基于压缩感知的太赫兹时域光谱成像算法研究

发布时间：2025-01-15 18:26

　　太赫兹时域光谱(Terahertz Time-Domain Spectroscopy,THz-TDS)是利用太赫兹脉冲电磁波来反映物质特性的一种新兴光谱技术,在生物医疗和无损探伤等领域都有广泛的应用。THz-TDS成像正成为与超声波、X射线以及核磁共振成像相互补的技术手段,但是THz成像目前存在采集数据量大、成像时间长的问题,严重限制了THz-TDS技术应用的进程。目前对THz快速成像技术的研究主要集中在硬件的改进方面,这样不仅提高了成像成本,而且加大了系统复杂度。另一方面,针对THz特性的成像算法研究较少,还缺少行之有效的THz快速成像算法。本文采用信号的欠采样方法,提出了基于压缩感知的太赫兹光谱与成像算法研究。主要研究工作和创新点如下:(1)研究了适用于THz-TDS信号重构的一维压缩感知算法,提出了基于THz光谱分析特性的重建算法有效性评估方法。利用THz-TDS获取了含水纸板的光谱数据,验证了THz光谱信号的稀疏性,采用压缩感知算法对THz光谱信号进行重建,同时基于物性分析结果对算法评估依据进行了修正,研究结果表明:(a)采用改进的评估方法更能准确地描述重构算法的有效性,确保TH...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.2光栅式太赫兹成像(a)成像系统；(b)成像结果

重庆大学硕士学位论文8用于大样品成像以及需要对目标快速动态变化进行监测的情况当中。另一方面，该种成像系统的结构一般较为复杂，从而对其实际应用研究的进程造成了阻碍。1995年，贝尔实验室的B.B.Hu和M.C.Nuss以太赫兹波作为载波，成功开展了成像实验[62]，这是太赫兹成像领....

图1.3近场成像系统示意图

重庆大学硕士学位论文10图1.3近场成像系统示意图Fig.1.3Schematicdiagramofnear-fieldimagingsystem除了上述常见的各类成像方式之外，太赫兹技术在雷达以及生物组织成像方面的应用也发展迅速。2006年，世界首例太赫兹雷达在美国喷气推进实验....

图3.5实验中所采用的THz-TDS系统(a)光路示意图；(b)系统实物图

3基于压缩感知的THz光谱信号重构算法研究31建了自由空间下的透射模式脉冲太赫兹时域光谱系统。实验系统的光路图如图3.5(a)所示。该系统主要由飞秒激光器、光电导收发天线、机械延迟线、信号采集装置和多组反射镜以及衰减装置组成。太赫兹光电导天线由自由空间中波长为780nm的飞秒激光....

图3.6THz-TDS系统的光程计算

跣藕沤?刑崛。?娲?舜?车乃?喾糯蠹际酰?佣?馊チ烁丛拥乃?喾糯笥布?设备，在结构组成上极大地降低了系统的复杂度。如图3.5(b)所示，飞秒激光脉冲由激光器端口处发出，经光束转折器的两面反射镜转折后将激光光路抬升至合适水平高度。再经由分束镜（50：50）分为泵浦（Excite）和....

本文编号：4027685