惯性约束聚变实验中编码成像的反投影解码.pdfVIP

1 Ξ ? ? 　第 11 卷　第 2 期 强 激 光 与 粒 子 束 V o l. 11,N o. 2　 　1999 年 4 月 H IGH POW ER LA SER AND PA R T ICL E BEAM S A p r. , 1999　 文章编号: 　1001—4322 (1999) 02—0210—05 惯性约束聚变实验中编码成像的反投影解码 江少恩, 　刘忠礼, 　郑志坚, 　唐道源 (中国工程物理研究院核物理与化学研究所, 成都市 525 信箱 77 分箱, 成都, 610003) 　　摘　要 　描述了惯性约束聚变实验中编码成像原理及解码方法。以环孔显微镜为例 对 Ξ : , ICF 实验中编码成像的解码进行数字研究。采用反投影算法进行数值解码, 并编制数值解码程 序, 对两个实例进行模拟计算。模拟结果表明该算法的图像解码复原精度高, 效果好。 　　关键词: 　编码成像; 　解码; 　反投影 　　中图分类号: 　TN 762; TN 91 21　　　　文献标识码: 　A 　　X 光成像是 ICF 靶重要诊断手段之一。靶经过压缩后密度增加, 对 X 光吸收也增多, 尤其 是对低能X 光, 难以获得可观测的信号, 所以需要对高能 X 光成像。实验中最常用的成像器件 是针孔相机, 但它的小孔限制了吸收光立体角, 聚光效率低, 信噪比不高。采用掠入射 X 光系 统如W o lter 显微镜可以提高通光量, 但该器件制作成本高, 技术复杂, 而且作用在高能 X 光 波段的W o lter 显微镜尤其难以制作[1 ] , 作为替代, 编码成像技术在 X 光成象中得到了广泛的 应用。针孔成像属于直接成像技术, 像与物是一一对应的, 而编码成像则是每个物点在接收面 上形成一个编码孔的投影像, 不同的物点产生的像相互错开并叠加形成被接收的信号。这一过 程称为编码过程, 像与物不是一一对应的, 需要对编码像进行解码才能得到源的分布。 　　早期的解码技术主要采用模拟方法 (光学衍射) , 菲涅尔波带片(FZP) 常采用此方法[2 ]。随 着计算机技术的发展, 近年来几乎都采用数字方法进行图像反演。对于编码成像的解码问题, 已提出了许多数字方法。本文采用反投影(BP) 方法进行解码[3～ 5 ]。BP 法采用迭代形式, 特别适 用于大规模问题的反演。环孔编码相机也称作环孔显微镜 (RAM ) [6, 7 ] , 对于高能 X 光有较高 的信噪比, 而且制作相对简单, RAM 就是在对高能 X 光不透明的屏上刻出一条窄的圆环。本 文以 RAM 为例, 对 RAM 的解码过程进行数字研究。 1　编码成像的数学描述 　　针孔成像过程见图 1。二维分布的源强 f (x , y ) = f (r) 通过针孔的传递函数 h (r) 成像, 对 ’ 针孔而言, 传递函数 h (r ) 近似为 函数。因此像 g (r ) 是物 f (r) 放大