本文關(guān)鍵詞： 單像素成像 數(shù)字微鏡 計算鬼成像 壓縮傳感 四步相移 液晶顯示器　出處：《鄭州大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：單像素成像是指使用單點光電探測器實現(xiàn)對二維場景的成像,與基于透鏡和CCD的傳統(tǒng)成像系統(tǒng)相比,單像素成像系統(tǒng)的探測器成本低,且在非可見光波段成像、散射介質(zhì)成像等方面有很大優(yōu)勢。單像素成像系統(tǒng)往往包含空間光調(diào)制器,不同的空間光調(diào)制器對入射光的調(diào)制特性也不盡相同,例如DMD能夠?qū)崿F(xiàn)高對比度的調(diào)制,但通常僅限于二值化調(diào)制;而液晶SLM則能夠?qū)崿F(xiàn)256灰階的調(diào)制,但對比度沒有DMD高,且液晶SLM的調(diào)制依賴于液晶分子的偏轉(zhuǎn),在掩膜加載和光強采集之間需要預留液晶的偏轉(zhuǎn)時間。本文分別完成了基于不同成像理論的單像素成像實驗,包括計算鬼成像實驗,壓縮傳感單像素相機實驗和四步相移單像素實驗,并對它們各自成像系統(tǒng)和成像質(zhì)量進行比較和評價。具體來講,本文完成了以下幾個方面的研究工作:1、單點光電探測器和空間光調(diào)制器是單像素成像系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)成像系統(tǒng)的光電器件,本文介紹了常用的雪崩光電二極管、液晶空間光調(diào)制器和數(shù)字微鏡器件,分別給出各自的工作原理、工作模式和各個器件特性,闡述了各自優(yōu)缺點,并詳細介紹本文實驗中所用到器件具體參數(shù)。2、介紹了三種典型的單像素成像理論,即通過統(tǒng)計光強漲落特性成像的計算鬼成像、應用壓縮傳感理論的單像素相機以及通過獲取物體傅里葉頻譜反演成像的四步相移成像。三種成像理論的提出背景、遵循原理雖然不同,但都能夠在類似的系統(tǒng)裝置內(nèi)實現(xiàn)單像素成像,因此本文將三種成像都納入單像素成像的框架中進行詳細討論。3、在計算鬼成像和壓縮傳感成像中,將二者進行模擬和實驗的對比,計算鬼成像采用二階關(guān)聯(lián)算法恢復,壓縮傳感單像素相機采用OMP算法恢復。二者都可以使用DMD加載隨機二值掩膜,因此本文在DMD上加載相同的掩膜并使用同一組測量值分別進行重建。實驗結(jié)果表明,計算鬼成像一般需要較多的采樣才能實現(xiàn)較高的信噪比,而在欠采樣情況下基于壓縮傳感理論的單像素相機的成像結(jié)果質(zhì)量明顯優(yōu)于計算鬼成像的成像結(jié)果。4、雖然壓縮傳感能夠在欠采樣情況下較好地恢復物體的像,但由于其計算復雜度高,尤其在高采樣率的情況下重建高像素的物體時,重建過程消耗時間長。而四步相移單像素成像的重建算法是快速傅里葉逆變換(IFFT),能夠?qū)崿F(xiàn)速度快、質(zhì)量高地重建物體的像。在已經(jīng)提出的使用投影儀照射正弦條紋結(jié)構(gòu)光的基礎(chǔ)上,本文實現(xiàn)了使用振幅型液晶空間光調(diào)制器加載正弦條紋,實現(xiàn)對透射物體的成像。進一步地,使用計算機LCD顯示正弦結(jié)構(gòu)光條紋實現(xiàn)基于LCD的無透鏡單像素成像。使用LCD取代投影儀或液晶SLM可以降低實驗對硬件的要求,節(jié)約了成本,簡化了光路。在實驗中分析了LCD的Gamma曲線對實驗結(jié)果可能造成的影響,并提出在圖像加載與數(shù)據(jù)采集之間預留足夠的LCD液晶分子的偏轉(zhuǎn)時間能夠顯著提高成像信噪比,大幅改善成像質(zhì)量。
[Abstract]:This paper introduces three typical single - pixel imaging experiments , including the calculation of ghost imaging experiments , compression - sensing single - pixel camera experiments and four - step phase - shift single - pixel experiments . By using LCD instead of projector or liquid crystal SLM , the requirement of experiment on hardware can be reduced , the cost is saved , and the optical path is simplified . In the experiment , the influence of the Gamma curve of LCD on experimental results can be reduced , and the deflection time of LCD liquid crystal molecules is preserved between image loading and data acquisition , so that the imaging signal - to - noise ratio can be improved significantly , and the imaging quality can be greatly improved .

【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN15;TN761;O431.2

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 呂沛;周仁魁;何俊華;劉海英;;水下單像素成像系統(tǒng)研究[J];光電子.激光;2011年09期

2 歐陽世宏;陸建鋼;崔宏青;蘇翼凱;;基于單像素液晶透鏡的自由立體顯示技術(shù)[J];液晶與顯示;2010年04期

3 ;首臺單像素三維照相機在滬問世[J];中國科技信息;2013年18期

4 吳茂林;;空間光調(diào)制器[J];應用光學;1985年01期

5 王天及;楊世寧;李耀棠;張世超;范少武;溫煥榮;譚明業(yè);;空間光調(diào)制器的發(fā)展[J];光電子.激光;1988年03期

6 梁樂初,曹明翠;一種新型的電光空間光調(diào)制器的研究[J];量子電子學;1991年01期

7 李育林,趙明君,王昭;兩維實時空間光調(diào)制器[J];光電子·激光;1993年04期

8 宋菲君;空間光調(diào)制器物理和大屏幕投影電視產(chǎn)業(yè)[J];物理;2000年01期

9 王強;王彪;馬得才;謝文廣;;利用空間光調(diào)制器實現(xiàn)云紋條紋倍增[J];黑龍江大學自然科學學報;2007年02期

10 Tsutomu Hara;K.Shinoda;T.Kato;M.Sugiyama;Y.Suz(?)ki;焦冰;;具有圖象放大、偏移和旋轉(zhuǎn)功能的微通道空間光調(diào)制器[J];應用光學;1990年02期

相關(guān)會議論文 前9條

1 李艷輝;高岳;;基于空間光調(diào)制器的雙通道光學融合技術(shù)的研究[A];光電技術(shù)與系統(tǒng)文選——中國光學學會光電技術(shù)專業(yè)委員會成立二十周年暨第十一屆全國光電技術(shù)與系統(tǒng)學術(shù)會議論文集[C];2005年

2 馬進;何俊發(fā);王紅霞;;基于空間光調(diào)制器的聯(lián)合變換相關(guān)實驗系統(tǒng)的設(shè)計[A];2006年全國光電技術(shù)學術(shù)交流會會議文集（D 光電信息處理技術(shù)專題）[C];2006年

3 孔迪;李修建;楊建坤;劉菊;;光尋址空間光調(diào)制器復合膜電極的制備及性能分析[A];光電技術(shù)與系統(tǒng)文選——中國光學學會光電技術(shù)專業(yè)委員會成立二十周年暨第十一屆全國光電技術(shù)與系統(tǒng)學術(shù)會議論文集[C];2005年

4 馬百恒;姚保利;雷銘;嚴紹輝;郜鵬;閔俊偉;鄭娟娟;但旦;李澤;唐創(chuàng);段_";楊延龍;于湘華;郭榮禮;;利用空間光調(diào)制器動態(tài)相位全息圖產(chǎn)生三維光學結(jié)構(gòu)[A];2011西部光子學學術(shù)會議論文摘要集[C];2011年

5 陳君;趙星;方志良;;基于純相位空間光調(diào)制器的復振幅調(diào)制研究[A];中國光學學會2010年光學大會論文集[C];2010年

6 田勁東;鄭劍峰;李東;;一種可以消除黑柵效應的純相位空間光調(diào)制[A];2010中國儀器儀表學術(shù)、產(chǎn)業(yè)大會（論文集1）[C];2010年

7 魯開源;何興道;;基于空間光調(diào)制器的灰度掩模制作環(huán)形光柵[A];第十一屆全國光學測試學術(shù)討論會論文（摘要集）[C];2006年

8 徐克t，

本文編號：1483605