多路复用增强型计算成像技术:多模光纤中的高保真重建与彩色成像突破

【字体: 时间:2025年09月01日 来源:Laser & Photonics Reviews 10

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  来自国内的研究人员针对多模光纤(MMF)成像中单通道传输导致的信息容量受限、成像质量不足和色彩保真度低下等问题,创新性地提出多路复用增强计算成像框架。通过波长分复用(WDM)技术和多通道融合算法,结合逆传输矩阵优化与多输入Pix2Pix生成对抗网络(GANs),成功将结构相似性(SSIM)从0.649提升至0.799,色彩偏差降低26.4%。该研究为超薄全彩显微内窥镜和光纤高光谱成像奠定了技术基础。

  

这项突破性研究将计算成像技术推向新高度,通过多模光纤(MMF)中"光指纹"——散斑图案的解码实现了显微成像革命。传统单通道传输如同独木桥般限制信息通量,而研究者巧妙运用彩虹的奥秘(波长分复用WDM),让红绿蓝三原色光同时在光纤中跳起"光的芭蕾"。

智能算法化身"光之翻译官":逆传输矩阵像精密罗盘解析光路紊乱,多输入Pix2Pix生成对抗网络(GANs)则如同经验丰富的画师,将混乱的散斑图案转化为清晰图像。实验数据令人振奋——结构相似性(SSIM)从0.649跃升至0.799,色彩偏差直降26.4%,相当于为光纤成像装上"高清彩色滤镜"。

更令人惊叹的是,这项技术暗藏多重分身术:时间维度、空间维度和偏振维度都可成为其扩展舞台。从超薄内窥镜探入人体迷宫,到高光谱成像捕捉分子指纹,甚至量子通信领域都可能留下这项"光纤魔术"的足迹。研究者建立的光波长-散斑关系模型,如同破译了光在光纤中跳舞的密码本,为未来智能光学诊疗装备开发打开新思路。

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