部分相干光通过非Kolmogorov湍流的关联成像
发布时间：2021-10-18 20:55
关联成像又称“鬼成像”或双光子成像,它是上世纪80年代发展起来的一种新型成像技术。与传统的光学成像技术不同,它是一种非局域成像技术,通过利用光场的高阶关联性（强度涨落关联）来获得未知物体的像。光源发出的具有空间关联的两束光,其中一束通过测试臂照射在未知物体上,物体的透射或反射信号被一个没有空间分辨能力的桶探测器接收;另一束光通过参考臂自由传播一段距离后被一个有空间分辨能力的面阵探测器探测。最后,通过对两个探测器的输出信号进行强度涨落关联即可获得未知物体的“鬼”像。本文着眼于关联成像技术在远距离成像和遥感技术等方面广泛的应用前景,基于广义惠更斯-菲涅尔积分原理和大气湍流理论,详细研究了非Kolmogorov湍流对部分相干光关联成像分辨率和对比度的影响。此前的Kolmogorov功率谱不能准确的描述大气湍流的统计特性,之后人们引入了能够更加准确描述大气湍流物理特性的非Kolmogorov功率谱。基于非Kolmogorov湍流模型,研究湍流对部分相干光关联成像的影响有重要的现实意义。它为此后关联成像在现实生活中的应用（如:关联成像雷达）提供了理论依据。本文主要内容由以下5个部分组成:1、首先...
【文章来源】：陕西师范大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２反射式关联成像实验装置图和玩具士兵的关联成像
型的图像处理技术，对于提高图像的分辨率具有重要的意义。２００９年，０．?Ｋａｔｚ??等人首次提出了压缩感知关联成像［３９］。２０１１年Ｐ．?Ｚｅｒｏｍ和Ｋ．?Ｗ．?Ｃ．?Ｃｈａｎ提出了??基于双光子纠缠源的压缩感知关联成像［４（）］。图１－３分别代表在相同较低采样率下，??经典关联成像（ＧＩ）和压缩感知关联成像（ＣＳＧＩ）的图像对比，通过对比可以??看出，在采样率比较低的情况下，经典光关联成像所反映的图像信息比较模糊，??而经过压缩感知技术处理过后的图像变得比较清晰，对比度和分辨率都有了较大??的提高。在此后的诸多关联成像实验中，压缩感知技术常常作为提高成像分辨率??和对比度的重要手段。??＿??（ＧＩ）?（ＣＳＧＩ）??图１－３在相同的采样率下，经典关联成像和压缩感知关联成像。引自文献［３９］。??Ｆｉｇ．?１－３?Ａｔ?ｔｈｅ?ｓａｍｅ?ｓａｍｐｌｉｎｇ?ｒａｔｅ，?ｃｌａｓｓｉｃａｌ?ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ?ｉｍａｇｉｎｇ?ａｎｄ?ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ?ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ??ｉｍａｇｉｎｇ．??１．３关联成像的分类??１．３．１量子纠缠光关联成像??１９９５年，美国物理学家Ｔ．?Ｂ．?Ｐｉｔｔｍａｎ等人首次实现了纠缠双光子关联成像实??验［４２］。该实验装置如图１－４所示
图１－４量子纠缠光关联成像实验装置图。引自文献［４２］。??Ｆｉｇ．?１－４?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｓｅｔｕｐ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｑｕａｎｔｕｍ?ｅｎｔａｎｇｌｅｄ?ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ?ｉｍａｇｉｎｇ．??如图１－５为纠缠双光子关联成像的几何光路图，Ｓ。是指物面到收集寧镜的距??离，代表物距，＆是指像面到ＢＢＯ晶体的距离在加上ＢＢＯ晶体到透镜的距离，??代表像距，／代表成像透镜的焦距，从图中可以看出与一般薄透镜成像一样，它??们三者同样满足高斯薄透镜成像公式，艮Ｐ：?１／＆＋１／乂＝１／／。??Ｉｍａｇｉｎｇ?ｌｅｎｓ??Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ?ａ??ｌｅｎｓ?／、??棒??、，Ｓｏｕｒｃｅ??ｑ?ｄ２?－?？??＾?Ｔ?＾??图１－５纠缠源关联成像几何光路图。引自文献［４２】。??Ｆｉｇ．?１－５?Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ?ｏｐｔｉｃａｌ?ｒｏａｄ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｑｕａｎｔｕｍ?ｅｎｔａｎｇｌｅｄ?ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ?ｉｍａｇｉｎｇ．??如图１－６为待测物体和它的实验结果，由于关联成像技术的非局域性，使得??它能够突破传统光学的瑞利衍射极限，并且所成的物体的像在不包含物体的参考??臂上，正是由于这种奇特的成像方式，使得人们将这种成像方式定义为“鬼”成??像。关联成像相比与一般成像方式具有分辨率高
【参考文献】：
期刊论文
[1]大气湍流对光学系统图像分辨力的影响[J]. 张晓芳,俞信,阎吉祥. 光学技术. 2005(02)
[2]湍流尺度对大气成像系统分辨率的影响[J]. 张逸新,孙寅. 中国激光. 2000(07)
硕士论文
[1]赝热源有透镜关联成像的理论与实验研究[D]. 康志华.西安电子科技大学 2015
本文编号：3443486
【文章来源】：陕西师范大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２反射式关联成像实验装置图和玩具士兵的关联成像
型的图像处理技术，对于提高图像的分辨率具有重要的意义。２００９年，０．?Ｋａｔｚ??等人首次提出了压缩感知关联成像［３９］。２０１１年Ｐ．?Ｚｅｒｏｍ和Ｋ．?Ｗ．?Ｃ．?Ｃｈａｎ提出了??基于双光子纠缠源的压缩感知关联成像［４（）］。图１－３分别代表在相同较低采样率下，??经典关联成像（ＧＩ）和压缩感知关联成像（ＣＳＧＩ）的图像对比，通过对比可以??看出，在采样率比较低的情况下，经典光关联成像所反映的图像信息比较模糊，??而经过压缩感知技术处理过后的图像变得比较清晰，对比度和分辨率都有了较大??的提高。在此后的诸多关联成像实验中，压缩感知技术常常作为提高成像分辨率??和对比度的重要手段。??＿??（ＧＩ）?（ＣＳＧＩ）??图１－３在相同的采样率下，经典关联成像和压缩感知关联成像。引自文献［３９］。??Ｆｉｇ．?１－３?Ａｔ?ｔｈｅ?ｓａｍｅ?ｓａｍｐｌｉｎｇ?ｒａｔｅ，?ｃｌａｓｓｉｃａｌ?ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ?ｉｍａｇｉｎｇ?ａｎｄ?ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ?ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ??ｉｍａｇｉｎｇ．??１．３关联成像的分类??１．３．１量子纠缠光关联成像??１９９５年，美国物理学家Ｔ．?Ｂ．?Ｐｉｔｔｍａｎ等人首次实现了纠缠双光子关联成像实??验［４２］。该实验装置如图１－４所示
图１－４量子纠缠光关联成像实验装置图。引自文献［４２］。??Ｆｉｇ．?１－４?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｓｅｔｕｐ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｑｕａｎｔｕｍ?ｅｎｔａｎｇｌｅｄ?ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ?ｉｍａｇｉｎｇ．??如图１－５为纠缠双光子关联成像的几何光路图，Ｓ。是指物面到收集寧镜的距??离，代表物距，＆是指像面到ＢＢＯ晶体的距离在加上ＢＢＯ晶体到透镜的距离，??代表像距，／代表成像透镜的焦距，从图中可以看出与一般薄透镜成像一样，它??们三者同样满足高斯薄透镜成像公式，艮Ｐ：?１／＆＋１／乂＝１／／。??Ｉｍａｇｉｎｇ?ｌｅｎｓ??Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ?ａ??ｌｅｎｓ?／、??棒??、，Ｓｏｕｒｃｅ??ｑ?ｄ２?－?？??＾?Ｔ?＾??图１－５纠缠源关联成像几何光路图。引自文献［４２】。??Ｆｉｇ．?１－５?Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ?ｏｐｔｉｃａｌ?ｒｏａｄ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｑｕａｎｔｕｍ?ｅｎｔａｎｇｌｅｄ?ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ?ｉｍａｇｉｎｇ．??如图１－６为待测物体和它的实验结果，由于关联成像技术的非局域性，使得??它能够突破传统光学的瑞利衍射极限，并且所成的物体的像在不包含物体的参考??臂上，正是由于这种奇特的成像方式，使得人们将这种成像方式定义为“鬼”成??像。关联成像相比与一般成像方式具有分辨率高
【参考文献】：
期刊论文
[1]大气湍流对光学系统图像分辨力的影响[J]. 张晓芳,俞信,阎吉祥. 光学技术. 2005(02)
[2]湍流尺度对大气成像系统分辨率的影响[J]. 张逸新,孙寅. 中国激光. 2000(07)
硕士论文
[1]赝热源有透镜关联成像的理论与实验研究[D]. 康志华.西安电子科技大学 2015
本文编号：3443486
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