【摘要】：鬼成像是一種基于多次測量以及光場二階關(guān)聯(lián)特性的新型成像方法。相比于傳統(tǒng)的一階成像方式,鬼成像以其離物成像,超分辨,無透鏡成像的特點(diǎn)成為了當(dāng)下研究熱點(diǎn)。經(jīng)過近三十幾年的理論與應(yīng)用研究,實(shí)現(xiàn)鬼成像的光源已經(jīng)從糾纏光源擴(kuò)展到贗熱光源,甚至是經(jīng)典熱光源。然而,鬼成像耗時(shí)長,成像光路復(fù)雜以及成像質(zhì)量不高仍然是其不可忽視的短板。為此計(jì)算鬼成像應(yīng)運(yùn)而生,它利用現(xiàn)代光學(xué)調(diào)制器件以及計(jì)算機(jī)技術(shù)在一定程度上克服了傳統(tǒng)鬼成像的缺點(diǎn)。但是,計(jì)算鬼成像也將新的問題引入到鬼成像的研究之中。比如照明光場如何設(shè)計(jì),光學(xué)調(diào)制的精確度問題以及光學(xué)衍射計(jì)算的準(zhǔn)確性問題。這些問題成為了制約計(jì)算鬼成像發(fā)展的重要原因。本文通過對(duì)預(yù)制光場鬼成像的研究,取得了如下創(chuàng)新成果:1、在了解了傳統(tǒng)的贗熱光源雙臂鬼成像以及傳統(tǒng)的計(jì)算鬼成像的實(shí)驗(yàn)原理及所存在的問題的基礎(chǔ)之上,本文提出了將計(jì)算全息再現(xiàn)技術(shù)引入到計(jì)算鬼成像中來的實(shí)驗(yàn)思路。該方法在一定程度上解決了傳統(tǒng)贗熱光源雙臂鬼成像的散斑分布無法動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié),散斑顆粒大小不均勻的問題以及傳統(tǒng)計(jì)算鬼成像中散斑模糊,衍射計(jì)算不準(zhǔn)確的問題。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,基于全息再現(xiàn)的計(jì)算鬼成像的成像性能好于傳統(tǒng)的贗熱光源雙臂鬼成像。2、通過計(jì)算機(jī)仿真的方式研究了物體所在面積與光場照射面積之比對(duì)鬼成像的成像質(zhì)量的影響。仿真結(jié)果顯示,當(dāng)物體的面積增加時(shí)鬼成像所需的采樣數(shù)也會(huì)隨之增加。此外,本文還探討了散斑的稀疏度(散斑場中亮斑個(gè)數(shù)與散斑總數(shù)之比)對(duì)鬼成像的成像質(zhì)量的影響,發(fā)現(xiàn)在采樣數(shù)足夠多的條件下,稀疏散斑也能達(dá)到比較好的成像質(zhì)量。3、探究了基于稀疏散斑位置調(diào)制下的鬼成像。本文通過改變稀疏散斑的位置,分別使其服從高斯分布、指數(shù)分布、瑞利分布、Beta分布、泊松分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布,發(fā)現(xiàn)了不同分布下的稀疏散斑鬼成像所呈現(xiàn)出來的不同特點(diǎn)以及基于散斑位置調(diào)制的稀疏散斑計(jì)算鬼成像的部分成像的特點(diǎn)。最后選取了高斯分布稀疏散斑計(jì)算鬼成像進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,并與傳統(tǒng)的隨機(jī)散斑計(jì)算鬼成像做了對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明高斯分布稀疏散斑計(jì)算鬼成像的成像性能好于傳統(tǒng)的隨機(jī)散斑計(jì)算鬼成像。此外,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明歸一化操作會(huì)大大的降低高斯分布稀疏散斑計(jì)算鬼成像的成像性能。
【圖文】：

邐物休逡逑桃丨丨口逡逑圖２－２鬼成像原理逡逑相比于傳統(tǒng)成像，關(guān)聯(lián)成像在成像光路和成像機(jī)制上都是一個(gè)全新的突破。逡逑首先，在成像光路上，關(guān)聯(lián)成像最為顯著的特點(diǎn)就是將成像過程一分為二，將圖逡逑像強(qiáng)度信息和空間分辨信息分開來采集。其中沒有放置物體的光路被稱為空閑光逡逑路（參考臂），有物體的光路被稱為信號(hào)光路（物臂）。按照鬼成像的理論，物臂逡逑的主要作用是收集透過物體的總光強(qiáng)信息，采用無空間分辨率的桶探測器接收。逡逑而參考臂的主要作用就是記錄照射在物體上的散斑的空間分布信息。由于參考光逡逑路上沒有放置物體，在現(xiàn)實(shí)中也就不受物體所處環(huán)境的制約，這樣就極大的增加逡逑了光路設(shè)計(jì)的靈活性和提高分辨率的可行性。同樣的，由于接收物體信息的光路逡逑７逡逑

ｆ邋．邋ｆ邋＼ｆ逡逑２，邋／邋＿邋１逡逑圖２－丨傳統(tǒng)成像原理逡逑這一成像的過程中只涉及到了光強(qiáng)的一階統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，面陣探測器輸出的光電逡逑子流強(qiáng)度與采集到的光場強(qiáng)度正比。這樣即便物體每次只發(fā)射出單個(gè)光子，但經(jīng)逡逑過一定時(shí)間的累積，依然可以在面陣探測器表面再現(xiàn)物體的干涉、衍射或者成像逡逑信息。而關(guān)聯(lián)成像技術(shù)卻將具有物體信號(hào)的光路與沒有物體信息的參考光路分離逡逑開來，分別探測。其中的任何一路都不能單獨(dú)成像。這就需要光源必須同時(shí)發(fā)射逡逑至少兩個(gè)關(guān)聯(lián)的光子，這兩個(gè)光子分別通過兩個(gè)不同的光路，分別被兩路的探測逡逑器接收。再利用二階強(qiáng)度關(guān)聯(lián)算法，將物體圖像信息計(jì)算出來。逡逑測器逡逑，，．ｉｈ逡逑九觀邐物休逡逑桃丨丨口逡逑圖２－２鬼成像原理逡逑相比于傳統(tǒng)成像
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP391.41;O431.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2596141