用隐身方法对散射介质后物体非侵入式成像

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11504243
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2201.光的传播、探测与成像
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The ability to noninvasive image through turbid media has long been a major scientific and technological goal in many disciplines. Imaging through scattering medium is an essential observation and diagnostic tool in many fields such as astronomical observations, microscopic imaging in tissues and defects testing of microelectronic devices. A breakthrough has been made to observe objects that were completely hidden behind an opaque scattering medium. However, such approach needs not only to scan both illumination light and detector but further off-line procedures to numerically retrieve the image of the objects. In this project, we will propose an invisibility-based noninvasive method that can hide scattering medium and allows to directly image objects behind. By recording holograms of the objects through a scattering medium and then using the holograms produced time-reversal lights to re-illuminate the objects, we implemented to observe objects clearly that were hidden behind a thick scattering medium. We will also reduce the response time of the imaging system 100 milliseconds for the implementation of imaging the moving objects behind scattering medium. Furthermore, we will synthesis conjugate filters and joint transform filters for pattern recognition of the characteristics of the objects with feature size less than 100μm that were hidden behind scattering medium. Of importance, our method may be of great interest to generalists and specialists in many disciplines ranging from the life sciences and nanotechnology for real-time, high speed biomedical imaging of biological tissues and in-site inspection of integrated devices.
对散射介质后物体的非侵入式成像在科学和技术上一直是许多学科的主要研究目标。对散射介质后的物体成像技术是重要的观测和诊断工具,可以应用到天文观测、生物组织成像、微电子器件检测等领域。近期该领域取得了突破性进展,可以非侵入地观察一个完全隐藏散射介质后的物体。然而这种方法需要多角度地扫描照明和探测,更需要一个离线的数值图像重建步骤。本项目中我们提出用隐身方法屏蔽散射介质,对其后面的物体直接非侵入式成像。通过记录散射介质和它后面的物体的全息图,再用全息图生成共轭光波重新照射到物体上,我们可以清楚地观察厚散射介质后的物体。我们还将减少成像系统的响应时间到100毫秒以下实现对散射介质后的运动物体成像。在此基础上我们通过合成共轭滤波器和联合变换滤波器对散射介质后的100微米以下的物体进行特征识别。具有重要意义的是,我们的方法为实时、高速生物医学成像和集成设备的原位检查提供了新途径。

结项摘要

过散射介质成像技术可以用作为一种重要的观察和诊断工具,被广泛应用于许多领域,例如天文观测、生物组织中的显微成像和微电子器件的缺陷测试等。然而,现有的大多数过散射介质成像的方法通常是侵入性的,因为它们需要通过在散射层后面放置检测器或非线性材料来预先单独获得散射层的信息。此外,这些方法通常具有低空间分辨率的特点,并且也难以分辨细节信息小于散射层的厚度或深度的物体。虽然最近有学者提出了一种突破性的方法来实现非侵入地观察散射层后面的荧光物体,但仍然需要耗费时间的离线计算程序来重建物体的图像。因此,该方法不适用于实时成像和现场测试。在本项目中,我们通过在磨砂玻璃(即散射介质)前面记录物体的全息图,可以获得物光的共轭光波用以通过磨砂玻璃重新照明到物体上,并最终将磨砂玻璃的散射效果隐藏掉。最终,我们得以看见散射介质后隐藏的物体。该方法既不需要任何扫描技术也不需要离线处理的计算机程序。项目实施的实验结果表明,本项目中我们提出的方法可以隐藏散射层,并且直接观察到振幅调制型的物体。物体的特征尺寸远小于100毫米(从39毫到80毫米得到验证),该尺寸小于散射介质的厚度即3毫米的深度。我们相信这种基于经典的傅里叶方法仍然可以在现代科学和技术中找到有趣的应用。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Transmissive Refractive Index Sensing Based on Frequency-Sensitive Responses of Two-Dimensional Photonic Crystals
基于二维光子晶体频率敏感响应的透射折射率传感
  • DOI:
    10.1109/jphot.2016.2615283
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    IEEE Photonics Journal
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Lin Xulin;Fang Haiwen;Wang Lin;Wang Guo Ping;Jiang Xunya
  • 通讯作者:
    Jiang Xunya
Trimeric metasurfaces for independent control of bright and dark modes of Fano resonances
用于独立控制法诺共振的亮模式和暗模式的三聚超表面
  • DOI:
    10.1063/1.4942644
  • 发表时间:
    2016-02-22
  • 期刊:
    APPLIED PHYSICS LETTERS
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Deng, Zi-Lan;Fu, Tao;Wang, Guo Ping
  • 通讯作者:
    Wang, Guo Ping
Modelling of free-form conformal metasurfaces.
自由形式共形超表面建模
  • DOI:
    10.1038/s41467-018-05579-6
  • 发表时间:
    2018-08-28
  • 期刊:
    Nature communications
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Wu K;Coquet P;Wang QJ;Genevet P
  • 通讯作者:
    Genevet P
Full controlling of Fano resonances in metal-slit superlattice.
完全控制金属狭缝超晶格中的法诺共振。
  • DOI:
    10.1038/srep18461
  • 发表时间:
    2015-12-18
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Deng ZL;Yogesh N;Chen XD;Chen WJ;Dong JW;Ouyang Z;Wang GP
  • 通讯作者:
    Wang GP
Non-uniform annular rings-based metasurfaces for high-efficient and polarization-independent focusing
基于非均匀圆环的超表面,用于高效且与偏振无关的聚焦
  • DOI:
    10.1063/1.4938470
  • 发表时间:
    2015-12-21
  • 期刊:
    APPLIED PHYSICS LETTERS
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Li, Tong;Wang, Saisai;Wang, Guo Ping
  • 通讯作者:
    Wang, Guo Ping

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其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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