鬼成像作為近二十年興起的新型光學(xué)成像技術(shù),與傳統(tǒng)光學(xué)成像原理完全不同,并具有其獨(dú)特的成像優(yōu)勢,比如:可對位于苛刻或復(fù)雜的光學(xué)環(huán)境中的目標(biāo)物體進(jìn)行成像;突破經(jīng)典瑞利衍射極限實(shí)現(xiàn)高分辨率成像等。傳統(tǒng)的計(jì)算鬼成像方案中,通常采用隨機(jī)圖樣作為照射光場,需要采樣數(shù)為圖像像素點(diǎn)數(shù)的幾十倍才能取得良好的成像效果。最近研究發(fā)現(xiàn):利用Hadamard等正交基圖樣代替隨機(jī)圖樣可獲得高質(zhì)量的成像效果。其中可快速獲得近完美成像效果的一維Hadamard變換鬼成像方案令人印象深刻。但該方案的劣勢在于:欠采樣時(shí)無法獲得良好的成像效果。眾所周知,二維Walsh變換與一維變換相比具有計(jì)算簡單,能量集中性強(qiáng)的優(yōu)勢。但問題是二維Walsh變換用兩次矩陣乘法表示不能與現(xiàn)有的一維變換思想的鬼成像系統(tǒng)契合。本文發(fā)現(xiàn)利用“最自然的”Walsh基圖樣作為照射矩陣獲得桶探測值矩陣的一維采樣過程與二維Walsh變換在數(shù)學(xué)上等價(jià),再對桶探測值矩陣進(jìn)行二維Walsh變換,原則上可獲得完美的成像結(jié)果。數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,二維Walsh變換鬼成像能夠使用較少的系數(shù)來重構(gòu)清晰的圖像;該方案的時(shí)間復(fù)雜度和最大存儲空間呈冪指數(shù)下降,從而顯著縮短... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

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圖1.1雙光子糾纏“鬼”成像實(shí)驗(yàn)原理圖

第1章緒論3modulator)，在計(jì)算上控制照明圖樣特性，無需使用分束器和空間分辨檢測器，僅使用一個(gè)桶探測器測量含有待測物體信息的總光強(qiáng)，該方案可實(shí)現(xiàn)真正意義上的單像素成像。大氣湍流是基于衛(wèi)星和飛機(jī)對地經(jīng)典成像的一個(gè)嚴(yán)重問題。2011年RonaldE.Meyers[19]等通過實(shí)驗(yàn)證明了無湍流的鬼成像，這對于遠(yuǎn)距離成像等領(lǐng)域有著十分重要的價(jià)值。2013年，我國中科院姚旭日團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)了利用太陽光作為光源的鬼成像實(shí)驗(yàn)。與以往實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的光源相比，來自外界的太陽光作為光源極大的提高了鬼成像的應(yīng)用范圍與價(jià)值[20]。我國中科院上海光學(xué)與精密機(jī)械研究所研究團(tuán)隊(duì)也于2013年取得了突出的研究成果：研制出世界上第一臺激光三維強(qiáng)度關(guān)聯(lián)成像相機(jī)[21]。2016年該小組實(shí)現(xiàn)了基于傅立葉變換的X光波段鬼成像[22]，該方法將X射線晶體學(xué)擴(kuò)展到非晶樣品，其空間分辨率僅受X射線波長的限制，因此得到常規(guī)的原子分辨率。該方法已經(jīng)成為探索和分析復(fù)雜材料內(nèi)部（如生物分子結(jié)構(gòu)）的有力工具。圖1.2世界上第一臺激光三維強(qiáng)度關(guān)聯(lián)成像相機(jī)鬼成像與其他領(lǐng)域的結(jié)合均取得了比傳統(tǒng)方法更加優(yōu)良的效果。Duan[23]等提出基于鬼成像的偽彩色編碼鬼成像，該方法可實(shí)現(xiàn)在不改變光源和空間濾波器的情況下，得到不同顏色的圖像，這對于傳統(tǒng)的偽彩色編碼成像技術(shù)是無法實(shí)現(xiàn)的。該方案對于不利于觀察圖像質(zhì)量的生物切片、X射線膠片等黑白物體具有重要的研究價(jià)值。Clemente[24]等于2010年提出了如何使用鬼成像來加密和傳送目標(biāo)信息的方案。該方案的優(yōu)勢在于：傳輸速度快，信息容量高，但是其安全性能較低無

第2章傳統(tǒng)鬼成像系統(tǒng)7第2章傳統(tǒng)鬼成像系統(tǒng)鬼成像是近二十年興起的一種新型的成像方法。鬼成像由最初的雙光路成像方式演變?yōu)閱喂饴烦上瘢和ㄟ^在計(jì)算中預(yù)置圖樣特性，并利用調(diào)制器對照射光場進(jìn)行調(diào)制，然后只使用一個(gè)探測器獲取光場強(qiáng)度。最終通過對桶探測值和照射光場的二階關(guān)聯(lián)運(yùn)算恢復(fù)圖像。最初通常選擇高斯矩陣作為照射光場，但近年來研究發(fā)現(xiàn)：Hadamard矩陣作為測量矩陣可以獲得更好的成像效果。除了照射光場的選擇頗受關(guān)注之外，基于一維Hadamard變換的鬼成像方案也逐漸成熟。下面對以上幾種傳統(tǒng)的鬼成像方案做進(jìn)一步詳細(xì)地介紹和對比分析。2.1鬼成像技術(shù)2.1.1雙光路鬼成像圖2.1雙光路鬼成像系統(tǒng)原理圖圖2.1為傳統(tǒng)雙光路鬼成像系統(tǒng)原理圖。激光通過旋轉(zhuǎn)毛玻璃產(chǎn)生贗熱光源，通過使用分束鏡（BeamSplitter）BS得到兩路空間關(guān)聯(lián)光束。其中一束光穿過目標(biāo)物體后被一個(gè)沒有任何空間分辨率的桶探測器探測到，稱為信號光路。另一束

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Fast reconstructed and high-quality ghost imaging with fast Walsh-Hadamard transform[J]. Le Wang,Shengmei Zhao.  Photonics Research. 2016(06)
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[3]快速Walsh變換與多視角視頻編碼[J]. 于洋,崔新宇,桑愛軍,陳綿書,陳賀新,李曉妮.  中國光學(xué). 2016(02)
[4]基于局部Hadamard調(diào)制的迭代去噪鬼成像[J]. 張偉良,張聞文,何睿清,陳錢.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2016(04)
[5]基于Walsh-Hadamard變換的單像素遙感成像[J]. 李明飛,莫小范,趙連潔,霍娟,楊然,李凱,張安寧.  物理學(xué)報(bào). 2016(06)
[6]High-resolution pseudo-inverse ghost imaging[J]. Wenlin Gong.  Photonics Research. 2015(05)
[7]基于壓縮感知的多特征實(shí)時(shí)跟蹤[J]. 朱秋平,顏佳,張虎,范賜恩,鄧德祥.  光學(xué)精密工程. 2013(02)
[8]Walsh矩陣的復(fù)制生成及其計(jì)算機(jī)圖像[J]. 陳寧濤,王能超,施保昌.  軟件學(xué)報(bào). 2006(05)

碩士論文
[1]基于稀疏約束的鬼成像激光雷達(dá)[D]. 鄒云浩.南京理工大學(xué) 2017
[2]基于快速Walsh變換的多視角視頻編碼的研究[D]. 于洋.吉林大學(xué) 2016
[3]基于多維矢量矩陣的快速Walsh變換算法的研究[D]. 郝麗.吉林大學(xué) 2011



本文編號：3479376