基于壓縮感知的太赫茲成像技術(shù)研究.pdf

1、基于壓縮感知的太赫茲成像技術(shù)研究基于壓縮感知的太赫茲成像技術(shù)研究TheresearchofTerahertzimagingtechnologybasedoncompressiveSensing學(xué)科專業(yè)：光電子與光子學(xué)技術(shù)研究生：段攀指導(dǎo)教師：王與燁副教授天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院二零一六年十月I中文摘要中文摘要太赫茲波是對頻率在0.110THz范圍內(nèi)的電磁波的總稱。它兼具了微波與紅外波的某些特性，具有光子能量低、選擇穿透性、指紋特

2、性、水敏感性等特點(diǎn)，這使得太赫茲波的成像在生物醫(yī)學(xué)、安檢、工業(yè)探傷等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。而太赫茲波段的探測手段較為匱乏，無法實現(xiàn)實時的成像，這極大的制約了太赫茲波成像技術(shù)的發(fā)展。壓縮感知技術(shù)是一種新型的信號采樣理論，能夠在遠(yuǎn)低于奈奎斯特采樣率下實現(xiàn)信號的采樣的復(fù)原，大幅度減小數(shù)據(jù)采樣時間。將壓縮感知技術(shù)應(yīng)用到太赫茲波成像則能夠縮短采樣時間，大幅度減少成像時間。且以單個的探測器就能快速的實現(xiàn)二維的成像，使得該方法具有成像速度快、成本低、

3、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)。本文主要介紹了一種基于壓縮感知技術(shù)的太赫茲波成像系統(tǒng)。從理論和實驗上分析并驗證了其實用性，分析影響成像質(zhì)量的因素，并設(shè)計了提高壓縮感知成像質(zhì)量的方案。論文的主要創(chuàng)新點(diǎn)包括：1.設(shè)計了相鄰掩模矩陣共用的金屬鏤空結(jié)構(gòu)的掩模板，使得調(diào)制深度達(dá)到了100%，同時極大的簡化了掩模板需要大量制作的繁瑣過程，提高了掩模矩陣的切換速度，消除了切換過程中帶來的光路準(zhǔn)直問題。2.將小型化可調(diào)諧的太赫茲參量振蕩輻射源與壓縮感知成像結(jié)合，實現(xiàn)了

4、對1.02.2THz范圍的太赫茲波成像，為小型化太赫茲波成像系統(tǒng)的發(fā)展提供了參考。3.針對太赫茲輻射穩(wěn)定性較差的問題，設(shè)計了透反射相結(jié)合的成像方案。雙路探測器測得的輻射總和為輻射源到掩模板的輻射總量，將其歸一下即可消除輻射穩(wěn)定性差對成像結(jié)果的影響。同時雙路數(shù)據(jù)作減，則起到提高調(diào)制深度的作用，進(jìn)一步提高成像信噪比。4.對生物組織樣本進(jìn)行了太赫茲波壓縮感知成像的研究。太赫茲波在生物醫(yī)學(xué)成像上具有極為廣闊的應(yīng)用前景，壓縮感知技術(shù)的應(yīng)用大幅度減