基于二元探测的灰度物体关联成像研究

论文摘要

关联成像,也叫鬼成像,因其非局域成像的特点受到了广大研究者的关注。与传统成像方法中通过光电探测器获得物体信息后直接成像的模式不同,关联成像主要通过对光场强度的二阶关联测量重构目标图像,不要求对携带物体的信息进行二维探测。在远距离光通信中,传输过程中的信道干扰和损失可能造成到达探测器的光强较弱,甚至达到单光子级别。此时,利用直接成像方法很难获得图像,而关联成像方法可以通过信号光路与参考光路的关联计算恢复图像。本文讨论了灰度目标在不同量化鬼成像中的重构情况,并重点研究了二元探测鬼成像方法对于灰度目标重构的影响。本文的主要研究内容如下:首先,我们分别讨论了对不同光路的信息进行量化后的灰度物体关联成像质量。根据量化原理,将量化分为三种情况:仅信号臂信息量化,仅参考臂信息量化和信号臂、参考臂信息都量化,量化位数为1至4比特,将量化后的信息关联运算后得到重构的图像。文中用峰值信噪比和相关系数两个参数来评估图像质量,结果表明:对参考臂信息进行低位量化时,重建图像质量下降明显,参考臂信息等级的改变对鬼成像图像质量带来的影响较大。当仅对信号臂信息进行处理时,即使进行一个比特(二进制)量化,在三种情况中对图像质量带来的影响较小。其次,我们分析了信号臂的信息分别进行一至四个比特量化后的图像质量,并将不同比特的量化结果与普通鬼成像作对比。结果发现,对于一个四缝的灰度物体,当信号臂的信息达到二进制等级时,通过关联成像技术依旧可以重构灰度物体,且其对于灰度目标的还原结果与高位量化和标准鬼成像结果接近。最后,我们重点研究了二元探测鬼成像方法对于不同灰度目标的成像能力。随着关联次数增加,分别计算了灰度值不同的四条缝隙重构后的归一化强度,并将该结果与普通鬼成像结果相比较。结果表明,二元探测鬼成像方法对于高灰度目标的重构效果更好,灰度值最低的目标重建后的归一化强度与原目标物体间的差值较标准鬼成像而言高出30%。为了进一步分析低灰度目标在二元探测鬼成像中重构效果不理想的原因,我们分析了不同缝隙重构图像的信噪比。结果表明,随着关联次数增加,灰度值较低的目标物体重构后的信噪比偏低,噪声的存在影响低灰度目标物体的重构效果。最后我们通过改变二元探测的阈值,发现存在一个最优阈值使得二元探测鬼成像的重构图像质量最佳。

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摘要

Abstract

第1章绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 关联成像的理论与实验研究进展

1.2.2 关联成像技术及其成像器件的发展

1.2.3 一般成像方法及其成像器件的发展

1.2.4 灰度物体重构在传统和关联成像中的研究进展

1.3 本文内容安排

第2章本文相关的基础理论

2.1 引言

2.2 关联成像中的热光源特性

2.3 光场的关联

2.3.1 光场的相干性及其关联函数

2.3.2 二阶关联成像基本原理

2.4 赝热光的无透镜关联成像基本原理

2.5 关联成像中的量化原理

2.6 本章小结

第3章灰度物体的量化关联成像研究

3.1 引言

3.2 灰度物体的表征

3.3 量化关联成像分析与结果

3.4 本章小结

第4章二元探测关联成像中灰度物体重构能力研究

4.1 引言

4.2 二元探测关联成像的表征

4.3 二元探测关联成像对灰度物体的成像能力分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

附录 A 攻读硕士学位期间发表论文目录

附录 B 攻读学位期间参与的研究项目

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 谢佩伊

导师: 傅喜泉

关键词: 关联成像,量化,二元探测,信噪比,成像质量

来源: 湖南大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 湖南大学

分类号: O431.2

DOI: 10.27135/d.cnki.ghudu.2019.000025

总页数: 61

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