通过柔性多模光纤的鲁棒实时成像
图像与视频处理
2023-07-13 v2 应用物理
光学
摘要
传统内窥镜由一束光纤构成，图像中每个像素对应一根光纤。原则上，这可缩减为一根宽度如人类发丝的单根多模光纤（MMF），以光纤的一个空间模式对应图像一个像素。然而，由于光纤空间模式间的色散与耦合，通过 MMF 传输的图像会呈现为无法辨识的散斑图案。此外，随着光纤弯曲，散斑图案会发生改变，使得 MMF 在柔性成像应用中的使用更为复杂。本文中，我们提出了一种使用柔性 MMF 的实时成像系统，且该系统对弯曲具有鲁棒性。我们的方法在成像期间不需要来自光纤远端的通路或反馈信号。我们利用变分自编码器（VAE）从散斑中重建并分类图像，并表明当光纤的弯曲构型改变为未包含在训练集中的构型时，这些图像仍可被恢复。我们使用一根长 300 mm、纤芯 62.5 um 的 MMF 对放置在距光纤约 20 cm 处的 10 x 10 cm 物体成像，该系统可应对 50 度的光纤弯曲变化以及 8 cm 的移动范围。
引用
@article{arxiv.2210.13883,
title = {Robust real-time imaging through flexible multimode fibers},
author = {Abdullah Abdulaziz and Simon Peter Mekhail and Yoann Altmann and Miles J. Padgett and Stephen McLaughlin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.13883},
year = {2023}
}