基于哈达玛调制的多模光纤传输矩阵成像

徐宇帆,陈山俊,郑学东,龙佳鑫,周 峰

(1.湖南理工学院 信息科学与工程学院,湖南 岳阳414006;

2.信息光子学与空间光通信湖南省重点实验室,湖南 岳阳414006)

摘 要:多模光纤因具有散射介质的特性,故有很强的传像功能,在医学内窥镜和复杂工业探测等特殊领域有着重要的应用价值.多模光纤的模式色散和模间耦合导致所传图像产生随机畸变,故需要对失真图像进行解译以提高成像质量.在多模光纤成像技术中,传输矩阵法因具有系统简单、成像速度快等优势而成为主流.然而,现有传输矩阵测量技术存在计算负荷重、光利用率不足等问题.采用正交模式丰富、掩膜调制光功率利用率高的哈达玛调制与传输矩阵测量相结合,以结构相似性为图像重建评价指标,对畸变图像进行恢复重构.结果表明:在同采样点数下哈达玛调制重建图像的SSIM是常规调制的2倍以上,最高可达0.9829,光利用率约是单位矩阵调制的10倍.可见,哈达玛调制技术能有效提升多模光纤成像的图像质量和系统性能,可为光纤成像技术走向应用提供重要技术支持.

关键词:传输矩阵;哈达玛矩阵;多模光纤;图像重建