는 I 3, B가됩니다. </li><li> 다시 Z 0으로 이동합니다. </li></ol> 3. 조리개를 스캔 <ol><li> (선형 X 스테이지를 사용하는) 측​​방 DX = 2.5 mm의 거리를 전체 이미징 시스템을 이동 및 이미지를 캡처. 이 이미지는 I 1이됩니다. </li><li> 프로토콜 2의 과정을 반복합니다. (선형 Z 스테이지를 사용하는) 카메라 DZ = 5.08 mm의 거리를 확대 시프트, 및 이미지를 캡처 (I 2). 일을 뒤로 이동전자 카메라 DZ = 5.08 mm의 다른 거리 및 이미지를 캡처 (I 03). </li><li> 이제, 다른 쪽의 절차를 반복합니다. 이미징 시스템에게 DX = -2.5 mm의 거리를 이동하고 세 Z 위치에 세 이미지의 집합을 캡처 (I 1-3 C). </li><li> Z 0, X 0으로 돌아갑니다. </li></ol> 4. 위상 불러 오기 (수치 계산) <ol><li> 세 개의 평면 방법 (14), 및 이미지 I 1-3, B를 사용하여, 나는 1, B. 검색 한 단계를 사용하여, B, Q 1을 정의하는 이미지의 광학 위상을 검색 할 수 있습니다. </li><li> 반복 프로세스가 수렴 않는지 확인하기 위해 2, | Q 1, B | I 1, B 사이의 상관 계수를 모니터링한다. 이렇게하려면, MATLAB의 &#39;corr2&#39;기능을 사용합니다. </li><li> I 1-3, 그리고 1-3, C의 위상 검색 과정을 반복합니다. </li></ol> 5. 슈퍼 해결 이미지 (수치 계산) <ol><li> 유통합 15, 다시 렌즈면에 필드에게 Q 1, 교류를 전파 프레 넬 자유 공간 전파 (FSP)을 노래. 이 필드는 Ê 렌즈, 교류 +됩니다. </li><li> 다시 렌즈를 통해 전달하기 위해, 특급 (+ πix 0 2) / λf)에 의해 생성 된 필드에게 전자 렌즈, 교류 +를 곱합니다. -이 필드는 Ê 렌즈, 교류 될 것입니다. </li><li> 필드 Ê 렌즈를 배치하기 위해, 원래 위치에서 측 방향 DX = 2.5 mm의 거리를 이동. </li><li> 측 방향 DX = -2.5 mm의 거리를 이동하여, 원래의 위치 C에서, 전계 Ê 렌즈를 배치하기 위하여. </li><li> 그들을 결합하고, 합성 개구 크기를 증가시키기 위해 세 개의 필드 렌즈 Ê, AC를 화. </li><li> (-πix 0 2) / λf) 전문가에 의해 생성 된 필드를 곱하면, 여유 공간은 이미지 평면에 전파. </li><li> 인자 O에 의해 해상도 향상주사 방향의 F 3 목격한다. </li></ol>

<ol><li>De Loor, G. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Possibilities+and+uses+of+radar+and+thermal+infrared+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Photogrammetria%22%5BJournal%5D)">Possibilities and uses of radar and thermal infrared systems.</a> Photogrammetria. 24, 43-58 (1969).</li>
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</ol>

공개 아무것도 없다.

이 논문에 제시되어 광 합성 개구 레이더 (OSAR) 개념은 스캔 방향 객체의 공간 해상도를 향상시키기 위해서 GS 알고리즘 및 스캐닝 기술을 사용하는 새로운 수퍼 해결 방법이다. 이미징 플랫폼의 이동은 자체 생성 된 공기 또는 위성 플랫폼을 사용하는 동안이 될 수 있습니다. 많은 시간 다중화 SR 기술과는 달리, 우리의 방법은 화상 형성 공정 동안 정지한다는 사실 이외의 다른 개체의 어떠한 선험적 인 정보를 필요로하지 않는다. 제안 된 기술은 주사 방향으로 3 배만큼 해상도 개선이다. (3)의 요인에 의한 개선은 단지 예이며, 더 큰 개선 인자도 가능하다. 그러나, 합성 개구 개선은 제한되고 1 미만인 합성 F 번호를 얻을 수 없다. 2-D로 SR을 연장하기 위해, 스캐닝 프로세스는 y 방향으로 반복되어야한다. 제안 된 광 concePT는 마이크로파 체제에 적용되는 해상도 개선 SAR 기법을 닮는다. 몇몇 개선이 더 적용하게하기 위해 셋업에서 만들어 질 수있...

레이더 이미징, 펄스 무선 주파수 (RF)의 협각 빔은 플랫폼 상에 장착되는 안테나를 사용하여 전송된다. 레이더 신호는 표면 1,2 향해 측방 방향으로 전송한다. 반사 된 신호는 표면으로부터 후방 산란되고, 동일한 안테나 (2)에 의해 수신된다. 수신 된 신호는 레이더 이미지로 변환됩니다. 레알 개구 레이더 (RAR)에 방위각 방향의 해상도는 조리개 차원 내지 3 파장에 비례하고 반비례한다. 따라서, 더 큰 안테나는 높은 방위 확인을 위해 필요합니다. 그러나, 이러한 비행기와 위성 등 이동 플랫폼으로 큰 안테나를 부착하는 것이 곤란하다. 1951 와일리 4 이미징 플랫폼의 움직임에 의해 생성 된 도플러 효과를 사용한다 (SAR) 합성 개구 레이더라는 새로운 레이더 기술을 제안했다. SAR에서 진폭뿐만 아니라 수신 된 신호의 위상은 5 기록된다 </SUP&gt;. SAR 광 주파수가 약 1 ~ 100 GHz의 6 단계가 플랫폼 위에 설치 기준 지역 공진기를 사용하여 기록하기 때문에이 가능합니다. 광학 영상에서 짧은 파장은 가시로 사용되는 약 1 μm의 인 근적외선 (NIR), 약 10 ~ 14 Hz 인 즉, 주파수. 전계 강도보다는 필드 자체는, 표준 실리콘 기반 검출기를 사용하여 검출 용 너무 빠른 광학 위상 변화 이후 검출되고있다. 광학계를 통해 물체를 이미징하는 동안, 광학 조리개는 저역 통과 필터로서 기능한다. 따라서, 개체의 고주파 공간 정보 (7)를 분실한다. 본 논문에서는 위상이 손실 및 회절 한계 효과 즉, 개별적으로 위에서 언급 한 문제를 각각 해결하는 것을 목표로하고 있습니다. Gerchberg와 스턴 (GS)는 8은 광 위상 retrie 될 수 있다는 것을 제안반복적 인 프로세스를 사용 VED. Misell 9-11은 두 개의 입력 및 출력 플레인에 대한 알고리즘을 확장했다. 이러한 접근 방식은 최소 평균 제곱 오차 (MSE) 12, 13와 위상 분포에 수렴 입증된다. GUR 및 Zalevsky 14 Misell 알고리즘을 개선하는 세 가지 평면 방법을 제시했다. 우리는 SAR 애플리케이션에서의 안테나로 이루어 같이, 촬상 렌즈를 이동하면서 위상을 복원해도주세요 합성 스캐닝 축을 따라 개구의 유효 크기를 증가시키고, 결국 결과 영상의 해상도를 향상시킬 수 있음을 제안하고 실험적으로 입증. 간섭과 홀로그래피를 사용하여 광학 이미징 SAR의 응용 프로그램은 16, 17 잘 알려져있다. 그러나, 제안 된 방법 (예 : 측방 공중 플랫폼으로) 비코 히어 런트 이미지에 적합하고, 스캔 이미징 플랫폼을 흉내을 목적으로하고 있습니다. 따라서, 홀로그래피의 개념, WHI채널은, 기준 빔을 사용하여 이러한 애플리케이션에 적합하지 않다. 대신, 개정 Gerchberg-스턴 알고리즘은 위상을 검색하기 위해 사용됩니다.

<table><tbody><tr><td>적색 레이저 모듈</td><td>Thorlabs</td><td><a href="http://thorlabs.com/thorProduct.cfm?partNumber=LDM635">LDM635</a></td><td></td></tr><tr><td>10X 갈릴레이 빔 익스팬더</td><td>Thorlabs</td><td><a href="http://thorlabs.com/thorProduct.cfm?partNumber=BE10M-A">BE10M-A</a></td><td></td></tr><tr><td>Negative 1951 USAF 테스트 타겟</td><td>Thorlabs</td><td><a href="http://thorlabs.com/thorProduct.cfm?partNumber=R3L3S1N">R3L3S1N</a></td><td></td></tr><tr><td>필터 홀더 2인치 스퀘어 필터</td><td>Thorlabs</td><td><a href="http://thorlabs.com/thorProduct.cfm?partNumber=FH2">FH2</a></td><td></td></tr><tr><td>1 선형 변환 스테이지</td><td>Thorlabs</td><td><a href="http://thorlabs.com/thorProduct.cfm?partNumber=PT1">PT1</a></td><td>2x</td></tr><tr><td>&Oslash용 렌즈 마운트; 1 in Optics</td><td>Thorlabs</td><td><a href="http://thorlabs.com/thorProduct.cfm?partNumber=LMR1">LMR1</a></td><td></td></tr><tr><td>렌즈 f = 100.0 mm</td><td>Thorlabs</td><td><a href="http://thorlabs.com/thorProduct.cfm?partNumber=AC254-100-A">AC254-100-A</a></td><td></td></tr><tr><td>Graduated Ring-Activated Iris Diaphragm</td><td>Thorlabs</td><td><a href="http://www.thorlabs.com/thorproduct.cfm? partnumber=SM1D12C">SM1D12C</a></td><td></td></tr><tr><td>2.5 mm x 2.5 mm 조리개 &Oslash; 1 실내</td><td></td><td></td><td>생산</td></tr><tr><td>고해상도 CMOS 카메라</td><td>Thorlabs</td><td><a href="http://thorlabs.com/thorProduct.cfm?partNumber=DCC1545M">DCC1545M</a></td><td></td></tr></tbody></table>

이동 플랫폼에서 이미징 시간 다중화 슈퍼 해결 기법

Time Multiplexing Super Resolving Technique for Imaging from a Moving Platform

우리는 객체의 해상도를 증가 등 공수 플랫폼이나 위성 방송과 같은 움직이는 이미징 시스템의 상부에 설치된 광학계의 회절 한계를 극복하기위한 방법을 제안한다. 해상도 개선은 두 단계 과정에서 얻어진다. 첫째, 세 가지 해상도가 낮은 다른 defocused 표시 이미지가 캡처되는 광 단계는 개선 된 반복 Gerchberg-스턴 기반의 알고리즘을 사용하여 검색됩니다. 위상 검색이 수치 다시 조리개 비행기에 필드를 전파 할 수 있습니다. 둘째, 영상 시스템은 시프트되고 첫 번째 단계는 반복된다. 조리개 평면에서 얻어진 광학 필드가 결합되어 합성 증가 렌즈 구경보다 높은 이미징 해상도를 수득 이동 방향을 따라 발생한다. 상기 방법은 마이크로파 정권에서 잘 알려진 방법은 안테나의 크기는 합성 플랫폼을 따라 증가되는 합성 개구 레이더 (SAR)이라는 유사한전파 방향. 제안 된 방법은 실험실 실험을 통해 입증된다.

<html> 아홉 촬영 된 이미지 (세 가지 측면 위치에있는 세 개의 디 포커스 이미지)에 대한 예는 그림 3에서 볼 수 있습니다. GS 컨버전스 대한 예가도 4에 도시된다. 나는 1 중앙 이미지의 상관 계수는, B는 0.95 이상이고, 사이드 이미지 I 1의 상관 계수,, 그리고 1, C는 (그들 모두가 0.99를 통과 전체 수치 시뮬레이션에) 0.85 이상입니다. SR 이미지에 대한 대표적인 결과는 그림 5에 표시됩니다. 해상도 바의 LR 이미지 없음에 볼 수 있습니다. 그러나, SR 콘텐츠에 수평 바는 오른쪽으로 세 번째 요소까지 볼 수 있습니다. 우리의 방법은 합성 적으로 만 X 방향 (이동 방향)으로 조리개를 증가하기 때문에, 세로...

광 회절 한계를 극복하기위한 방법이 제시된다. 광학 반복 Gerchberg - 스턴 알고리즘을 이용하여 위상 검색 및 첫 번째 단계의 반복 하였다 이미징 시스템 변속 : 상기 방법은 두 단계를 포함한다. 합성 증가 렌즈 구경보다 높은 이미징 해상도를 수득 이동 방향을 따라 발생한다.

We propose a method for increasing the resolution of an object and overcoming the diffraction limit of an optical system installed on top of a moving ...

본 절차의 전반적인 목표는 스캐닝 이미징 플랫폼의 렌즈 조리개 값을 인위적으로 높이는 것입니다. 이는 먼저 시스템의 광축을 따라 이동하며 대상의 서로 다른 디포커싱 상태를 가진 저해상도 이미지 3장을 캡처함으로써 수행됩니다. 두 번째 단계에서는 이미징 시스템 전체를 수직 방향으로 이동시킨 후, 대상의 디포커싱 이미지 3장을 다시 촬영합니다.다음으로, 이미징 시스템을 광축의 반대편으로 이동시켜 타겟의 디포커스 이미지를 세 장 더 캡처합니다. 마지막 단계는 광학 위상을 수치적으로 복원하여 광학장(optical fields)을 결정한 다음, 이를 적절히 결합하여 초고해상도 이미지를 얻는 것입니다. 결과적으로 이동 방향을 따라 합성적으로 확장된 렌즈 구경이 생성되어 더 높은 이미징 해상도를 구현하게 됩니다.제안된 기술이 다른 시간 다중화 초해상도 접근 방식보다 갖는 주요 장점은 본 기술이 수동적이라는 점이며, 따라서 초해상도 이미지를 얻기 위해 나중에 사용되지 않는 인코딩 패턴의 투사가 필요하지 않다는 것입니다. 이 실험은 보통 상대적인 암실 상태에서 수행됩니다. 하지만 프로토콜을 더 잘 시각화하기 위해 일부 영상은 조명을 켠 상태에서 촬영되었습니다. 레이저 빔 확장 렌즈와 카메라를 동일한 광축상에 대략적으로 정렬하는 것으로 설정을 시작하십시오. 렌즈와 카메라 모두를 이동 스테이지에 장착하여 광축에 수직인 미세한 움직임이 가능하도록 하십시오.추가적으로, 광축과 평행하게 미세하게 이동시킬 수 있도록 카메라를 이동 스테이지(translation stage)에 장착하십시오. 레이저를 켜고 조리개(aperture iris)를 사용하여 빛이 렌즈의 중심을 통과하는지 확인하십시오. 그다음, 카메라를 켜고 선형 Z 스테이지(linear Z stage)를 사용하여 레이저 빔의 정렬 상태를 점검하십시오.정렬이 완료되면, 디포커싱 시 카메라는 스폿의 크기만 변화시킬 뿐 스폿의 측면 이동을 유발하지 않습니다. 정렬이 완료된 후, 빔 확장기 앞에 US Air Force 테스트 타겟을 삽입하십시오. 빛이 타겟을 통과하여 렌즈의 중심을 지나도록 타겟을 배치하십시오.선형 Z 스테이지를 사용하여 타겟의 초점을 맞춥니다. 카메라의 이 초기 xz 위치가 기준점이 됩니다. 초점이 맞으면 0.1 inch 정사각형 조리개를 삽입하고 타겟의 첫 번째 이미지를 캡처합니다.이제 선형 Z 스테이지를 조절합니다. 이를 사용하여 카메라를 표적에서 0.2 inches

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Research

연구

JoVE Journal

Engineering

공학

Lensfree 광학 tomography은 &lt;1 μm의의 공간적 해상도를 제공하는 입체 현미경 기법이다 × &lt;1 μm의 × 15~1백밀리미터의 큰 이미지 볼륨여 각각 X, Y 및 Z 크기에서 &lt;3...

멀티 앵글 조명 및 픽셀 슈퍼 해상도를 채용 Lensfree 온칩 단층 현미경

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동시에 듀얼 카메라 방출 분할 시스템을 사용하여 두 개의 배출 채널의 실시간 이미지를 캡처 : 응용 프로그램은 접착 셀에

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이 프로토콜은 광학 광자 재할당이 가능한 회전 디스크 공초점 현미경을 사용하여 심층 전세포 단일 분자 위치 현미경(SMLM)을 수행하는 절차를 설명하여, 맞춤형 광학 장치나 복잡한 조명 없이 DNA-PAINT 이미징을 가능하게 합니다.

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이 프로토콜은 고해상도 셀룰러 및 아셀룰러 이미징을 위한 다중화 배열 검출기와 통합된 레이저 스캐닝 공초점 현미경 시스템의 첨단 영상 응용과 공유 자원 관리를 상세히 설명합니다. 이 워크플로우는 단일 플랫폼 내에서 공초점에서 초해상도(~120 nm)까지 다중 모달 이미징을 가능하게 하여 나노스케일 시각화를 더욱 쉽게 접근할 수 있게 합니다.

초해상도 영상 및 공유 관리: 다중화 검출이 포함된 공초점 현미경 프로토콜

배우세요 이동 플랫폼에서 광학 위상 복원과 수치적 계산을 이용한 수동형 초고해상도 이미징 기법을. 이 방법은 렌즈 조리개를 합성적으로 확장하여 광학 회절 한계를 극복하고 공중 촬영 시스템에 적용 가능합니다.

이동 플랫폼에서 이미징 시간 다중화 슈퍼 해결 기법

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