基于遺傳算法波前整形的光透過散射介質(zhì)快速聚焦的方法研究.pdf

1、激光穿透強散射介質(zhì)時會受到多重散射的影響，因而未經(jīng)調(diào)制的激光無法穿透強散射介質(zhì)實現(xiàn)聚焦。采用迭代優(yōu)化法、相位共軛法或傳輸矩陣法能實現(xiàn)激光透過強散射介質(zhì)在散射介質(zhì)內(nèi)部或外部聚焦。遺傳算法具有優(yōu)越的自適應(yīng)性和高魯棒性，基于遺傳算法容易實現(xiàn)光聚焦而且抗噪性能卓越。當(dāng)實現(xiàn)光聚焦的速度足夠快時，就能應(yīng)用光聚焦技術(shù)對活體生物組織進行成像，因此研究基于遺傳算法的光聚焦的快速實現(xiàn)具有重要意義。
　　本文研究了遺傳算法理論并將遺傳算法用于激光波前整

2、形實現(xiàn)光聚焦。對激光波前進行純相位或純振幅調(diào)制都能實現(xiàn)光聚焦。數(shù)字微鏡對激光振幅的調(diào)制速度比液晶空間光調(diào)制器對激光相位的調(diào)制速度更快，本文研究采用數(shù)字微鏡對入射光場進行二進制振幅調(diào)制，從而提高了實現(xiàn)光聚焦的速度。
　　遺傳算法的迭代時間是影響光聚焦速度的重要因素。調(diào)制入射光場的掩膜矩陣從電腦傳遞到數(shù)字微鏡和CCD相機對輸出光場進行曝光并將圖像傳回電腦的過程中皆存在延時。研究對CCD相機的丟幀進行定位和處理，提出和在實驗上實現(xiàn)了錯位

3、對準(zhǔn)迭代時序，加快了波前整形速度。在計算機中使用并行運算遺傳算法使其能以更快的幀率迭代，從而提高了實現(xiàn)光聚焦的速度。
　　在FPGA中實現(xiàn)GigE接口和HDMI接口，從而使用FPGA接收并解析CCD相機回傳的圖像和將FPGA中的掩膜矩陣直接輸出到數(shù)字微鏡中;使用FPGA取代計算機，在FPGA中生成隨機數(shù)以及實現(xiàn)選擇算子、交叉算子、變異算子和進行遺傳算法運算，減小延時和提高算法的運算速度，從而提高了實現(xiàn)光聚焦的速度。
　　研究