【摘要】：鬼成像是一種新型的成像技術。它利用光場的關聯(lián)性,通過多次曝光間接計算出物體的像。這種方式相比于傳統(tǒng)的透鏡成像而言比較新奇,甚至有點詭異,因而被稱之為“鬼成像”。贗熱光源容易制備,而且光源的相干尺度也可以很靈活地調節(jié),實用性更強,所以本文把研究的重點放在了贗熱光鬼成像實驗。這種間接成像的特性,大大降低了成像系統(tǒng)對面陣探測器的要求,而且還可以進行極弱光條件下的成像。大氣湍流會極大地降低真實環(huán)境下的成像質量,但是贗熱光鬼成像可以抵抗大氣湍流的影響。這些在成像方面突出的優(yōu)勢,為鬼成像實用化提供了強有力的保障。本文的研究重點是贗熱光鬼成像在室外長距離的應用,成功探測出百米以外物體的像,并且在探測物體大小、提高成像質量和減少成像時間等方面進行了深入研究,取得了一定成果。其一,重新推導贗熱光無透鏡鬼成像的原理,并進行雙臂對稱的贗熱光鬼成像實驗,得到了較好的實驗結果。通過在數(shù)據(jù)采集時,對點探測器加入延時,找到了一種測量物體大小的新方法。這種方法不需要預先知道面陣探測器的分辨率,但是比較耗時。其二,理清了長距離非對稱臂鬼成像和對稱臂鬼成像在實驗上的差別,通過分析得出本文使用的贗熱光鬼成像對同步時間的精度不敏感,通過分別在物臂和參考臂中加入透鏡來消除雙臂不對稱帶來的空間差異,成功探測出百米以外物體的像。除此之外,作者借鑒前人的做法,使用了壓縮感知算法和預置毛玻璃的方法,減少了實驗的時間。其三,本文提出了“使用和物體尺寸相匹配的照明場”的方法,用來提高真實環(huán)境下的成像質量。并進行實驗,驗證了這種方法的正確性。圖像質量評價準則繁多復雜,作者通過分析不同指標之間的異同之處,深入研究,發(fā)現(xiàn)了襯噪比、圖像互信息這兩種指標可以指示物體尺寸大小。
【學位授予單位】：北京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP391.41;O431.2
【圖文】：

用眼睛獲取信息的方式，簡單來講，其實就是眼晴中的晶狀體把物體的像網膜上的過程。從物理的角度上來看，這和我們通常見到的薄透鏡成像么不同。晶狀體在此就充當了薄透鏡的角色。所以“成像”作為一種獲取信式被廣泛地研宄。經過幾代人的努力，人類可以通過顯微鏡看到細胞甚至東西，也可以通過望遠鏡看到遠處的風景甚至外太空。在上個Ｉｋ紀八九十科學家們發(fā)現(xiàn)丫－？種新型的成像方式邐鬼成像（ｇｈｏｓｔ邋ｉｍａｇｉｎｇ，邋ＧＩ）。在傳像方式中，像、透鏡和物體在一條光路中。而鬼成像具有“離物成像”的即物和像分別在兩條不同的光路中（實際上，所成像是間接計算得來的）。逡逑“鬼成像”這個名字中有一個“鬼”字，說明了這種成像方式的獨特性。它傳統(tǒng)成像那樣好理解，如果不深宄的話，你會認為它根本不會成像。其實恰是“鬼成像”的魅力所在，有學者甚至把它稱之為‘ｉｐｅｎ邋ｓｅｃｒｅｔｓ邋ａｚｌｅｓ＾］。要想深入理解這種成像機制，必須先從傳統(tǒng)成像開始，逐漸深入到“”。逡逑統(tǒng)薄透鏡成像逡逑在幾何光學中，薄透鏡的成像原理娃非常簡單而ｎｒｉ觀的。逡逑成像透鉞邐像乎山｜逡逑

圖１－２糾纏光源鬼成像示意圖逡逑１９９５年，美國馬里蘭大學Ｓｈｉｈ邋Ｙ．邋Ｈ．小組的Ｐｉｔｔｍａｎ邋Ｔ．邋Ｂ．等人完成了一個新逡逑奇的實驗［２］。實驗的裝置圖如圖１－２所示，波長為３５１．１ｎｍ泵浦激光（ｌａｓｅｒｐｕｍｐ）逡逑轟擊非線性ＢＢＯ晶體產生糾纏雙光子對。糾纏雙光子對經過棱鏡（ｐｒｉｓｍ）和偏振逡逑分束器（ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ邋ｂｅａｍ邋ｓｐｌｉｔｔｅｒ）之后被分成兩束，一束經過成像透鏡（ｌｅｎｓ）到達透逡逑射型物體（ａｐｅｒｔｕｒｅ），穿過物體的總光強經過透鏡（ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ邋ｌｅｎｓ）匯聚之后被一個逡逑點探測器Ｄ！檢測到，這束光被稱為“信號光（ｓｉｇｎａｌ）”，這條光路稱之為“物臂”；一逡逑束自由傳播經過濾光片（ｆｉｌｔｅｒ）被沿著Ｘ－Ｙ平面掃描的點探測器Ｄ２（ＢｕＣｋｅｔ探測器）逡逑檢測到，稱之為“參考光（ｉｄｌｅｒ）’’，這條光路稱之為“參考臂”。在物臂中，成像透鏡逡逑到透射型物體的距離為■？，ＢＢＯ晶體到偏振分束器再到成像透鏡距離與ＢＢＯ晶逡逑體到Ｄ２的距離之和為Ｖ。實驗中設置１／５邋＋邋１／Ｗ１／／，邋／是成像透鏡的焦距。逡逑２逡逑

0２可以探測到的空間信息，但是物體并不在參考臂上，接成出物體的像。雖然物體在物臂上，點探測器Ｄ，僅僅檢測強，也不會得到物體的像。所以，分離來看，這套實驗裝置是將兩個探測器得到的信息進行符合計數(shù)，魔法就發(fā)生了，物體這種特性也被稱之為？？離物成像”。并且后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)［３】，這種超過了傳統(tǒng)透鏡成像，即在其他條件都相同的情況下，雙光子統(tǒng)透鏡成像分辨率的兩倍。延伸一步說，Ｎ光子糾纏源成像的成像分辨率的Ｎ倍，這樣就突破了瑞利衍射的極限Ｗ。逡逑Ｉ－邐ｔｉ工逡逑ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ邐Ａ逡逑ｌｅｎｓ邐１、逡逑Ａ邐—邋ｆ邋－邋４００ｍｍ邋—逡逑

【參考文獻】

相關期刊論文 前2條

1 梅笑冬;龔文林;嚴毅;韓申生;曹清;;可預置強度關聯(lián)激光三維成像雷達實驗研究[J];中國激光;2016年07期

2 李恩榮;陳明亮;龔文林;喻虹;韓申生;;鬼成像系統(tǒng)的互信息[J];光學學報;2013年12期

相關博士學位論文 前1條

1 羅春伶;改善鬼成像質量的理論與實驗研究[D];華南理工大學;2014年

相關碩士學位論文 前1條

1 張二峰;二階和高階關聯(lián)成像研究[D];國防科學技術大學;2010年

本文編號：2773415