【摘要】：鬼成像是一種非傳統(tǒng)成像方式,其利用光場(chǎng)的二階相干性將物體信息得到,一些鬼成像方案可以實(shí)現(xiàn)僅靠一無(wú)空間分辨能力的桶探測(cè)器恢復(fù)物體信息。相比于傳統(tǒng)成像方式,鬼成像有著可抗湍流擾動(dòng)干擾,可實(shí)現(xiàn)無(wú)透鏡等優(yōu)勢(shì),因此引起了研究學(xué)者的廣泛關(guān)注,將鬼成像推向?qū)嶋H應(yīng)用也是當(dāng)今科研的熱點(diǎn)內(nèi)容。鬼成像需要通過(guò)計(jì)算重建物體的像,亦可從計(jì)算的角度對(duì)鬼成像進(jìn)行分析理解,并提出改進(jìn)鬼成像的方案,促進(jìn)鬼成像的發(fā)展和實(shí)用化進(jìn)程。本文主要內(nèi)容是分析鬼成像成像算法,提出了鬼成像改進(jìn)方案,并進(jìn)行了鬼成像應(yīng)用化方面的研究,主要包括以下幾個(gè)方面:(1)分析了鬼成像中噪聲的來(lái)源,提出一種迭代去除鬼成像噪聲的新算法,在去噪的同時(shí)也考慮散斑尺寸對(duì)成像質(zhì)量的影響,通過(guò)在迭代加入閾值的方式加入抑制散斑尺寸造成的不良影響。此方案無(wú)需對(duì)鬼成像光路進(jìn)行調(diào)整,也不需要對(duì)物體的先驗(yàn)知識(shí),具有較強(qiáng)的普適性。與目前的先進(jìn)算法相比,此迭代算法可取得超過(guò)差分鬼成像成像質(zhì)量的效果,有助于鬼成像向?qū)嵱没l(fā)展。(2)從鬼成像的成像原理出發(fā)分析了鬼成像成像質(zhì)量與采樣數(shù)之間的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)當(dāng)相干長(zhǎng)度不大于一個(gè)像素時(shí),鬼成像信噪比隨采樣數(shù)上升;當(dāng)相干長(zhǎng)度大于一個(gè)像素時(shí),信噪比會(huì)隨采樣數(shù)向一最大值漸近線接近。在光源相干長(zhǎng)度相對(duì)較大時(shí),大量采樣已對(duì)圖像質(zhì)量的提升并不明顯,因此在實(shí)際應(yīng)用中,可適量控制采樣數(shù)。(3)針對(duì)一種最近出現(xiàn)的新型鬼成像方案,對(duì)應(yīng)成像,我們以相關(guān)系數(shù)為新的依據(jù)分離參與正像平均運(yùn)算和負(fù)像平均運(yùn)算的散斑圖樣,并說(shuō)明在傳統(tǒng)對(duì)應(yīng)成像中,以桶探測(cè)器測(cè)量值的平均值為區(qū)分散斑圖樣依據(jù)可看作是以相關(guān)系數(shù)為區(qū)分依據(jù)在理想情況下的近似。我們給出了正負(fù)像的成像公式,并分析了其對(duì)比度和對(duì)比度噪聲比,通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)只需少于一半的散斑數(shù)量即可達(dá)到最好的圖像質(zhì)量。(4)展示了一種基于強(qiáng)度關(guān)聯(lián)測(cè)量的超分辨實(shí)驗(yàn),此方案分辨率僅受結(jié)構(gòu)光光源分辨率限制,物體后透鏡尺寸對(duì)系統(tǒng)分辨率無(wú)影響。與傳統(tǒng)的鬼成像系統(tǒng)相比,此方案僅要求成像系統(tǒng)視場(chǎng)足夠大,此項(xiàng)條件在應(yīng)用中易于滿足,多種算法可與此系統(tǒng)相結(jié)合恢復(fù)物體的像。另外,我們還通過(guò)實(shí)驗(yàn)顯示了一種利用CS算法實(shí)現(xiàn)亞采樣掃描的超分辨方案。僅通過(guò)掃描少于10%物體總像素?cái)?shù)的像素點(diǎn)即可獲得物體的超過(guò)光學(xué)系統(tǒng)衍射極限的超分辨像。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O431.2

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