1、病理學(xué)和微創(chuàng)外科手術(shù)要求具有微小探頭的內(nèi)窺鏡深入人體組織內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞級(jí)成像，促使內(nèi)窺鏡向著光纖化、小型化和高分辨方向發(fā)展?，F(xiàn)有的單模光纖內(nèi)窺鏡，采用單光纖成像時(shí)需在探測(cè)端增加機(jī)械掃描裝置，采用光纖束成像時(shí)光纖束探頭體積較大，受纖芯間距的影響成像分辨率不高。因此，單模光纖成像技術(shù)限制了光纖探頭的小型化和高分辨。單根多模光纖能夠并行傳輸多個(gè)物理量，探頭尺寸小，能夠?qū)崿F(xiàn)區(qū)域成像。研究單根多模光纖成像技術(shù)對(duì)內(nèi)窺鏡發(fā)展具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際意

2、義。
　　現(xiàn)有多模光纖掃描成像方法的抗噪聲能力較差，未完全脫離機(jī)械掃描方式，如何實(shí)現(xiàn)無(wú)透鏡、無(wú)機(jī)械掃描機(jī)構(gòu)的多模光纖聚焦光斑數(shù)字掃描成像是一個(gè)重要的科學(xué)問(wèn)題。現(xiàn)有多模光纖聚焦光斑整形方法需要多次迭代、計(jì)算量大，一次優(yōu)化只能形成一個(gè)聚焦光斑，如何實(shí)現(xiàn)一種無(wú)迭代的批量聚焦光斑整形是一個(gè)亟待解決的科學(xué)問(wèn)題。采用多模光纖內(nèi)部光束作為參考光，部分區(qū)域參考光缺失，稱(chēng)為盲斑，影響聚焦光斑的質(zhì)量。消除盲斑、消除液晶空間光調(diào)制器產(chǎn)生的移相誤差、對(duì)液

3、晶空間光調(diào)制器子區(qū)域劃分和理想光斑聚焦范圍進(jìn)行優(yōu)化是另一個(gè)重要的科學(xué)問(wèn)題。
　　本文針對(duì)上述問(wèn)題開(kāi)展研究工作，主要研究?jī)?nèi)容如下：
　?。?）提出單根多模光纖聚焦光斑數(shù)字掃描成像方法。根據(jù)非相干成像理論和模糊介質(zhì)傳輸矩陣?yán)碚?，建立多模光纖聚焦光斑數(shù)字掃描成像模型。采用基于高斯-賽德?tīng)柕某上衲Ｐ颓蠼夥椒▽?shí)現(xiàn)圖像重建。設(shè)計(jì)多模光纖聚焦光斑數(shù)字掃描成像系統(tǒng)，通過(guò)液晶空間光調(diào)制器對(duì)多模光纖輸入光場(chǎng)進(jìn)行調(diào)制，在多模光纖出射端形成掃描

4、聚焦光斑，用于多模光纖數(shù)字掃描成像。該方法無(wú)需機(jī)械掃描機(jī)構(gòu)，具有光纖化、小型化和高分辨的優(yōu)點(diǎn)。
　?。?）提出基于自適應(yīng)并行坐標(biāo)(Adaptive Parallel Coordinate，APC)算法的多模光纖聚焦光斑整形方法，用于多模光纖批量聚焦光斑整形。根據(jù)光場(chǎng)模態(tài)分解思想和模糊介質(zhì)理論，建立基于自適應(yīng)并行坐標(biāo)算法的多模光纖聚焦光斑整形方法數(shù)學(xué)模型。采用在線(xiàn)干涉場(chǎng)采集和離線(xiàn)相位優(yōu)化方式，計(jì)算量小、無(wú)迭代運(yùn)算，一次優(yōu)化可形成批量

5、聚焦光斑。解決了其它聚焦光斑整形方法計(jì)算量大、需迭代運(yùn)算、一次優(yōu)化只能形成一個(gè)聚焦光斑的問(wèn)題，大大縮短了聚焦光斑整形時(shí)間。與自適應(yīng)順序坐標(biāo)上升算法(Sequence Coordinate Ascent，SCA)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明，APC算法的聚焦光斑整形質(zhì)量與SCA算法相同，APC算法形成100個(gè)聚焦光斑的時(shí)間是SCA算法的1/64，聚焦光斑數(shù)量越多，APC算法的優(yōu)勢(shì)越明顯。
　?。?）提出基于互補(bǔ)參考模態(tài)的盲斑消除方法，采用遺傳算法

6、快速尋找最優(yōu)的互補(bǔ)參考模態(tài)，解決了盲斑導(dǎo)致聚焦光斑質(zhì)量差的問(wèn)題。分析液晶空間光調(diào)制器在移相過(guò)程中產(chǎn)生的誤差，選擇消除線(xiàn)性移相誤差的移相算法。優(yōu)化液晶空間光調(diào)制器子區(qū)域劃分方式和理想光斑聚焦范圍，通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)得到上述參數(shù)的最優(yōu)解，提高了聚焦光斑質(zhì)量。
　?。?）建立單根多模光纖聚焦光斑數(shù)字掃描成像系統(tǒng)，研究系統(tǒng)脈沖響應(yīng)函數(shù)標(biāo)定方法。利用基于自適應(yīng)并行坐標(biāo)算法的多模光纖聚焦光斑整形方法形成批量掃描聚焦光斑，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)分辨率板進(jìn)行掃描