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> Börja med grovt rikta lasern, strålen expender, objektivet och kameran på samma axel, vilket skulle vara den optiska axeln. </li><li> Sätt på lasern (utan USAT målet), och ser till att ljuset passerar genom centrum av linsen. Använd en öppning iris för att kontrollera. </li><li> Slå på kameran, och se till att ljuset fokuseras på mitten av kameran. </li><li> Växla tillbaka kameran, med hjälp av den linjära z stadiet. Eftersom systemet går ur fokus, kommer ljuspunkt växa. Se...

<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>

Den optiska Synthetic Aperture Radar (Osar) begrepp som presenteras i denna uppsats är en ny super löst metod som använder GS-algoritmen och skanningsteknik för att förbättra den rumsliga upplösningen av ett föremål i riktning genomsökningen. Rörelsen av avbildnings plattform kan vara självgenererande vid användning av en luftburen eller satellitplattform. Till skillnad från många tids multiplexering SR tekniker, gör vår metod inte kräver någon a priori information om objektet, förutom det f...

I radaravbildning, är en smal vinkel strålen av puls för radiofrekvens (RF) som överförs med hjälp av en antenn som är monterad på en plattform. Den radarsignalen sänder i en sidoriktad riktning mot ytan 1,2. Den reflekterade signalen bakåtspritt från ytan och tas emot av samma antenn 2. De mottagna signalerna omvandlas till en radarbild. I Real Aperture Radar (RAR) upplösningen i azimutriktningen är proportionell mot våglängden och omvänt proportionell mot öppningen dimension 3. Således är en större antenn krävs för högre azimutupplösningen. Emellertid är det svårt att fästa stor antenn på en rörlig plattform som flygplan och satelliter. I 1951 Wiley 4 föreslås en ny radar teknik kallad Synthetic Aperture Radar (SAR), som använder Doppler-effekten som skapas av rörelsen av det bildgivande plattformen. I SAR, är amplituden och fasen hos den mottagna signalen inspelad 5 </sup&gt;. Detta är möjligt eftersom den optiska frekvensen SAR är ca 1-100 GHz 6 och fasen är inspelad med hjälp av en referens lokal resonator installeras ovanpå plattformen. Vid optisk avbildning är kortare våglängder används, såsom det synliga och det nära infraröda (NIR), vilket är ungefär 1 ^ m, dvs frekvens av ca 10 14 Hz. Fält intensitet, snarare än själva fältet, detekteras eftersom de optiska förändringar fas för fort för att upptäcka med hjälp av vanliga kiselbaserade detektorer. Medan avbildning av ett föremål genom ett optiskt system, aperturen för optiken tjänar som ett lågpassfilter. Sålunda är den högfrekventa spatial information av det objekt förlorade 7. I denna uppsats har vi som mål att lösa var och en av de ovan nämnda frågorna var för sig, det vill säga den fas förlorade och diffraktionsgränsen effekten. Gerchberg och Saxton (GS) 8 föreslog att den optiska fasen kan retrieved med användning av en iterativ process. Misell 9-11 har förlängt algoritmen för vilka två in-och utgångsplan. Dessa metoder har visat att konvergera till en fas fördelning med en minimal medelkvadratfelet (MSE) 12,13. Gur och Zalevsky 14 presenterade en tre plan metod som förbättrar Misell algoritmen. Vi föreslår och visa experimentellt att återställa fas samtidigt flytta avbildningslinsen, som görs med antennen i SAR-applikation gör det möjligt att syntetiskt öka den effektiva storleken på öppningen längs svepaxel och så småningom förbättra result avbildning upplösning. Tillämpningen av SAR i optisk avbildning med interferometri och holografi är välkänt 16,17. Men den föreslagna metoden syftar till att imitera en scanning avbildning plattform, vilket gör den lämplig för icke-koherent avbildning (t.ex. sidoriktade luftburen plattform). Således begreppet holografi, vilket motsvarach använder en referensstråle, är inte lämplig för en sådan tillämpning. Istället är det reviderade Gerchberg-Saxton algoritm som används för att hämta den fasen.

<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

Vi föreslår ett förfarande för att öka upplösningen av ett föremål och övervinna diffraktionsgränsen av ett optiskt system installeras ovanpå en rörlig avbildningssystem, såsom en luftburen plattform eller satellit. Upplösningen förbättring erhålles i en två-stegsprocess. Först tre låg upplösning annorlunda defokuserade bilder som fångas och den optiska fasen hämtas med hjälp av en förbättrad iterativ Gerchberg-Saxton baserad algoritm. Fasen hämtning gör det möjligt att numeriskt tillbaka propagera fältet till öppningsplanet. För det andra är avbildningssystemet förskjuts och det första steget upprepas. De erhållna optiska fält vid öppningsplanet kombineras och ett syntetiskt ökad bländaren genereras längs rörelseriktningen, vilket ger högre avbildning upplösning. Metoden liknar en välkänd metod från mikrovågsugnen regim kallas Synthetic Aperture Radar (SAR) i vilken antennstorlek är syntetiskt ökade längs plattformenutbredningsriktning. Den föreslagna metoden demonstreras genom laboratorieexperiment.

<html> Ett exempel på de nio tagna bilder (tre i oskärpa bilder i tre sidolägen) visas i figur 3. Ett exempel för GS-konvergens visas i figur 4. Korrelationskoefficienten för den centrala bild I 1, b är över 0,95, och korrelationskoefficienten för sidobilder jag en, en, och jag 1, c är över 0,85 (helt numerisk simulering de alla passerat 0,99). Ett representativt resultat för SR bilden p...

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

En metod för att övervinna den optiska diffraktionsgränsen presenteras. Metoden innefattar en process i två steg: optisk fas hämtning med hjälp av iterativa Gerchberg-Saxton algoritm, och bildsystem växling följt av upprepning av det första steget. Ett syntetiskt ökad bländaren genereras längs rörelseriktningen, vilket ger högre avbildning upplösning.

Time Multiplexing Super Lösa Teknik för avbildning från en rörlig plattform

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

Visualisering av High Speed ​​Liquid Jet Impac på en rörlig yta

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

Mätning av Spridnings olinjäriteter från en enda plasmoniska nanopartiklar

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

Användning av en flerfacks Dynamic enda enzym Phantom för studier av hyper Magnetic Resonance ombud

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

En högpresterande Impedans-baserad plattform för Avdunstningshastighet 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

En Robotic plattform för att studera Foreflipper i Kalifornien sjölejon

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

Mikrofluidisk Imaging Flödescytometri genom Asymmetrisk Detektering Tidssträckning Optisk Mikroskopi (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

Demonstration av en Hyperlens-integrerat Mikroskop och super-upplösning Imaging

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 fokuserat ultraljud stimulering med fluorescensmikroskopi

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

Design-, instrumenterings- och användningsprotokoll för distribuerad övervakning av termiska hotspots i elektriska spolar med FBG-sensormultiplexing

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

Spela in Ultra-realistiska full färgs analoga hologram för användning i en rörlig hologram skärm

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