Name: time multiplexing super resolving technique for imaging from a moving platform
Uploaded: 2014-02-12T22:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Time Multiplexing Super Resolving Technique for Imaging from a Moving Platform at JoVE.com

1. Setup Alignment <ol><li> Begin met ruwweg het uitlijnen van de laser, de bundel expender, de lens en de camera op dezelfde as, dit zou de optische as zijn. </li><li> Zet de laser (zonder de USAT doel), en zorg ervoor dat het licht gaat door het midden van de lens. Gebruik een opening iris te controleren. </li><li> Schakel de camera in, en zorg ervoor dat het licht zich richt op het midden van de camera. </li><li> Schakel de camera terug via de lineaire Z platform. Aangezien het systeem is uit te gaan van de focus, ...

<ol>
	<li>De Loor, G. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Possibilities+and+uses+of+radar+and+thermal+infrared+systems.">Possibilities and uses of radar and thermal infrared systems.</a> Photogrammetria. 24, 43-58 (1969).</li><li>Simonett, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Remote+sensing+with+imaging+radar:+A+review.">Remote sensing with imaging radar: A review.</a> Geoforum. , 61-74 (1970).</li><li>Born, M., Wolf, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Principles of optics: electromagnetic theory of propagation, interference and diffraction of light. , (1999).</li><li>Wiley, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthetic+aperture+radars-a+paradigm+for+technology+evolution.">Synthetic aperture radars-a paradigm for technology evolution.</a> IEEE Trans. Aerospace Elec. Sys. 21, 440-443 (1985).</li><li>Brown, W., Porcello, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> An introduction to synthetic-aperture radar. , 52-62 (1969).</li><li>Cheney, M., Borden, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Fundamentals of Radar Imaging. Siam. , (2008).</li><li>Otto, R., Fritz, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Die+lehre+von+der+bildentstehung+im+mikroskop+von+Ernst+Abbe.">Die lehre von der bildentstehung im mikroskop von Ernst Abbe.</a> Vieweg Braunschweig. , (1910).</li><li>Gerchberg, W. R., Saxton, W. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+practical+algorithm+for+the+determination+of+phase+from+image+and+diffraction+plane+pictures.">A practical algorithm for the determination of phase from image and diffraction plane pictures.</a> Optik. 35, 237-246 (1972).</li><li>Misell, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+method+for+the+solution+of+the+phase+problem+in+electron+microscopy.">A method for the solution of the phase problem in electron microscopy.</a> J. Phys. D Appl. Phys. 6, (1973).</li><li>Misell, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+examination+of+an+iterative+method+for+the+solution+of+the+phase+problem+in+optics+and+electron+optics:+I.+Test+calculations.">An examination of an iterative method for the solution of the phase problem in optics and electron optics: I. Test calculations.</a> J. Phys. D Appl. Phys. 6, 2200-2216 (1973).</li><li>Misell, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+examination+of+an+iterative+method+for+the+solution+of+the+phase+problem+in+optics+and+electron+optics.">An examination of an iterative method for the solution of the phase problem in optics and electron optics.</a> II. Sources of error. J. Phys. D Appl. Phys. 6, 2217-2225 (1973).</li><li>Fienup, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reconstruction+of+an+object+from+the+modulus+of+its+Fourier+transform.">Reconstruction of an object from the modulus of its Fourier transform.</a> Optics Lett. 3, 27-29 (1978).</li><li>Fienup, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phase+retrieval+algorithms:+a+comparison.">Phase retrieval algorithms: a comparison.</a> Appl. Optics. 21, 2758-2769 (1982).</li><li>Gur, E., Zalevsky, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Image+deblurring+through+static+or+time-varying+random+perturbation+medium.">Image deblurring through static or time-varying random perturbation medium.</a> J. Electron. Imaging. 18, 033016-03 (2009).</li><li>Goodman, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Introduction+to+Fourier+Optics.">Introduction to Fourier Optics.</a> Roberts &amp; Company. , (2005).</li><li>Tippie, A. E., Kumar, A., Fienup, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-resolution+synthetic-aperture+digital+holography+with+digital+phase+and+pupil+correction.">High-resolution synthetic-aperture digital holography with digital phase and pupil correction.</a> Optics Express. 19, 12027-12038 (2011).</li><li>Lim, S., Choi, K., Hahn, J., Marks, D. L., Brady, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Image-based+registration+for+synthetic+aperture+holography.">Image-based registration for synthetic aperture holography.</a> Optics Express. 19, 11716-11731 (2011).</li></ol>

De optische Synthetic Aperture Radar (OSAR) concept dat in dit document is een nieuw super opgelost benadering die de GS algoritme en scantechniek gebruikt om de ruimtelijke resolutie van een object in de richting van de scan verbeteren. De beweging van de imaging platform kan zelf worden gegenereerd tijdens het gebruik van een lucht-of satelliet platform. In tegenstelling tot veel meervou SR technieken, is onze werkwijze geen a priori informatie van het object, behalve dat het stilstaat tijdens het beeldvormin...

Radar beeldvorming wordt een smalle lichtstraal puls radiofrequentie (RF) overgebracht via een antenne die op een platform is gemonteerd. Het radarsignaal zendt in een zijwaarts gerichte richting naar het oppervlak 1,2. Het gereflecteerde signaal wordt terugverstrooid van het oppervlak en wordt door dezelfde antenne 2 ontvangen. De ontvangen signalen worden omgezet een radarbeeld aan. In de praktijk Aperture Radar (RAR) de resolutie in de azimuthrichting is evenredig met de golflengte en omgekeerd evenredig met de opening afmeting 3. Zo wordt een grotere antenne nodig voor hogere azimuth resolutie. Het is echter moeilijk om grote antenne hechten aan een bewegend platform zoals vliegtuigen en satellieten. In 1951 Wiley 4 stelde een nieuwe radar techniek genaamd Synthetic Aperture Radar (SAR), die het Doppler-effect gecreëerd door de beweging van de imaging platform gebruikt. In SAR, de amplitude en de fase van het ontvangen signaal worden geregistreerd 5 </sup&gt;. Dit is mogelijk aangezien de SAR optische frequentie is ongeveer 1-100 GHz 6 en de fase opgenomen middels referentie plaatselijke resonator bovenop het platform geïnstalleerd. In optische beeldvorming, worden kortere golflengten worden gebruikt, zoals het zichtbare en nabij-infrarode (NIR), dat is ongeveer 1 urn, namelijk frequentie van ongeveer 10 Hz 14. De veldsterkte in plaats van het veld zelf, wordt gedetecteerd aangezien de optische faseveranderingen te snel voor detectie met standaard silicium gebaseerde detectoren. Tijdens het afbeelden van een object via een optisch systeem, de opening van de optiek dient als een laagdoorlaatfilter. Aldus wordt de hoogfrequente ruimtelijke informatie van het voorwerp verloren 7. In dit artikel willen we elk van de bovengenoemde problemen oplossen afzonderlijk, dat wil zeggen de fase verloren en diffractielimiet effect. Gerchberg en Saxton (GS) 8 gesuggereerd dat de optische fase kan worden retrieved behulp van een iteratief proces. Misell 9-11 heeft het algoritme uitgeschoven twee input en output vliegtuigen. Deze benaderingen zijn bewezen te convergeren naar een fase distributie met een minimale gemiddelde kwadratische fout (MSE) 12,13. Gur en Zalevsky 14 presenteerde een drie vlakken methode die de Misell algoritme verbetert. Wij stellen en aan te tonen experimenteel dat het herstel van de fase, terwijl het verschuiven van de beeldvorming lens, zo gedaan met de antenne in SAR toepassing laat ons toe om synthetisch verhoging van de effectieve grootte van de opening langs de scanas en uiteindelijk het verbeteren van de beeldvorming resulteerde resolutie. De toepassing van de SAR in optische beeldvorming met behulp van interferometrie en holografie is bekend 16,17. Echter, de voorgestelde methode bedoeld voor het nabootsen van een scanning imaging platform, waardoor het geschikt is voor niet-coherente beeldvorming (zoals-side looking airborne platform). Aldus is het concept van holografie, which gebruikt een referentiebundel, niet geschikt voor een dergelijke toepassing. In plaats daarvan wordt de herziene Gerchberg-Saxton algoritme om de fase te halen.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1141">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="22">
			<td align="left" height="22" style="height:22px;width:311px;">Red Laser Module</td>
			<td style="width:311px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:259px;"><a href="http://thorlabs.com/thorProduct.cfm?partNumber=LDM635">LDM635</a></td>
			<td style="width:261px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td align="left" height="22" style="height:22px;width:311px;">10X Galilean Beam Expander</td>
			<td style="width:311px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:259px;"><a href="http://thorlabs.com/thorProduct.cfm?partNumber=BE10M-A">BE10M-A</a></td>
			<td style="width:261px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td align="left" height="22" style="height:22px;width:311px;">Negative 1951 USAF Test Target</td>
			<td style="width:311px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:259px;"><a href="http://thorlabs.com/thorProduct.cfm?partNumber=R3L3S1N">R3L3S1N</a></td>
			<td style="width:261px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td align="left" height="22" style="height:22px;width:311px;">Filter holder for 2&#34; Square Filters</td>
			<td style="width:311px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:259px;"><a href="http://thorlabs.com/thorProduct.cfm?partNumber=FH2">FH2</a></td>
			<td style="width:261px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td align="left" height="22" style="height:22px;width:311px;">1&#34; Linear Translation Stage</td>
			<td style="width:311px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:259px;"><a href="http://thorlabs.com/thorProduct.cfm?partNumber=PT1">PT1</a></td>
			<td style="width:261px;">X2</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td align="left" height="22" style="height:22px;width:311px;">Lens Mount for &#216;1&#34; Optics</td>
			<td style="width:311px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:259px;"><a href="http://thorlabs.com/thorProduct.cfm?partNumber=LMR1">LMR1</a></td>
			<td style="width:261px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td align="left" height="22" style="height:22px;width:311px;">Lens f = 100.0mm</td>
			<td style="width:311px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:259px;"><a href="http://thorlabs.com/thorProduct.cfm?partNumber=AC254-100-A">AC254-100-A</a></td>
			<td style="width:261px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td align="left" height="22" style="height:22px;width:311px;">Graduated Ring-Activated Iris Diaphragm</td>
			<td style="width:311px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:259px;"><a href="http://www.thorlabs.com/thorproduct.cfm?partnumber=SM1D12C">SM1D12C</a></td>
			<td style="width:261px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td align="left" height="22" style="height:22px;width:311px;">2.5x2.5mm Aperture &#216;1&#34;</td>
			<td style="width:311px;"></td>
			<td style="width:259px;"></td>
			<td style="width:261px;">Indoor production</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td align="left" height="22" style="height:22px;width:311px;">High Resolution CMOS Camera</td>
			<td style="width:311px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:259px;"><a href="http://thorlabs.com/thorProduct.cfm?partNumber=DCC1545M">DCC1545M</a></td>
			<td style="width:261px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

time multiplexing super resolving technique for imaging from a moving platform

Wij stellen een werkwijze voor het verhogen van de resolutie van een object en het overwinnen van de diffractie limiet van een optisch stelsel op een bewegend beeldvormingssysteem, zoals een platform lucht of satelliet geïnstalleerd. De verbetering oplossend vermogen wordt verkregen in twee stappen. Eerst worden drie lage resolutie anders onscherpe beelden wordt gevangen en de optische fase wordt opgehaald met een verbeterde iteratieve Gerchberg-Saxton gebaseerde algoritme. De fase ophalen maakt het mogelijk om numeriek terug te propageren het veld om het diafragma vliegtuig. Ten tweede wordt het beeldvormingssysteem verschoven en de eerste stap wordt herhaald. De verkregen optische velden op de opening vlak worden gecombineerd en een synthetisch grotere diafragma wordt gegenereerd langs de bewegingsrichting, waardoor een hogere beeldresolutie. De methode lijkt op een bekende benadering van de magnetron regime genaamd Synthetic Aperture Radar (SAR) waarin de antennegrootte synthetisch wordt verhoogd over het perronvoortplantingsrichting. De voorgestelde methode is aangetoond door laboratoriumexperiment.

<html> Een voorbeeld voor de negen opnamen (drie defocus afbeelding in drie laterale posities) wordt getoond in figuur 3. Een voorbeeld van de GS convergentie wordt getoond in figuur 4. De correlatiecoëfficiënt voor de centrale afbeelding I 1 b boven 0,95, en de correlatiecoëfficiënt van de zijde beelden I 1 a en I 1 c boven 0.85 (volledig digitale simulatie ze allemaal geslaagd 0.99). Een repr...

Watch this Scientific Journal Video about Time Multiplexing Super Resolving Technique for Imaging from a Moving Platform at JoVE.com

Time Multiplexing Super Resolving Technique for Imaging from a Moving Platform

Werkwijze voor het overwinnen van de optische diffractie limiet wordt gepresenteerd. De methode omvat een proces in twee stappen: optische fase retrieval behulp iteratieve Gerchberg-Saxton algoritme, en imaging systeem verschuiven gevolgd door herhaling van de eerste stap. Een synthetisch toegenomen lensopening wordt gegenereerd in de richting van de beweging, waardoor een hogere beeldresolutie.

Tijd Multiplexing Super oplossen Techniek for Imaging van een bewegend platform

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 ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Visualization of High Speed Liquid Jet Impaction on a Moving Surface

Visualisatie van High Speed ​​Liquid Jet Impactie op een bewegend oppervlak

Two apparatuses for examining liquid jet impingement on a high-speed moving surface are described: an air cannon device (for examining surface speeds ...

Measurement of Scattering Nonlinearities from a Single Plasmonic Nanoparticle

Meting van Verstrooiing lineariteiten van een Single Plasmonische Nanodeeltje

Plasmonics, which are based on the collective oscillation of electrons due to light excitation, involve strongly enhanced local electric fields and thus ...

Use of a Multi-compartment Dynamic Single Enzyme Phantom for Studies of Hyperpolarized Magnetic Resonance Agents

Gebruik van een Multi-compartiment Dynamic enkel enzym Phantom voor Studies van gehyperpolariseerd Magnetic Resonance Agents

Imaging of hyperpolarized substrates by magnetic resonance shows great clinical promise for assessment of critical biochemical processes in real time. Due ...

A High Performance Impedance-based Platform for Evaporation Rate Detection

Een High Performance impedantie-gebaseerd platform voor het Verdampingssnelheid Detection

This paper describes the method of a novel impedance-based platform for the detection of the evaporation rate. The model compound hyaluronic acid was ...

A Robotic Platform to Study the Foreflipper of the California Sea Lion

Een Robotic Platform aan de Foreflipper van de Californische zeeleeuw Studie

The California sea lion (Zalophus californianus), is an agile and powerful swimmer. Unlike many successful swimmers (dolphins, tuna), they generate most ...

Microfluidic Imaging Flow Cytometry by Asymmetric-detection Time-stretch Optical Microscopy (ATOM)

Microfluidic Imaging Flow Cytometry by Asymmetric-detection Time-stretch Optical Microscopy ATOM

Microfluïdische Imaging Flow Cytometry door Asymmetrische Deteksie Time-stretch Optische Microscopie (ATOM)

Scaling the number of measurable parameters, which allows for multidimensional data analysis and thus higher-confidence statistical results, has been the ...

Demonstration of a Hyperlens-integrated Microscope and Super-resolution Imaging

Demonstratie van een Hyperlens-geïntegreerd Microscoop en super resolutie beeldvorming

The use of super-resolution imaging to overcome the diffraction limit of conventional microscopy has attracted the interest of researchers in biology and ...

Multiplexing Focused Ultrasound Stimulation with Fluorescence Microscopy

Multiplexing gericht echografie stimulatie met fluorescentie microscopie

By focusing low-intensity ultrasound pulses that penetrate soft tissues, LIPUS represents a promising biomedical technology to remotely and safely ...

Design, Instrumentation and Usage Protocols for Distributed In Situ Thermal Hot Spots Monitoring in Electric Coils using FBG Sensor Multiplexing

Ontwerp-, instrumentatie- en gebruiksprotocollen voor gedistribueerde in situ thermische hotspots monitoring in elektrische spoelen met behulp van FBG Sensor Multiplexing

Random wound coils are a key operational element of most electric apparatus in modern industrial systems, including low voltage electric machines. One of ...

Recording Ultra-Realistic Full-Color Analog Holograms for Use in a Moving Hologram Display

Ultrarealistische Full-Color analoge hologrammen opnemen voor gebruik in een bewegend hologram scherm

This paper demonstrates a method to record a set of twelve ultra-realistic full-color analog holograms presenting the same brightness, transparency and ...