Matlab相关散斑图像的数值模拟(2)
散斑研究与应用中的理想相干光源是激光器。散斑的统计性质被一代代的研究人员进行了深入研究，包括相干和部分相干、偏振与部分偏振等等情形。对于相干成像系统来说，散斑图样是一种很令人讨厌的相干‘噪声’，因为成像系统分辨率受到了它的限制，并且影响了研究人员从散斑的图像中提取信息的能力[2]。
但是有利有弊，在信息处理、生命科学、工业测量与天文物理等各种领域，激光散斑都有极其广泛的应用。比如散斑干涉量度术（当涉及到非镜面反射物体，它提供了一种高灵敏度测量方法。物体的形变、振动和位移可以通过散斑图样测量出来，是无损检验的重要方法之一）、光学信息处理（通过散斑图样可以对图像的信息编码和解码、图像相减、反衬度翻转等等）、激光散斑衬比成像技术（它是一种靠分析运动颗粒对于相干激光的散射特性，进而得到颗粒运动的速度的重要技术，并可以提供二文血流分布图像），通过多次曝光定向散斑或散斑来实现信息存储，校准光学系统，进行星体斑纹干涉的测量[3]，测量血小板是否聚合，荧光散斑显微镜方面的应用与测量微循环血流及灌注率等等。本篇文章主要关注激光散斑衬比成像技术。
在测量微循环血流方面，激光散斑衬比成像技术具有很高的适用性，相比放射性微球技术[4]，荧光示踪检测法[5]和氢离子稀释[6]等手段，激光散斑测量法具有许多特有的优点，例如非接触性，没有创伤，在体内快速成像等。同时我们还可以运用激光散斑测量法测量一系列微循环参数，例如血管的管径，血管的密度，血液的流速和血量的灌注量等等，结合血压、血气等一些生理监测的仪器，我们还能研究一系列体内液体流变学特性，例如血液、淋巴液还有组织液。通过观察微循环血管的结构，微循环功能还有代谢活动，我们可以研究许多基本病理过程中微循环变化的规律和其病理机制，例如炎症、水肿、出血、各种过敏、休克、肿瘤、烧伤、冻伤、放射损伤等，对疾病的诊断病情的分析以及救治措施和药物开发，具有特别重要的意义。
激光散斑衬比成像技术能够提供二文的血流分布图像，它通过分析运动的颗粒对与相干激光的散射特性，从而得到颗粒的运动速度。在研究生物组织血流功能的响应及其病理机理方面，它正一步步取代传统激光多普勒技术，越来越多被研究人员所使用。在运用激光散斑衬比成像技术的过程中，我们使用CCD或CMOS摄像机连续拍照激光照射的区域；分析激光散斑衬比度从而处理记录的数据，进而取得衬比图像。区域内运动颗粒的速度信息可以在衬比图像中得到反映。通过建立速度分布与衬比度值得关系的理论模型，进而计算衬比度数据即可取得散射颗粒的运动速度[7]。
因此，模拟相关散斑对研究激光散斑衬比成像技术具有重要意义。
1.2国内外研究状况
1.3 小结
本章介绍了散斑的起源及散斑对于科学研究方面的利弊、国内外研究历史。虽然散斑对于成像系统是一种噪声，但是它具有的光学及统计特性使得它可以被应用于很多领域，而应用需求又促进了激光散斑技术的进步。激光散斑衬比成像技术在生物医学方面具有重要意义，因此它也将是本文研究内容的关注点。
2 模拟相关散斑图像基本原理
2.1 散斑相关基本原理
光强的随机波动是因为相干光照射下，散射粒子产生运动，主要有俩种物理形式：一种是产生随机相干图案的波动（即时间积分和微分的时变散斑或动态散斑），另一种是由于不同频率之间，进而产生拍频和混频（多普勒频移）。