据中国激光杂志社网，于2024年04月26日报道，光纤成像领域新突破：光场解码实现高频彩色图像重建。
背景介绍
常规的成像和检测手段难以直接抵达工业或医疗等领域中的狭小区域，内窥镜在保持小尺寸、柔性等优势的同时，还提供了清晰、多维的图像信息，为进一步诊断、识别和追踪等技术手段的发展奠定了基础。光纤束作为柔性微型光纤内窥镜的关键部件，能在几百微米直径的横截面上，拥有几千个不同的纤芯空间通道，可实现二维图像的直接传输。然而，获得的图像质量和分辨率通常受到纤芯尺寸和间距的限制，难以满足人们日益增长的需求。
近日，南京大学徐飞教授课题组开发了一种基于光纤束获取远端光场来实现图像特征增强的方法，研究结果为光纤成像、内窥图像质量增强和计算光学成像等领域的发展提供了参考，相关研究以“Feature-enhanced fiber bundles imaging based on light field acquisition”为题，发表在Advanced Imaging 2024年第1期。
研究内容与结果
在以往使用光纤束进行内窥成像时，每个纤芯通常被看作一个像素，只有大于两倍纤芯距离的空间特征能够被清晰重建。在这项工作中，光纤束被用作光场传感器而非普通的二维图像传感器，对不同角度的入射光进行编码和采样。如图1(b) 所示，真实光场中的边缘、纹理和光谱特征由于抵达光纤束入射端面的角度和空间位置不同而激发了不同纤芯内的模式图案。研究者通过建立光纤束光场采样模型，实现了光纤束纤芯图案特征到真实图像高频特征的解码，并通过一种生成式对抗网络加速了光纤束端面图案中隐藏信息的有效提取和远端光场高频信息的精确重建。增强后的自然灰度图像（FM-R）结构相似性指数提升了12.7%，峰值信噪比提升了14.1%，如图2(a)所示。此外，该研究还首次将光纤内窥镜得到的灰度图像解码为彩色图像，从而实现了基于单色相机的无滤光片彩色成像，如图2(b)所示，芯内图案增强了重建图像的饱和度，丰富了图像内容。
总结展望
该研究利用计算成像的思维模式，打破了传统物理结构对光纤束内窥图像分辨率的限制，实现了多维光场的同时采集与解码，为超细超柔光纤内窥镜在狭小空间高分辨彩色成像奠定了基础。与此同时，该技术为基于光学编码的计算成像系统提供了参考，并有潜力应用于活检诊断、临床研究等领域来进一步提高光纤内窥镜的成像性能。
期刊简介
Advanced Imaging(AI)由中国激光杂志社与西安电子科技大学杭州研究院联合出版。由西安电子科技大学光电工程学院院长邵晓鹏教授与法国索邦大学Sylvain Gigan教授担任共主编，致力于发表成像及相关领域内的高水平基础和应用研究进展，推动先进成像技术的快速发展，增强该领域国内外的学术交流合作，促进科研成果的转化。AI第一期于2024年正式出版，欢迎大家！
