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(qiáng)散射介質(zhì)時(shí)會(huì)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(qiáng)散射介質(zhì)實(shí)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(shí)現(xiàn)激光透過強(qiáng)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(shí)現(xiàn)光聚焦而且抗噪性能卓越。當(dāng)實(shí)現(xiàn)光聚焦的速度足夠快時(shí)，就能應(yīng)用光聚焦技術(shù)對(duì)活體生物組織進(jìn)行成像，因此研究基于遺傳算法的光聚焦的快速實(shí)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(shí)現(xiàn)光聚焦。對(duì)激光波前進(jìn)行純相位或純振幅調(diào)制都能實(shí)現(xiàn)光聚焦。數(shù)字微鏡對(duì)激光振幅的調(diào)制速度比液晶空間光調(diào)制器對(duì)激光相位的調(diào)制速度更快，本文研究采用數(shù)字微鏡對(duì)入射光場進(jìn)行二進(jìn)制振幅調(diào)制，從而提高了實(shí)現(xiàn)光聚焦的速度。
　　遺傳算法的迭代時(shí)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(jī)對(duì)輸出光場進(jìn)行曝光并將圖像傳回電腦的過程中皆存在延時(shí)。研究對(duì)CCD相機(jī)的丟幀進(jìn)行定位和處理，提出和在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了錯(cuò)位

3、對(duì)準(zhǔn)迭代時(shí)序，加快了波前整形速度。在計(jì)算機(jī)中使用并行運(yùn)算遺傳算法使其能以更快的幀率迭代，從而提高了實(shí)現(xiàn)光聚焦的速度。
　　在FPGA中實(shí)現(xiàn)GigE接口和HDMI接口，從而使用FPGA接收并解析CCD相機(jī)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(jì)算機(jī)，在FPGA中生成隨機(jī)數(shù)以及實(shí)現(xiàn)選擇算子、交叉算子、變異算子和進(jìn)行遺傳算法運(yùn)算，減小延時(shí)和提高算法的運(yùn)算速度，從而提高了實(shí)現(xiàn)光聚焦的速度。
　　研究